diseÑo e implementaciÓn de un mÓdulo para mediciÓn …

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DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN MÓDULO PARA MEDICIÓN DE VARIABLES: TEMPERATURA, NIVEL Y PESO PROYECTO DE GRADO PRESENTADO PARA OBTENER EL TÍTULO DE: INGENIEROS ELECTRÓNICOS UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA SECCIONAL MEDELLÍN FACULTAD DE INGENIERÍAS MEDELLÍN 2011

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Page 1: DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN MÓDULO PARA MEDICIÓN …

DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN MÓDULO PARA MEDICIÓN DE VARIABLES: TEMPERATURA, NIVEL Y PESO

PROYECTO DE GRADO PRESENTADO PARA OBTENER EL TÍTULO DE: INGENIEROS ELECTRÓNICOS

UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA SECCIONAL MEDELLÍN FACULTAD DE INGENIERÍAS

MEDELLÍN 2011

Page 2: DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN MÓDULO PARA MEDICIÓN …

DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN MÓDULO PARA MEDICIÓN DE VARIABLES: TEMPERATURA, NIVEL Y PESO

ANDRÉS FELIPE CERÓN BETANCUR [email protected]

DIEGO LEÓN MONTOYA ATEHORTÚA [email protected]

FERNEY ALBEIRO CANO GARCÍA [email protected]

HILDA PATRICIA TORRES CALDERÓN [email protected]

JAIME DAVID RÚA CAÑAS [email protected]

JOHN HENRY MESA VALLEJO [email protected]

JUAN ESTEBAN CLAVIJO HERNÁNDEZ [email protected]

LEIDY JOHANNA GALEANO OSORIO [email protected]

LIMBANIA MARÍA GARCÍA GARCÍA [email protected]

LUZ YADIRA ZAPATA CATAÑO [email protected]

RAFAEL JULIO MÁRQUEZ SÁENZ [email protected]

ASESOR: ANDRÉS MAURICIO CÁRDENAS TORRES

INGENIERO ELECTRÓNICO

UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA SECCIONAL MEDELLÍN FACULTAD DE INGENIERÍAS

MEDELLÍN 2011

Page 3: DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN MÓDULO PARA MEDICIÓN …

TABLA DE CONTENIDO

OBJETIVOS ......................................................................................................................... 4

OBJETIVO GENERAL ................................................................................................................... 4

OBJETIVOS ESPECIFICOS ............................................................................................................ 4

PRÁCTICAS DE LABORATORIO ........................................................................................... 5 1.1.1 Medición y Control de Temperatura ........................................................................................ 6

1.1.1.1 Práctica de laboratorio “Medición y Control PID de Temperatura” ................................... 6 1.1.1.2 Practica de laboratorio “Medición y Control ON/OFF con Histéresis de Temperatura”.... 11

1.1.2 Medición y Control de Peso y Dosificación ............................................................................. 16 1.1.2.1 Practica de laboratorio “Control de peso y dosificación” ................................................ 16

1.1.3 Medición y Control de Nivel ................................................................................................... 21 1.1.3.1 Práctica de laboratorio “Medición y Control de Nivel por medio de sensor ultrasónico” . 21

1.1.4 Sistema de Bombeo ............................................................................................................... 26 1.1.4.1 Práctica de laboratorio “Sistema de Bombeo” ............................................................... 26

Page 4: DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN MÓDULO PARA MEDICIÓN …

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

Diseñar e implementar un módulo que permita la medición y el control de las variables

Temperatura, Nivel y Peso.

OBJETIVOS ESPECIFICOS

Seleccionar los instrumentos y equipos a utilizar con el fin de asegurar un óptimo

funcionamiento del sistema.

Realizar las configuraciones necesarias de los diferentes dispositivos de control.

Implementar un sistema de medición y control de la variable peso mediante una celda

de carga tipo S.

Implementar un sistema de medición y control de la variable nivel mediante un sensor

ultrasónico, adaptado a un PIC para la obtención de los datos.

Desarrollar e integrar en LabView la obtención de los datos de nivel y el acceso al PLC

para realizar las tareas de control.

Diseñar e implementar una ley de control tipo PID para dosificación, utilizando una

válvula de alto switcheo.

