Introducción a la ingeniería en telecomunicaciones

MONITOREO Y TELECONTROL PLANTA DE AGUA “CLARITA”

Presentado por

Alexander Castañeda

Abel algarra

Luis Alfredo salas toro

Grupo: 203532_143

Presentado a

Gloria Alejandra Rubio Venegas

Universidad nacional abierta y a distancia UNAD

Modulo: introducción a la ingeniería en telecomunicaciones

Diciembre de 2013

Introducción

Hoy día se ha vuelto una necesidad la aplicación de los telemando y el

acceso remoto alas diferente industrias ya que estas aplicaciones le permite

a un operador o un ingeniero encargado de la operación de un una planta o

un proyecto obtener un control parcial o absoluto de las instalaciones usando

las tecnologías con las cuales contamos hoy día a esto se le conoce como

telemando.

En este proyecto se le aplica esta tecnología una planta de purificación y

procesamiento de agua potable a continuación detallaremos la

implementación de esta tecnología en la planta mencionada.

DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA

MONITOREO Y TELECONTROL PLANTA DE AGUA “CLARITA”

En la planta de tratamiento “Clarita”, con el fin de mejorar la calidad del

producto y los servicios prestados, se ha creado la necesidad de tener un

monitoreo y telecontrol constante que permita conocer el estado de las

instalaciones de la planta en tiempo real y poder actuar sobre ellas lo más

rápido posible en el caso de presentarse una falla. El sistema a implementar

podrá permitir conocer el nivel de agua de los tanques de almacenamiento,

nivel de cloro, las presiones de la red y caudales presentes en el sistema

para de esta manera tomar acciones tanto preventivas como correctivas para

tener el sistema operando en óptimas condiciones.

Problema:

la planta de tratamiento “clarita “ debe garantizar los niveles de purificación

del agua con la mesclas de cloro y a sus ves tener uno niveles mínimos y

máximos de almacenamiento de agua esta tarea se ha realizado de forma

manual por mucho años , esto no ha garantizado los niveles óptimos de

purificación para del agua para el consumo humano ya que los operadores

debe tomar muestras a un periodo de tiempo y llegar a la parte superior para

verificar los niveles de los tanques generando riesgos a los trabajadores y

poca garantía de purificación.

Población.

Esta implementación de telecontrol será implementada a la planta de

tratamiento de agua potable” clarita” con el fin de optimizar los procesos.

JUSTIFICACIÓN

La empresa de tratamiento de agua “Clarita” fue fundada a finales de los

años 80 en donde el sistema actualmente instalado no cuenta con los

sistemas de seguridad y monitoreo adecuados necesarios para una adecuada

supervisión del sistema. Adicional a este inconveniente, pare realizar una

óptima gestión del suministro y distribución del agua potable, es necesario

conocer de manera detallada la información asociada de la infraestructura de

la planta y los diversos factores involucrados en el tratamiento y distribución

del líquido, por lo cual surge la necesidad de implementar una herramienta

que permita visualizar, almacenar, capturar, chequear y manipular de

manera inteligente la infraestructura presente en la empresa el manejo de

agua potable.

OBJETIVOS

Los objetivos están encaminados a suplir las siguientes necesidades:

Definir el tipo de infraestructura y sensores necesarios para obtener

los datos de cada una de las variables de la planta de tratamiento de

agua.

Definir la manera a través de la cual el sistema enviará la información

desde los sitios remotos teniendo en cuanta la viabilidad de los medios

de comunicación existentes en el mercado actual.

Implementación de la red de monitoreo y telecontrol.

Optimizar el abastecimiento del líquido aprovechando el sistema

instalado.

MARCO TEÓRICO TELECONTROL

El telecontrol o telemando consiste en el envío de indicaciones a distancia

mediante un enlace de transmisión (por ejemplo, a través de cables, radio,

dirección IP), utilizando órdenes enviadas para controlar un sistema o

sistemas remotos que no están directamente conectados al lugar desde

donde se envía el telecontrol. La palabra viene de dos raíces tele = distancia

(griego), y control = controlar. Los sistemas que necesitan medición remota y

reporte de información de interés para el diseñador del sistema o el operador

deben usar la contrapartida del telecontrol, la telemetría. El telecontrol se

puede llevar a cabo en tiempo real o no dependiendo de las circunstancias.

Transmisión y recepción de órdenes Transmisión:

Para que un telecontrol (TC) sea eficaz, debe ser empaquetado en un

formato preestablecido (que puede seguir una estructura estándar), y se

modula sobre una onda portadora que luego se transmite con la potencia

adecuada para el sistema remoto. Recepción: El sistema de control remoto

debe decodificar la señal digital de la portadora, entonces decodificar el

telecontrol (TC), y ejecutarlo. La transmisión de la onda portadora puede ser

por ultrasonidos, por medios electromagnéticos por infrarrojos por cable o

por cualquier otro medio.

