Manual del Mdulo de Control de Temperatura INDUCONTROL S.A.C

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MANUAL DEL MDULO DE TEMPERATURA Mod. PCTINDU/09

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ndice General

tem Pgina

1. Introduccin............................................................................................................ 3 2. Fundamento Terico................................................................................................ 4

2.1. Principios bsicos de transferencia de calor.. 4 2.2. Transmisin de calor por conveccin 5

2.3. Elementos de medicin y trasmisin. 8

2.4. Dispositivos industriales de medicin de temperatura. 9 3. Operacin del mdulo de temperatura...................................................................... 10

3.1. Esquema general del lazo de control.................................................................. 11 3.2. Operacin en por HMI................................................................................ 12

3.2.1. Condiciones previas para la operacin..................................................... 12

3.2.2. Operacin............................................................................................. 12 3.3. Operacin en modo PC........................................................................... 13

3.3.1. Condiciones para la operacin................................................................ 13 3.3.2. Operacin............................................................................................. 14

3.4. Mantenimiento despus de la operacin............................................................ 14 3.5. Supervisin y control por supervisor-controlador / HMI....................................... 14

3.6. Supervisin y control por Software SCADA sobre la PC....................................... 15

3.6.1. Pantalla mmico del sistema.................................................................... 15 4. Apndice................................................................................................................ 17

4.1. Apndice A1 Requerimientos de instalacin del mdulo de temperatura............... 18 4.2. Apndice A2 Caractersticas tcnicas del mdulo de temperatura......................... 19

4.3. Apndice A3 Especificacin de instrumentacin.................................................. 20

4.4. Apndice B Ecuaciones de diseo ( SI ) ............................................................ 33 4.5. Apndice C Descripcin del protocolo de comunicaciones.................................... 34

4.6. Apndice D Descripcin del algoritmo PID del PLC.............................................. 35 4.7. Apndice E Hojas Tcnicas 44

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1. INTRODUCCIN

La temperatura es una variable de suma importancia, pues en la industria existen procesos fsicos y qumicos que solo se producen en un rango determinado de temperatura, por esta

razn es importante el control apropiado de esta variable.

El mdulo de control automtico de temperatura ha sido diseado con el objetivo de proporcionarle al estudiante, la posibilidad de conocer todas las variables y operaciones

necesarias para realizar un proceso de control automtico, de la variable Temperatura.

El equipo est compuesto bsicamente por dos tanques uno inferior y otro superior, red de

tuberas y accesorios en acero inoxidable AISI 316; una bomba tipo centrfuga, una resistencia, sensores Pt100 / transmisores de temperatura, vlvulas de posicin tipo bola, un

PAC, y un supervisor - controlador HMI.

La variable de proceso controlada en este equipo es la temperatura y presenta como

componentes del sistema instrumentos que usualmente se utilizan en la industria.

El propsito de este manual es el de brindar la informacin necesaria para la instalacin,

puesta en marcha, mantenimiento del sistema y guas de prcticas para el profesor y/o estudiante que permitan sacar el mximo provecho a este mdulo educativo.

Una introduccin de cmo funciona l mdulo as como de sus caractersticas tcnicas se dan

en la parte (3), con el propsito de dar una idea general del funcionamiento del sistema. En esta parte tambin se dan detalles del funcionamiento, las condiciones estndar de operacin

y las indicaciones para la operacin en modo manual y automtico.

Adems se dan las indicaciones para el mantenimiento del mdulo antes, durante y despus

de su funcionamiento. En los apndices del manual estn los requisitos para la instalacin del mdulo, diagramas del sistema, las hojas tcnicas y especificaciones de los accesorios y

equipos que conforman el sistema.