Implementar el proceso para la generación de alarmas y paro del sistema.

Page 5: DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN MÓDULO PARA MEDICIÓN …

PRÁCTICAS DE LABORATORIO

CAPITULO 1

Este capítulo lista las prácticas a realizar para la medición y el control de las variables de temperatura, nivel, peso y dosificación, y el funcionamiento de un sistema de bombeo

CAPITULO 1

Page 6: DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN MÓDULO PARA MEDICIÓN …

1.1.1 Medición y Control de Temperatura

1.1.1.1 Práctica de laboratorio “Medición y Control PID de Temperatura”

PRACTICA DE LABORATORIO

MEDICION Y CONTROL PID DE TEMPERATURA

1 INTRODUCCIÓN

La temperatura es la magnitud física que representa el grado de agitación molecular de la

materia, expresado en términos de una escala arbitraria de valores. Las escalas más

comunes de temperatura son:

Celsius o centígrada (ºC) y la Farenheit (ºF) las cuales son escalas relativas.

Kelvin (ºK) y Rankine son escalas absolutas.

La temperatura es quizá una de las variables más importantes y sensibles dentro de los

procesos industriales. De todas las magnitudes físicas, sin duda la temperatura es la de

medida más frecuente. En el ámbito industrial el control de la temperatura es necesario

para los procesos, debido a que estos requieren de temperaturas en un punto específico y

que sean estables en el tiempo.

El método de control más utilizado tanto en controladores de temperatura como en

sistemas con PLC es el control realizado con PID, por su buena respuesta y estabilidad.

2 OBJETIVO

Con el desarrollo de la práctica de temperatura se pretende que el estudiante tenga la

capacidad de identificar los diferentes elementos que componen un sistema de control de

temperatura, observar el comportamiento de un control PID y comprender su

funcionamiento.

3 DESCRIPCIÓN

Page 7: DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN MÓDULO PARA MEDICIÓN …

La práctica consiste en realizar un control PID de temperatura en un recipiente que

contiene agua (TANQUE N⁰1), el cual mediante una variable de entrada (temperatura) y

un punto de ajuste o Set Point de temperatura definido por el usuario, efectuará

internamente un algoritmo de control que activa una salida utilizando PWM (modulación

por ancho de pulso) que actúa sobre un relé de estado sólido para el calentamiento de

una resistencia.

En la Figura siguiente se observa el sistema completo. El subsistema sombreado es el

que se controlará en esta practica

El lazo cerrado que compone el subsistema, evalúa constantemente la temperatura, la

compara con el Set Point y el control PID regula la salida como se puede observar en el

Page 8: DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN MÓDULO PARA MEDICIÓN …

diagrama de bloques siguiente. Por medio de la retroalimentación el control se ajusta

automáticamente para alcanzar y mantener la temperatura deseada.

4 ELEMENTOS QUE INTERVIENEN

Sensor de temperatura, (Termopar tipo K): El sensor de temperatura utilizado es un

Termopar Tipo K. Es un sensor formado por la unión de dos metales distintos y su

comportamiento se basa en el efecto Seebeck según el cual, cuando se aplica una

diferencia de temperatura entre los extremos libres de dos hilos conductores de diferente

material, se genera una diferencia de potencial o fuerza electromotriz (FEM)

PLC (controlador lógico programable): Equipo electrónico diseñado para programar y

controlar procesos secuenciales en tiempo real. Es posible conectar captadores de señal

como: sensores, pulsadores, finales de carrera etc. y actuadores tales como contactores,

relés, lámparas, etc. En la práctica es utilizado para la lectura del sensor de temperatura,

el control PID y el accionamiento del relé de estado sólido

Relé de estado sólido: Elemento utilizado para controlar elevadas cargas de potencia a

partir de señales de control de bajo voltaje e intensidad, encargado de controlar la carga

de la resistencia

Resistencia eléctrica: Es la encargada de realizar el calentamiento del líquido (agua)

contenido en el tanque

Fuente de alimentación: Convierte la tensión de la red de 110 ó 220 VAC a baja tensión

de CC (24 Voltios).

