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Diapositiva 1

INTRODUCCION A LOS SISTEMAS DE AUTOMATIZACIN Y CONTROL DE LOS SISTEMAS HVAC

Presentado por:

LUZ KARIME LOBO CRIADO

Esp. Control e Instrumentacin Industrial

HVAC Product Manager

MODULO 1

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HVAC: Heating, Ventilating and Air Conditioning - Calefaccin,VentilacinyAire acondicionado

Eficiencia: Se define como la capacidad de disponer de alguien o de algo para conseguir un objetivo determinado con el mnimo de recursos posibles viable

Eficacia: Capacidad de lograr el efecto que se desea o se espera

PLC: Controlador Lgico Programable (Programmable Logic Controller )

Proceso: Conjunto de actividades o eventos (coordinados u organizados) que se realizan osuceden(alternativa o simultneamente) bajo ciertas circunstancias con un fin determinado.

GLOSARIO

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Precisin:Hace referencia a la cercana entre los valores medidos.

Exactitud:Se refiere a lo cercano que el resultado de una medicin est delvalor verdadero.

GLOSARIO

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Seal: Informacin representativa de un valor cuantificado.Variacin de unacorriente elctricau otra magnitud fsica que se utiliza para transmitir informacin.

Set point: Punto en que una seal se establece bajo ciertos parmetros deseados. Punto de referencia.

Instrumento: Es un dispositivo que se encarga de interpretar seales proporcionales a la magnitud de la variable. (Sensores, Indicadores)

Sensores: Instrumentos que miden magnitudes fsicas o qumicas, transforman las variables de instrumentacin (temperatura, intensidad lumnica, presin, humedad, pH) en variables elctricas.

GLOSARIO

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Indicador: Instrumento que dispone de un ndice y de una escala graduada, que muestra el valor real de la variable medida, ejemplo: manometro, indicador de nivel, voltmetro, ampermetro.

Actuador: Dispositivo capaz de transformar energa hidrulica, neumtica o elctrica en la activacin de un proceso con la finalidad de generar un efecto sobre un proceso automatizado. Este recibe la orden de un regulador o controlador y en funcin a ella genera la orden para activar un elemento final de control como, por ejemplo, una vlvula.

Transductor: Instrumento que convierte una forma de energa en otra (o una propiedad en otra).

Sensibilidad: Es el mnimo cambio al que el instrumento censa y puede expresar.

GLOSARIO

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Unmicrfonoes untransductor electroacsticoque convierte laenerga acstica(vibraciones sonoras: oscilaciones en la presin del aire) enenerga elctrica(variaciones de voltaje).

Unaltavoztambin es untransductor electroacstica, pero sigue el camino contrario. Un altavoz transforma la corriente elctrica en vibraciones sonoras.

Lostecladoscomunes que transforman el impulso de los dedos sobre las membranas y stas generan el cdigo de la tecla presionada.

El sistema dealarmade unautomvil, el cual transforma los cambios de presin dentro del vehculo a la activacin de dicha alarma. Algunas de estas sontermistores,galgas extensiomtricas,piezoelctricos,termostatos, etc.

Unventilador, que convierte la energa elctrica en energa mecnica (movimiento del aspa del ventilador).

Unaestufa domstica, transformando la energa elctrica en trmica.

Eltermopar, que convierte la energa trmica en energa elctrica mediante la unin de dos alambres de distintos materiales, es un transductor termoelctrico.

GLOSARIO

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Elementos finales de control: Convierten los comandos del sistema de control en acciones concretas para corregir el comportamiento de las variables del proceso.

Muestreo: Elmuestreo digitales una de las partes del proceso dedigitalizacinde las seales. Consiste en tomarmuestrasde unaseal analgicaa unafrecuenciao tasa de muestreo constante, para cuantificarlasposteriormente

Sistemas de control de procesos: Es un sistema de regulacin automtica que determina la respuesta de la variable en funcin de virtudes programadas para el sistema.

P&ID: piping and instrumentation diagram/drawing - Diagrama de tuberas e instrumentacin (DTI) o Diagrama de flujo o Diagrama grande de control.

GLOSARIO

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Variable: Es cualquier elemento que posee caractersticas dinmicas, estticas, qumica y fsicas bajo ciertas condiciones, que constantemente se pueden medir.

Variable Controlada: Es la variable directa a regular, sobre la que constantemente se supervisa ya que afecta directamente al sistema del proceso.

Variable Manipulada: Es la que se modifica para afectar directamente a la variable controlada.

GLOSARIO

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PID: Proportional integral derivative - Control Proporcional Integral Derivativo

GLOSARIO

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La Ingeniera Automtica o Ingeniera de Control, se refiere a la aplicacin de elementos sistemticos (PLC), que en conjunto con dispositivos electrnicos como: sensores, transmisores, contactores, borneras, fuentes, mdulos de entradas y/o salidas anlogas, y/o digitales, y la implementacin de un software para la programacin como: Twido Suite, S700, WinCC Flexible, Step 7 Microwin, Andover Continuum, entre otros, se realiza el control de Edificios y/o procesos industriales.

