ACTUALIZACION DE LA INSTRUMENTACION, CONTROL Y SUPERVISION DE UN SISTEMA INTERCAMBIADOR DE CALOR

Abstract

El trabajo realizado consiste en la actualización de la instrumentación, la evaluación de una estrategia de control automático y la configuración de un sistema de supervisión del Sistema Intercambiador de Calor del laboratorio de Control Industrial. Dicho sistema está conformado por un estanque almacenador de agua, en cuyo interior se encuentra un calefactor eléctrico trifásico de inmersión; una bomba que impulsa el agua, en circuito cerrado, a través de una serie de tuberías y una electroválvula que controla el flujo hacia un radiador, el que está siendo enfriado por un ventilador. El líquido enfriado vuelve al estanque almacenador. Las variables a controlar en este proceso son la temperatura del agua que sale del estanque, así como la que reingresa, además del flujo circulante. Esto se logra a través de un PLC y un HMI. Para ello, primero se debe restaurar la instrumentación del sistema, lo que conlleva al diseo y actualización de algunos circuitos impresos que permiten al PLC leer las variables e influir sobre los actuadores. Una vez terminada esta etapa se procede a implementar un panel de operaciones en el lugar físico donde se encuentra el Intercambiador. En este módulo se encuentran los interruptores de alimentación de todo el sistema, además de los selectores para control manual o automático, así como una regleta en la cual se pueden medir las variables de mayor importancia. Con el sistema ya funcionando se procede a realizar pruebas de lazo abierto, con el fin de observar el comportamiento de éste, establecer los límites de funcionamiento y puntos de operación adecuados y realizar un modelo dinámico del sistema. Teniendo clara la dinámica de este sistema, se procede a realizar el diseo del control automático para las variables de interés. Lograr controlar un sistema de manera autónoma es de gran importancia, sobre todo en el área industrial, ya que aumenta considerablemente la eficiencia del proceso. Se recurre al software Step7 para programar el PLC, en el que se implementan 3 controladores PI. La configuración de estos controladores se realiza, en primera instancia, usando el método de curva de reacción de Ziegler-Nichols, para luego analizar los resultados obtenidos en busca de alternativas que optimicen su desempeo. Con el control finalizado se realiza el HMI usando el software iFIX. Esta interfaz Humano-Máquina es de gran importancia, ya que permite aumentar la seguridad y facilitar la labor de los operadores al visualizar de una manera más realista el proceso. También se configura el complemento Proficy Historian para almacenar los datos adquiridos en una base de datos. Una vez puesto en marcha el control y la supervisión del sistema se efectúan las pruebas finales, con el fin de observar el comportamiento completo del proceso en lazo cerrado. Como resultado se obtiene una estrategia de control para la temperatura de salida, el (SE(BT de enfriamiento y el caudal, la cual cumple con las restricciones operativas del módulo intercambiador de calor.