Page 9: DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN MÓDULO PARA MEDICIÓN …

Sistema de agitación para la homogenización

Recipiente para un contenido de 18 Litros de agua, con una altura de 9 cm y un diámetro de 30 cm. Accesorios

5 DESARROLLO

La práctica consiste en ingresar por medio del PLC Unitronics el Set Point de temperatura

al que se requiere calentar el agua, sin exceder el valor máximo de seguridad de

temperatura (55 °C) (si sobrepasa este valor el sistema se apaga), y luego seleccionar el

tipo de control PID que se va a utilizar:

Modo manual: el estudiante ingresa los parámetros proporcional, integral y

derivativo para su análisis.

Modo automático: El PLC incorpora registros almacenados internamente para el

control.

Posteriormente se activará el inicio del proceso el cual energizará la resistencia y activará

el agitador para la homogenización. Ver diagrama de flujo

Page 10: DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN MÓDULO PARA MEDICIÓN …

6 PRECAUCIONES

Durante el desarrollo de la práctica es importante tener cuenta lo siguiente:

No manipular o tocar el relé de estado sólido en su base o en los bornes debido a que

existe el riego de una descarga de voltaje.

No manipular la resistencia estando energizada o caliente, desconectar la toma de

220Vac si se requiere manipular.

Page 11: DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN MÓDULO PARA MEDICIÓN …

1.1.1.2 Practica de laboratorio “Medición y Control ON/OFF con Histéresis de Temperatura”

PRACTICA DE LABORATORIO

MEDICION Y CONTROL ON/OFFCON HISTERESIS DE TEMPERATURA

1 INTRODUCCIÓN

Uno de los métodos utilizados para el control de temperatura es el ON/OF o también

conocido como todo o nada, este método se ve en la industria en los casos que no es

necesario tener un control muy preciso además de ser económicamente más favorable

que utilizar un sistema con control PID.

La salida del controlador ON-OFF solo puede cambiar entre dos valores al igual que dos

estados de un interruptor. Los controladores usualmente funcionan con histéresis para

evitar el continuo accionamiento de la salida permitiéndole a la variable de estado operar

dentro de una franja más amplio.

2 OBJETIVO

Comprender el funcionamiento de un sistema de medición de temperatura utilizando el

control ON/OFF y aplicando la histéresis como zona de acción del control.

3 DESCRIPCIÓN

La práctica consiste en simular un control On/Off de temperatura utilizando un recipiente

de 18 litros que contiene agua (TANQUE N⁰1), un sensor de temperatura, un relé de

estado sólido y una resistencia eléctrica.

Set Point

Histéresis Positiva

Histéresis Negativa

Page 12: DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN MÓDULO PARA MEDICIÓN …

Para el control del sistema se debe ingresar el punto de ajuste o Set Point al cual se

espera que la temperatura alcance y la histéresis definidos por el usuario, el control activa

la resistencia hasta el valor del SP + histéresis, se apaga y vuelve a activarse una vez

encuentre el SP – histéresis y de esta forma se sigue el ciclo dentro de la banda definida

por la histéresis.

En la Figura siguiente se observa el sistema completo. El subsistema sombreado es el

que se controlará en esta practica

El diagrama de bloques que refleja los componentes del subsistema que actúan para el

control On/Off de la temperatura se puede ver a continuación

Page 13: DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN MÓDULO PARA MEDICIÓN …

4 ELEMENTOS QUE INTERVIENEN

PLC (Controlador Lógico Programable), Equipo electrónico diseñado para programar y

controlar procesos secuenciales en tiempo real. Es posible conectar captadores de señal

como: sensores, pulsadores, finales de carrera etc. y actuadores tales como contactores,

relés, lámparas, etc. En la práctica es utilizado para la lectura del sensor de temperatura,

el control ON/OFF y el accionamiento del relé de estado sólido

Resistencia Eléctrica, es la encargada de realizar el calentamiento del líquido (agua)

contenido en el tanque

Sensor de temperatura, (Termopar tipo K): El sensor de temperatura utilizado es un

Termopar Tipo K. Es un sensor formado por la unión de dos metales distintos y su

comportamiento se basa en el efecto Seebeck según el cual, cuando se aplica una

diferencia de temperatura entre los extremos libres de dos hilos conductores de diferente

material, se genera una diferencia de potencial o fuerza electromotriz (FEM)