NECESIDAD DE SISTEMAS SCADA SCADA, acrónimo de Supervisory

Control And Data Acquisition (Supervisión y Adquisición de Datos) es

un software para ordenadores que permite controlar y supervisar procesos

industriales a distancia. Facilita retroalimentación en tiempo real con los

dispositivos de campo (sensores y actuadores), y controla el proceso

automáticamente. Provee de toda la información que se genera en el proceso

productivo (supervisión, control calidad, control de producción,

almacenamiento de datos, etc.) y permite su gestión e intervención

Este esquema es un ejemplo de la aplicación del sistema SCADA en áreas

industriales. Estas áreas pueden ser:

Monitorizar procesos químicos, físicos o de transporte en sistemas de

suministro de agua, para controlar la generación y distribución de

energía eléctrica, de gas o en oleoductos y otros procesos de

distribución.

Gestión de la producción (facilita la programación de la fabricación).

Mantenimiento (proporciona magnitudes de interés tales para evaluar

y determinar modos de fallo, MTBF, índices de Fiabilidad, entre otros).

Control de Calidad.

Administración (actualmente pueden enlazarse estos datos del SCADA

con un servidor ERP (Enterprise ResourcePlanning o sistema de

planificación de recursos empresariales), e integrarse como un módulo

más).

Tratamiento histórico de información (mediante su incorporación en

bases de datos).

En aquellas infraestructuras en donde se requiere telecontrolar

instalaciones y sistemas, es fundamental realizar una correcta selección de

los equipos de automatización que se van a utilizar, que sistema SCADA se

va a implementar así comoel tipo de comunicaciones que se debe utilizar

para la integración de los equipos remotos con el centro de control. Es

normal encontrar instalaciones muy dispersas geográficamente las cuales no

presentan fácil acceso y en muchas ocasiones son estaciones desatendidas.

Además, las comunicaciones entre los sistemas de automatización que las

gestionan y el centro de control no son muy fiables. Habitualmente se

encuentra que las comunicaciones son muy lentas y en otros son

intermitentes lo que hace que la información que llega centro de control

desde estas estaciones remotas no sea fiable. Una correcta selección de los

sistemas de automatización y control a utilizar, va a permitir solventar todas

estas problemáticas asociadas a este tipo de instalaciones. Es fundamental la

utilización de equipos RTU (Remote Terminal Unit) que dispongan de una

serie de funcionalidades como por ejemplo DataLogger y estampación de

fecha y hora en local. Para transferir todos estos datos de forma fiable y

segura de la RTU al centro de control SCADA es indispensable utilizar

protocolos estándar de telecontrol como DNP3 o IEC 60870-5. Dispositivos y

sistemas preparados para realizar el mantenimiento y diagnóstico de forma

remota.

PROPUESTA DE LA SOLUCIÓN

MÉTODOS DE COMUNICACIÓN

Para la transmisión de la información se considera necesario el intercambio

de datos vía inalámbrica en donde se requerirá transceivers de RF (Radio

Frecuencia) en la banda UHF de 900 Mhz, que permitan distancias desde

hasta de 40 kms para sitios lejanos en donde se requiera adquirir

información.

Para la selección de los sensores se tendrán en cuenta las necesidades de la

planta de tratamiento, entre las que se consideran:

Sensores de niveles de agua en tanques.

Sensores de niveles de presión en tanques y tuberías.

Sensores de nivel de caudal en tuberías.

Sensores de cantidad de cloro en la planta.

Para la medición de los diferentes parámetros, teniendo en cuenta los

diversos sensores a utilizar, se dispondrá de tarjetas W@de W320i de la

compañía Schneider Electric, las cuales son utilizadas ampliamente en

telemetría en instalaciones de agua. Dentro de las características de estas

tarjetas tenemos:

Para soluciones compactas.

Interface con protocolo abierto (Modbus y otros …)

Accesible vía Web con el Software de monitoreo

Provistas en cuatro software pre-configurado

Estaciones de Bombeo Estación intermedia Estación de elevación (Planta de

Tratamiento) Reservas

Provisto de cargador de batería.

Modems: PSTN, GSM/GPRS, Radio, RS232

Se puede apreciar en la Fig. 3 el diagrama general del sistema a implementar

mediante estas tarjetas y utilizando un sistema SCADA que se encargará de

la recolección de la información y actuar sobre el sistema remotamente.