INTRODUCCIN A LOS SISTEMAS DE CONTROL

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SISTEMAS DE CONTROL

Se capturan las seales con objeto de disponer de informacin del estado del proceso. No se controla

el proceso, es decir, no existe actuacin para modificar las condiciones

Se capturan las seales con objeto de controlar el proceso, es decir. Se requieren tres partes: Entrada de variables, un algoritmo de control

y Salida de seales de actuacin hacia las variables de control para corregir las variables controladas.

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Aplicaciones de la Automatizacin de Edificios

SISTEMAS DE CONTROL

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tiEs un tipo de seal que es representable por unafuncincontinua en la que es variable su amplitud y periodo enfuncindel empo. Ej: Vlvula proporcional.

Es un tipo de seal en que cada signo que codifica el contenido de la misma puede ser analizado en termino de algunas magnitudes que representan valores discretos, en lugar de un cierto rango. Ej. Valvula On/Off

TIPOS DE SEALES DE CONTROL

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Instrumentos seales Anlogas

Instrumentos seales digitales

TIPOS DE SEALES DE CONTROL

Transmisor dual Temp/Humedad

Transmisor de presin dif. rea

Detectores de Humo

Transmisor de flujo tipo turbina

Transmisor de flujo electromagntico

Actuador para valvula tipo proporcional

Transmisor de Gases

Transmisores de Temperatura

Transmisor de nivel por presion dif.

Rel de

control

Switch de corriente

Termostato

Sensor de Humedad

Transmisor presin dif de agua

Switch de flujo de aire

Switch de flujo de agua

Presostato alta / baja

Actuador para valvula tipo On/Off

Actuador para Damper tipo On/Off

Sensor de presion dif aire

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SENSORES E INDICADORES

Sensores e Indicadores. Miden magnitudes fsicas o qumicas, transforman las variables de instrumentacin (temperatura, intensidad lumnica, presin, humedad, pH) en variables elctricas.

Indicadores. Los manmetros actan midiendo la diferencia de la presin fuerza por unidad de superficie que ejerce un lquido o gas perpendicularmente a dicha superficie. (Atm), entre el fluido y la presin local. Instrumentos empleados para calibrar.

Elementos de Monitoreo y Sensado.

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ELEMENTOS FINALES DE CONTROL

Son los elementos manipulados por la controladora, para ejecutar una accin definida en la programacin (encendido/apagado, apertura/cierre de vlvulas).

Elementos finales de control para sistemas HVAC

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Controlador Central

2. Controladores de Campo

3. Mdulos de expansion

CLASIFICACION DE CONTROLADORES HVAC

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CONTROLADORES HVAC

Hardware o parte fsica de la controladora.

Modulo interno o externo de alimentacin,.

Modulo CPU, o Unidad de Control de Proceso.

Modulo de Entradas y Salidas (Anlogas, Digitales).

Modulo de Comunicacin (RS485, RS232) etc.

Partes de un controlador (PLC)

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ARQUITECTURA DE CONTROL

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ARQUITECTURA DE CONTROL

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LOGICA DE PROGRAMACION

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HVAC (Heating, Ventilating and Air Conditioning) Consiste en un sistema de Calefaccin, Ventilacin y Aire acondicionado, que engloba el conjunto de mtodos y tcnicas que estudian y analizan el tratamiento del aire en cuanto a su enfriamiento, calentamiento, (des)humidificacin, calidad, movimiento, entre otros.

Generalmente los sistemas de Aire Acondicionado se encuentra conformados por:

SISTEMA HVAC

Filtros de aire

Maquina acondicionadora de aire (Menajadora-Condensadora, equipo paquete, Enfriador o Chiller, Split, Mini Split, Fan Coil).

Equipo de bombeo

Ducto de inyeccin de aire exterior

Ducto de suministro

Ducto de retorno de aire acondicionado

Ducto de extraccion

Controlador o PLC

Instrumentation

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PROCESOS DEL HVAC

PROCESOS QUE CONFORMAN LA AUTOMATIZACIN DE LOS SISTEMAS HVAC

Sensores de gases txicos (OPCIONAL)

Filtro Qumico (OPCIONAL)

Rejilla (Dmper) (OPCIONAL)

PAQUETE (MANEJADORA-CONDENSADORA)

Sistema de filtracin

Sensores de gases (OPCIONAL)

Sistema de Pre- enfriamiento y Control de Presin.

Aire exterior

Suministro de Aire frio

Retorno Aire Extractores

Diagrama de Bloques de un proceso.

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PROCESOS DEL HVAC

Diagrama de Flujo o P&ID.

Diagrama de Flujo o P&ID

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Expansin. Consiste en la reduccin de la presin del fluido refrigerante que entra en la vlvula para permitir su posterior evaporacin

CICLO DEL AIRE ACONDICIONADO

Refrigerante. Amonaco [NH3], dixido de carbono [CO2], Fren o cloro flor carbono [CFC], DuPont Suva 410 (encontrado en el ducto del refrigerante del chiller en la UPB-Bga)

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Evaporacin. Proceso mediante el cual, el lquido refrigerante que ingresa al serpentn ubicado dentro del evaporador o manejadora, se evapora absorbiendo el calor del espacio acondicionado


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CICLO DE REFRIGERACION CON AGUA HELADA

Evaporador o enfriador para planta enfriadora o chiller, el refrigerante circula alrededor de los tubos, y por los tubos circula agua enfriada para la instalacin .