Fuente de alimentación: Convierte la tensión de la red de 110 ó 220 VAC a baja tensión

de CC (24 Voltios)

Relé de estado sólido: Elemento utilizado para controlar elevadas cargas de potencia a

partir de señales de control de bajo voltaje e intensidad, es el encargado de controlar la

carga de la resistencia

Page 14: DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN MÓDULO PARA MEDICIÓN …

Sistema de agitación para la homogenización

Tanque metálico de 18 litros

Accesorios

5 DESARROLLO

Se llena manualmente el TANQUE N⁰1 con 16 litros (90% de la capacidad del tanque) de

agua a temperatura ambiente, luego se ingresa al PLC el valor del set-point de

calentamiento máximo a 50°C sin exceder el valor máximo de seguridad de temperatura

(55 °C) (si sobrepasa este valor el sistema se apaga), luego se ingresa el valor de

histéresis en °C en un rango entre 1 °C y 5 °C, se da inicio al motor de agitación para que

comience con la homogenización, simultáneamente empieza el proceso de calentamiento

de agua contenida en el TANQUE N⁰1, activando el relé de estado sólido el cual

suministra el voltaje a la resistencia.

Cuando el sensor detecte que la temperatura del agua llega al valor del Set Point +

Histéresis, el PLC desactiva la salida al relé de estado sólido, el proceso de agitación

sigue trabajando, el PLC está continuamente vigilando la temperatura del agua, si la

temperatura empieza a descender y es menor a Set Point - Histéresis, este toma acción

sobre la salida, activando el relé de estado sólido.

Page 15: DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN MÓDULO PARA MEDICIÓN …

6 PRECAUCIONES

Durante el desarrollo de la práctica es importante tener cuenta lo siguiente:

No manipular o tocar el relé de estado sólido en su base o en los bornes debido a que

existe el riego de una descarga de voltaje.

No manipular la resistencia estando energizada o caliente, desconectar la toma de

220Vac si se requiere manipular.

Page 16: DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN MÓDULO PARA MEDICIÓN …

1.1.2 Medición y Control de Peso y Dosificación 1.1.2.1 Practica de laboratorio “Control de peso y dosificación”

PRACTICA DE LABORATORIO

CONTROL DE PESO Y DOSIFICACIÓN

1 INTRODUCCIÓN

La dosificación consiste en fijar una cantidad determinada de producto en un recipiente o

en una mezcla para obtener un producto final o ser parte de un proceso, es muy utilizada

en industrias químicas y cementeras para la mezcla de elementos con el fin de obtener un

producto

2 OBJETIVO

Entender el funcionamiento de un sistema de dosificación y conocer los elementos que

intervienen en él, como lo son: celda de carga, electroválvula y bomba

3 DESCRIPCIÓN

La práctica simula un proceso de llenado y vaciado por dosificación utilizando dos

tanques, uno de almacenamiento TANQUE N⁰1 y otro de recepción TANQUE N⁰2, una

válvula de ingreso al TANQUE N⁰2 (Válvula Solenoide ON/OF), una válvula de

accionamiento rápido a la salida de este (Válvula Control PWM) y una celda de carga

(WS) que sirve tanto para el nivel de llenado y como instrumento de medida para la

dosificación.

Se debe enviar agua desde el TANQUE N⁰1 al TANQUE N⁰2 activando la válvula de

ingreso y accionado la bomba, una vez alcanzado el nivel establecido se procede a la

dosificación el cual consiste retornar el líquido al TANQUE utilizando como control un PID

para la correcta dosificación. En la Figura siguiente se observa el sistema completo. El

subsistema sombreado es el que se controlará en esta practica

Page 17: DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN MÓDULO PARA MEDICIÓN …

4 ELEMENTOS NECESARIOS

PLC (Controlador Lógico Programable): Equipo electrónico diseñado para programar y

controlar procesos secuenciales en tiempo real. Es posible conectar captadores de señal

como: sensores, pulsadores, finales de carrera etc. y actuadores tales como contactores,

relés, lámparas, etc. En la práctica es utilizado para la lectura del sensor de la celda de

carga, el control PID y el accionamiento de la bomba y las electroválvulas.

Celda de carga tipo S: Una celda de carga es un instrumento para la medición de

fuerzas muy usado en la industria por su exactitud y confiabilidad en sus medidas.