Adicional a los dispositivos de comunicación, el sistema SCADA y tarjetas de

recolección de parámetros.

Fig. 3 Esquema general a implementar.

DESCRIPCIÓN DE LA SOLUCIÓN

La adecuación del proyecto será efectuada por medio de los siguientes

pasos, los cuales estableceremos por medio de los diagramas de bloques.

DIAGRAMA DE BLOQUES SISTEMA A IMPLEMENTAR

Tarjeta de Adquisiciónde datos

SISTEMASCADA

Enlace de comunicacionesRADIO/GSM/PSTN

FI

SÍMBOLOS

Sensor dePresión

Sensor deFlujo

Indicador deNivel

Nivel deCloro

LI

PI

PI

LILI

PI

FIPI

LI

Cl2PI

Cl2

Fig. 1 Monitoreo planta tratamiento de agua.

A manera general se muestran el sistema de tratamiento de agua en donde se ubican

de manera adecuad los sensores a utilizar para monitoreo de la misma.

Dentro del diagrama expresado anteriormente podemos distinguir los siguientes

sistemas principales:

SISTEMA SCADA: El es un software para ordenadores que permite controlar y

supervisar procesos industriales a distancia. Facilita retroalimentación en tiempo real

con los dispositivos de campo (sensores y actuadores), y controla el proceso

automáticamente. Provee de toda la información que se genera en el proceso

productivo (supervisión, control calidad, control de producción, almacenamiento de

datos, etc.) y permite su gestión e intervención.

ENLACE DE TELECOMUNICACIONES: El enlace de telecomunicaciones está previsto

para poder transportar la información proveniente los sensores de la planta hacia el

sistema de gestión. De igual manera la transferencia de información entre el sitio de

control remoto y la planta es indispensable con el fin de interactuar con los demás

dispositivos que tenga el sistema (válvulas, actuadores, cámaras, alarmas, red). El

enlace de telecomunicaciones puede ser realizado vía radio, conexión GSM o haciendo

uso de la telefonía pública conmutada (PSTN).

TARJETA DE ADQUISICIÓN DE DATOS: Esta tarjeta permite tomar las señales

provenientes de los diferentes sensores y los envía a través del canal de comunicación.

Esta tarjeta es indispensable para realizar la traducción del mundo real y digitalizarla

para poder ser enviada al sitio remoto.

SENSORES: Un sensor es un dispositivo capaz de detectar magnitudes físicas o

químicas, llamadas variables de instrumentación, y transformarlas en variables

eléctricas. Las variables de instrumentación pueden ser por ejemplo: temperatura,

intensidad lumínica, distancia, aceleración, inclinación, desplazamiento, presión, fuerza,

torsión, humedad, movimiento, pH, etc. Dentro de los sensores que requerimos se

encuentra el sensor de nivel de agua, presión, flujo y cantidad de cloro presente en el

líquido.

Mediante estos sensores podemos monitorear en todo momento el comportamiento de

los tanques y tuberías a través de los cuales el líquido ira fluyendo a medida que pasa

por cada una de las etapas en el sistema de tratamiento.

CONCLUSION

En el anterior proyecto pudimos evidenciar la utilidad de las tecnologías de

tele control y monitoreo en una planta de tratamiento de agua potable lo

cual le permite tener un control casi que absoluto sobre los proceso de

purificación y manejo de niveles de los tanque de reserva considerando los

niveles mínimos y máximos que deben poseer estos tanques usando la

tecnología móvil atreves de la infraestructura GSM o de telefonía móvil

acompañad de unos software y sensores se logra la regularización de los

procesos anteriormente descrito optimizando la forma de hacer estar tareas ,

además de generar ahorro a la planta ya que este trabajo en su anterioridad

eran realizado por operadores de esta forma automatizada se garantizaría la

purificación con los niveles óptimos y siempre habrá una cantidad de agua

almacenada según los parámetro establecidos en los niveles de reserva.

BIBLIOGRAFÍA

Bernal, Raúl Gonzáles. Tecnologías de telecontrol y

automatismos.Consultado: [13, Diciembre, 2013]. Disponible en:

http://www.aneas.com.mx/Atica/eventos/saltillo/ponencias/Tecnologias

%20de%20tel econtrol%20y%20automatismos.pdf.

Logitek. Telecontrol.[En línea]. Consultado: [13, Diciembre, 2013].

Disponible en: http://logitek.es/tecnologias/telecontrol.

Wikipedia. SCADA.[En línea]. Consultado: [13, Diciembre, 2013].

Disponible en: http://es.wikipedia.org/wiki/SCADA.

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