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2. FUNDAMENTO TERICO

2.1 Principios bsicos de transferencia de calor

La Ingeniera Trmica trata de los procesos de transferencia de calor y la metodologa para

calcular la velocidad temporal con que stos se producen y as poder disear los componentes y sistemas en los que son de aplicacin. La transferencia de calor abarca una amplia gama de

fenmenos fsicos que hay que comprender antes de proceder a desarrollar la metodologa que conduzca al diseo trmico de los sistemas correspondientes.

Algunos ejemplos de diseo pueden ser:

a) Los que requieren disminuir las cantidades de calor transferido mediante un aislante trmico, o amplificarlas mediante aletas u otros sistemas.

b) Los que implican procesos de transferencia de calor de un fluido a otro mediante

Intercambiadores de calor. c) Los que controlan trmicamente un proceso, manteniendo las temperaturas de

funcionamiento de los elementos sensibles al calor dentro de unos mrgenes predeterminados, etc.

Siempre que existe una diferencia de temperatura, la energa se transfiere de la regin de mayor temperatura a la de temperatura ms baja; de acuerdo con los conceptos

termodinmicos la energa que se transfiere como resultado de una diferencia de temperatura, es el calor. Sin embargo, aunque las leyes de la termodinmica tratan de la transferencia de

energa, slo se aplican a sistemas que estn en equilibrio; pueden utilizarse para predecir la cantidad de energa requerida para modificar un sistema de un estado de equilibrio a otro, pero

no sirven para predecir la rapidez (tiempo) conque puedan producirse estos cambios; la

fenomenologa que estudia la transmisin del calor complementa los Principios termodinmicos, proporcionando unos mtodos de anlisis que permiten predecir esta velocidad de

transferencia trmica.

Para ilustrar los diferentes tipos de informacin que se pueden obtener desde ambos puntos de

vista, (termodinmico y transferencia de calor) consideraremos, a ttulo de ejemplo, el calentamiento de una barra de acero inmersa en agua caliente. Los principios termodinmicos

se pueden utilizar para predecir las temperaturas finales, una vez que los dos sistemas hayan alcanzado el equilibrio, y la cantidad de energa transferida entre los estados de equilibrio inicial

y final; pero nada nos dicen respecto a la velocidad de la transferencia trmica, o la temperatura de la barra al cabo de un cierto tiempo, o del tiempo que hay que esperar para

obtener una temperatura determinada en una cierta posicin de la barra. Un anlisis de la

transmisin del calor permite predecir la velocidad de la transferencia trmica del agua a la barra y de esta informacin se puede calcular la temperatura de la barra, as como la

temperatura del agua en funcin del tiempo.

Para proceder a realizar un anlisis completo de la transferencia del calor es necesario

considerar tres mecanismos diferentes, conduccin, conveccin y radiacin. El diseo y proyecto de los sistemas de intercambio de calor y conversin energtica requieren de cierta

familiaridad con cada uno de estos mecanismos, as como de sus interacciones; en primer lugar consideraremos los principios bsicos de la transmisin del calor y algunas aplicaciones simples,

que sern de utilidad en captulos posteriores, en los que sern tratados con ms detalle.

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2.2. Transmisin De Calor Por Conveccin

Cuando un fluido a TF se pone en contacto con un slido cuya superficie de contacto est a una

temperatura distinta T F el proceso de intercambio de energa trmica se denomina

conveccin. En este manual no desarrollamos procedimientos analticos, sino una visin general del fenmeno, planteando las ecuaciones bsicas que se utilizan en los clculos.

Existen dos tipos de conveccin:

a) Conveccin libre o natural

b) Conveccin forzada

En la conveccin natural, la fuerza motriz procede de la variacin de densidad en el fluido como consecuencia del contacto con una superficie a diferente temperatura, lo que da lugar a

unas fuerzas ascensionales; el fluido prximo a la superficie adquiere una velocidad debida nicamente a esta diferencia de densidades, sin ninguna influencia de fuerza motriz exterior;

ejemplos tpicos son la transmisin de calor al exterior desde la pared o el teja