Page 18: DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN MÓDULO PARA MEDICIÓN …

Electroválvula: Es una válvula electromecánica que permite o no el paso de un fluido a

partir del accionamiento de un solenoide.

5 DESARROLLO

La práctica consiste en ingresar un set point de nivel alto de llenado al TANQUE N⁰2

(tener en cuenta que el TANQUE N⁰1 debe tener el nivel suficiente líquido para que al

llevarlo al TANQUE N⁰2, la bomba no se quede en vacío), se debe abrir la válvula de

ingreso, activar la bomba y dar inicio de llenado, este se realiza hasta el Set point

ajustado.

Una vez alcanzado el set point de nivel alto de llenado, se apaga la bomba y se cierra la

válvula de ingreso y se indicará una alarma o mensaje para que el usuario proceda al

siguiente paso que es la dosificación, la cual consiste en ingresar un Set Point de nivel

bajo, se inicia la dosificación y por defecto inicia el control PID el cual activa la válvula de

salida para enviar el líquido al TANQUE N⁰1 una vez alcance el valor establecido se

apaga la electroválvula y se indica un mensaje o alarma.

En la Fig. se muestra el procedimiento que se debe llevar a cabo en el desarrollo de la

práctica

Page 19: DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN MÓDULO PARA MEDICIÓN …

6 PRECAUCIONES

Durante el desarrollo de la práctica es importante tener cuenta lo siguiente:

Al activar el envío de líquido desde el TANQUE N⁰2 verificar que este se encuentre en

un nivel adecuado de un 90% con el fin de que el sistema no trabaje en vacío, porque

esto afecta la bomba.

El nivel de llenado en el TANQUE N⁰2 debe ser como máximo un 70% del nivel del

TANQUE N⁰2

Verificar que al activar la bomba la válvula de ingreso si este abierta para que no

Page 20: DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN MÓDULO PARA MEDICIÓN …

exista obstrucción y genere un problema en la bomba o la tubería, si se observa que la

bomba trabaja y el líquido no llega al TANQUE N⁰2 presionar el paro de emergencia

para suspender el sistema.

Page 21: DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN MÓDULO PARA MEDICIÓN …

1.1.3 Medición y Control de Nivel

1.1.3.1 Práctica de laboratorio “Medición y Control de Nivel por medio de sensor ultrasónico”

PRACTICA DE LABORATORIO

MEDICION Y CONTROL DE NIVEL POR MEDIO DE SENSOR ULTRASONICO

1 INTRODUCCIÓN

El nivel es una de las variables de proceso más utilizadas en la industria, se usa

principalmente en el monitoreo, inventario y control de tanques de almacenamiento tanto

de materias primas como de productos terminados.

La medición de nivel es la determinación de la distancia vertical lineal entre un punto de

referencia y la superficie de un líquido o la cima de un sólido.

Para medir el nivel de un líquido en un tanque se encuentran variedad de técnicas, dentro

de las cuales encontramos las siguientes: Métodos visuales, instrumentos actuados por

flotadores, métodos electrónicos, fotoeléctricos, radioactivos, sondas, nivel de cristal e

instrumentos de ultrasonido y radares.

2 OBJETIVO

Verificar y comprender el funcionamiento de un sistema de llenado utilizando como

herramienta de medida un sensor ultrasónico.

3 DESCRIPCIÓN

La práctica consiste en trasladar el agua del TANQUE N⁰1 al TANQUE N⁰3 (Ver Figura

siguiente), activando la válvula de ingreso al TANQUE N⁰3 y la bomba de recirculación,

previamente se debe ingresar un set point para obtener el nivel deseado. El nivel será

monitoreado y controlado a través del sensor ultrasónico, microcontrolador, PLC y

Page 22: DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN MÓDULO PARA MEDICIÓN …

LabView, una vez alcanzado el valor deseado se apaga el sistema y se genera un

mensaje de alarma visual

El SCADA LabView, estará monitoreando y almacenando el registro de nivel, además de

visualizar las alarmas

En la Figura siguiente se observa el sistema completo. El subsistema sombreado es el

que se controlará en esta practica

El líquido es tomado del tanque N⁰1 luego de energizar la válvula de ingreso al TANQUE

N⁰3 y de haber activado el sistema de bombeo, el sensor ultrasónico toma datos de la

medida del nivel constantemente con un periodo de --- y le transmite los datos al

microcontrolador este procesa la información la cual será enviada al PLC que se encarga

del control, una vez el nivel alcanza el Set Point establecido el sistema de bombeo se

apaga, se desenergiza la válvula y se activa una alarma visual y sonora de indicación de

fin de llenado

En la Figura se ilustra el lazo cerrado que compone el sistema de medición de nivel.