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Condensacin / licuefaccin. Proceso de licuefaccin (proceso para transformar una sustancia en estado gaseoso a liquido empleando el aumento de la presin y la accin de la temperatura) del refrigerante vapor a alta presin procedente del compresor el cual ingresa al condensador perdiendo temperatura para su posterior circulacin en forma de refrigerante liquido.


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Compresin. Proceso de compresin y bombeo del refrigerante en estado gaseoso (vapor) procedente del evaporador, descargndolo a alta temperatura en forma de vapor recalentado.

La refrigeracin por compresin consiste en forzar mecnicamente la circulacin de un fluido en un circuito cerrado creando zonas de alta y baja presin, con el propsito de que el fluido absorba calor en un lugar y lo disipe en el otro.

ley universal del gas ideal . P.V=.R.T

P = Presin

V = Volumen

n = Moles de Gas

R = Constante Universal de los Gases Ideales

T = Temperatura absoluta


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Chiller (sistema de enfriamiento por agua helada), el cual es el equipo, en donde se condensa el aire caliente proveniente de las manejadoras o evaporador, el chiller contiene el refrigerante y tambin se ubican los compresores en el mismo para realizar el proceso de licuefaccin del aire . Se encuentra conformado por un condensador, compresor, evaporador, bomba de agua, vlvula de expansin, control de temperatura y otros componentes.

1.CHILLERS ENFRIADOS POR AIRE- requiere un condensador de aire2.CHILLERS ENFRIADOS POR AGUA- requiere un condensador de agua y una torre de agua o otro recurso de enfriar el agua. 3. ENFRIADOS POR EVAPORACIN - requiere un condensador de evaporacin.

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Torre de Enfriamiento. Las torres de enfriamiento o refrigeracin, consisten en una instalacin que extrae calor del agua mediante evaporacin o conduccin. Cuando el agua es reutilizada, se bombea a travs de la instalacin en la torre de enfriamiento. Despus de que el agua es enfriada, se reintroduce como agua de proceso

La Torre de enfriamiento es empleada para enfriar el agua, para luego ser empleada en el proceso de condensacin del lquido del refrigerante.

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La manejadora o evaporador, Fan-coil, consiste en un equipo el cual se encuentra compuesto de un filtro de aire, un serpentn calorfico y un ventilador centrfugo el cual permite la mezcla del aire de la habitacin y del exterior. La diferencia entre una manejadora y un equipo fan-coil est en el tamao y capacidad del equipo

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Humectacin. La humedad del aire es reducida por medio de bateras deshumidificadoras las cuales calientan las molculas del aire y por ende el aire ms caliente tiene la propiedad de absorber mas humedad. [12]

b. Filtracin. Para el proceso de filtracin del aire se emplean generalmente filtros mecnicos, conformados por substancias porosas que al circular el aire a travs de ellas, las partculas de polvo quedan en suspensin. Existen cuatro tipos de filtros de aire tipo mecnicos: papel, espuma, sintticos y algodn.

ORGANIZACIONES DE LA REGULACIN Y DE ESTNDARES PARA LA HVAC.

ASHRAE: The American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning. Sociedad americana de la calefaccin, de la refrigeracin y del aire acondicionado.

SMACNA: sheet metal and air conditioning contractors' national association

ACCA: Association of Chartered Certified Accountants

AMCA: Air Movement and Control Association

Cdigo mecnico uniforme. [4]

Cdigo mecnico internacional.

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CICLO DE REFRIGERACION CON AGUA HELADA

El ciclo de refrigeracin con agua helada consta de 2 procesos, el ciclo del refrigerante y el ciclo del agua helada.

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TABLERO DE CONTROL

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TABLERO DE CONTROL

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TABLERO ELCTRICO

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TABLERO ELCTRICO

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[1] OGATA, Katsuhiko. Ingeniera de Control Moderna. Segunda Edicin. Ao 1996. Editorial Prentice Hall Hispanoamericana S.A.

[2] INC., ATLANTA, GA. Captulo de la ventilacin y de la infiltracin, volumen de los fundamentales del Manual de ASHRAE, ASHRAE. Ao 2005

[3] ALTHOUSE, TURNQUIST, Y BRACCIANO. Refrigeracin moderna y aire acondicionado. Dcimo Octava Edicin. Ao 2003. Editor de Goodheart-Wilcox.

[4] THOMSON DELMAR. Cdigo mecnico internacional. Primera Edicin. Ao 6 de marzo de 2006. Editorial El Aprender.

[5] http://glosarios.servidor-alicante.com/instrumentacion

[6] Normativa Instrumentacin ISA S5.1

BIBLIOGRAFA

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GRACIAS POR SU ATENCIN

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