Page 23: DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN MÓDULO PARA MEDICIÓN …

4 ELEMENTOS NECESARIOS

PLC: Equipo electrónico diseñado para programar y controlar procesos secuenciales en

tiempo real. Es posible conectar captadores de señal como: sensores, pulsadores, finales

de carrera etc. y actuadores tales como contactores, relés, lámparas, etc. En la práctica

es utilizado para la comunicación con LabView para lectura del sensor ultrasónico, el

accionamiento de la bomba y las electroválvulas.

Microcontrolador PIC: Microchip de bajo costo, de alto rendimiento para ejecutar

programas asignados hasta 35 instrucciones de simples palabras, opera con un voltaje

DC a una velocidad de reloj de entrada de 20 MHz y un ciclo de instrucciones de 200ns.

El PIC utilizado es el 16F876.

Sensor Ultrasónico: La función de los sensores ultrasónicos se basa en la detección de

objetos o superficies a través de la emisión y reflexión de ondas acústicas. El sensor

ultrasónico utilizado es el SRF05.

Electroválvula: Es una válvula electromecánica que permite o no el paso de un fluido a

partir del accionamiento de un solenoide.

Bomba: Elemento que impulsa el fluido en un determinado sentido con el fin de vencer

las diferencias de altura entre dos puntos.

5 DESARROLLO

Page 24: DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN MÓDULO PARA MEDICIÓN …

El líquido es tomado del TANQUE N⁰1 que debe estar en un nivel del 90%, se ingresa un

set point de nivel máximo del 70% del nivel del TANQUE N⁰1, se energiza la válvula de

ingreso al TANQUE N⁰3 y se activa la bomba.

El sensor ultrasónico toma datos de la medida del nivel constantemente con un periodo de

70 a 100ms y le transmite los datos al microcontrolador, el cual procesa la información

que es enviada al PLC y se encarga del control, una vez el nivel alcanza el set point

establecido, la bomba se apaga, se desenergiza la válvula y se activa una mensaje de

alarma de indicación de fin de llenado, una vez confirmada la alarma se activa la válvula

de salida para el envío del líquido al TANQUE N⁰1.

Ver diagrama de flujo del funcionamiento del sistema

6 PRECAUCIONES

Durante el desarrollo de la práctica es importante tener cuenta lo siguiente:

Page 25: DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN MÓDULO PARA MEDICIÓN …

No manipular el sensor ultrasónico porque es posible que las ondas no se reflejen u

ocurra interferencias que harían que la medición sea errónea.

Al activar el envío de líquido desde el TANQUE N⁰1 verificar que este se encuentre

en un nivel adecuado de un 90% con el fin de que el sistema no trabaje en vacío,

porque esto afecta la bomba.

El nivel de llenado en el TANQUE N⁰3 debe ser como máximo un 70% del nivel del

TANQUE N⁰1

Verificar que al activar la bomba, la válvula de ingreso si este abierta para que no

exista obstrucción y genere un problema en la bomba o la tubería, si se observa que la

bomba trabaja y el líquido no llega al TANQUE presionar el paro de emergencia para

suspender el sistema.

Page 26: DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN MÓDULO PARA MEDICIÓN …

1.1.4 Sistema de Bombeo

1.1.4.1 Práctica de laboratorio “Sistema de Bombeo”

PRACTICA DE LABORATORIO

SISTEMA DE BOMBEO

1 INTRODUCCIÓN

Los sistemas de bombeo son ampliamente utilizados tanto en la industria como en la vida

cotidiana, y son los encargados del transporte de los fluidos para su distribución o

almacenamiento, un ejemplo típico es el sistema de riego.

Los elementos que forman parte del sistema son: Bombas, tuberías, válvulas, depósitos

de almacenamiento, equipos de control y medida.

2 OBJETIVO

Identificar los elementos que componen un sistema de bombeo, además de observar el

comportamiento del caudal ante cambios en el sistema.

3 DESCRIPCIÓN

La práctica consiste en trasladar el agua que se encuentra en el TANQUE N⁰1 al

TANQUE N⁰2 o TANQUE N⁰3 dependiendo el que seleccione el usuario, con el fin de

medir el tiempo de llenado y con los datos de nivel y la geometría del tanque calcular el

volumen, con estos datos se puede calcular un flujo aproximado en el sistema.

Page 27: DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN MÓDULO PARA MEDICIÓN …

4 ELEMENTOS NECESARIOS

PLC Unitronics: Equipo electrónico diseñado para programar y controlar procesos

secuenciales en tiempo real. Es posible conectar captadores de señal como: sensores,

pulsadores, finales de carrera etc. y actuadores tales como contactores, relés, lámparas,

etc. En la práctica es utilizado para la lectura de los sensores de nivel, la celda de carga,

el accionamiento de la bomba y las electroválvulas.

Electroválvula: Es una válvula electromecánica que permite o no el paso de un fluido a

partir del accionamiento de un solenoide

Bomba: Elemento que impulsa el fluido en un determinado sentido con el fin de vencer

las diferencias de altura entre dos puntos

5 DESARROLLO

Page 28: DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN MÓDULO PARA MEDICIÓN …

Llenar al 90% de nivel el TANQUE N⁰1, con el fin de enviar agua al tanque seleccionado

por el usuario TANQUE N⁰2 o TANQUE N⁰3, ingresar el set point de nivel al que se desea

llenar máximo a un 70% del nivel del TANQUE N⁰1, se activa la válvula de ingreso del

tanque respectivo y se enciende la bomba.

Tomar el tiempo de llenado en segundos y con el dato de nivel calcular el volumen del

recipiente, con estos datos se puede tener una aproximación de la cantidad de volumen

por unidad de tiempo equivalente al flujo, realizar el mismo procedimiento con el otro

tanque.

Una vez el nivel llega al valor establecido aparece un mensaje de alarma y el usuario al

resetearla se descargara de nuevo al TANQUE N⁰1.

Se tiene la posibilidad de enviar el líquido a los dos tanques al mismo tiempo con el fin de

observar el tiempo de llenado. Para este caso se debe seleccionar los set point de los

niveles, donde la suma de los dos niveles es máximo el 70% de la capacidad del

TANQUE N⁰1 con el fin de no dejar sin líquido al este y la bomba entre en vacio. El primer

nivel que alcance el set point apaga la bomba y aparece un mensaje de alarma al

reconocerla se descarga de nuevo al TANQUE.

En la Figura se muestra el procedimiento que se debe llevar a cabo en el desarrollo de la

práctica.

Page 29: DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN MÓDULO PARA MEDICIÓN …

6 PRECAUCIONES

Durante el desarrollo de la práctica es importante tener cuenta lo siguiente:

Al activar el envío de líquido desde el TANQUE N⁰1 verificar que este se encuentre en

un nivel adecuado de un 90% con el fin de que el sistema no trabaje en vacío, porque

esto afecta la bomba.

Page 30: DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN MÓDULO PARA MEDICIÓN …

El nivel de llenado en el TANQUE N⁰2 o TANQUE N⁰3 debe ser como máximo un

70% del nivel del TANQUE N⁰1

Verificar que al activar la bomba la válvula de ingreso si este abierta para que no

exista obstrucción y genere un problema en la bomba o la tubería, si se observa que la

bomba trabaja y el líquido no llega al TANQUE N⁰2 o TANQUE N⁰3 presionar el paro

de emergencia para suspender el sistema.

Si el modo de trabajo seleccionado es el envío desde el TANQUE N⁰1 al TANQUE

N⁰2 Y TANQUE N⁰3 al mismo tiempo se debe tener presente que el nivel del TANQUE

N⁰1 debe ser del 90% y los niveles máximos de los TANQUE N⁰2 y TANQUE N⁰3

sumados debe ser del 70% del valor del TANQUE N⁰1