Automatización de un Proceso Industrial 3 (Caso Práctico-Revisión 1 de Esquema Funcional)

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Como comentamos en la entrada anterior “Automatización de un Proceso Industrial 2 (Caso Práctico-Documento o Esquema Funcional)”, los funcionales sufren cambios y se depuran en el desarrollo del proyecto, en este caso hemos incluido el Diagrama de Proceso y a medida que realicemos la elección de instrumentos y actuadores, iremos completando el documento y actualizando las revisiones.


 

ESQUEMA FUNCIONAL                  (Ver. 1 Fecha 08/04/2015)

1. Título:

Automatización de Sistema Auxiliar de Abastecimiento y  Calentamiento de Agua para Proceso.

2. Objeto del Proyecto:

Automatizar el sistema de calentamiento de agua, para abastecer a un proceso principal que demanda un caudal instantáneo máximo de 2 l/s. Para ello proyectaremos, la instrumentación, dispositivos de control y supervisión, para los siguientes subprocesos:

  • Control de Nivel en depósito de agua con capacidad de 5000 l.
  • Controlar y homogeneizar temperatura en depósito.
  • Regulación de caudal de salida según demanda de proceso principal.

Para todo ello, no implementaremos ninguna lógica cableada, realizando todo el control mediante PLC o PAC y el apoyo de un HMI (Human Machine Interface) local.

El sistema debe conectarse a una Red de Control Ethernet/IP existente, para telemantenimiento e integración de proceso en SCADA existente.

3. Descripción de la Instalación y Diagrama de Proceso.

La instalación consta de un deposito vertical de 5000 l en poliéster, con abertura superior y  los “picajes” necesarios para la instrumentación de medida. Además el sistema dispone de un aporte de agua de red, para la reposición del volumen demandado por el sistema principal.

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Diagrama de Proceso

4. Descripción de subprocesos. 

A continuación, describiremos el funcionamiento, instrumentación y actuadores necesarios, para cada uno de los subprocesos:

     4.1 Control de Nivel de Agua en Depósito.

El depósito dispone una abertura superior, por lo que la reposición del volumen de agua se realizará por la parte superior, mediante una tubería de 50 mm y el control de este aporte se realizará mediante una válvula de bola de 50 mm con actuador eléctrico a 230VAC.

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Aunque dispondremos de un transmisor de nivel (limnímetro), no será necesario realizar un control de nivel continuo, sólo tendremos dos limitaciones para realizar el control:

  • Debemos mantener una altura mínima en depósito para disponer de la altura manométrica correcta en la entrada del proceso principal.
  • El volumen de reposición no supondrá una perdida excesiva en la temperatura del agua del depósito.

Por lo expuesto en los dos puntos anteriores, se realizará la apertura de la válvula cuando se alcance un volumen del 80% de la capacidad total del depósito, pudiéndose realizar este control de dos formas, seleccionables desde HMI:

  • Mediante dos interruptores de nivel , uno para detección del 80% y otro para el 100% del volumen, realizándose la apertura y cierre respectivamente, mediante estas señales de tipo discreto.
  • Mediante transmisor de nivel, montado en la parte superior del depósito. Realizándose la apertura y cierre, por comparación analógica del nivel y consignas introducidas en HMI.

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     4.2 Controlar y Homogeneizar Temperatura en Depósito.

La temperatura de agua que aportamos al proceso principal, no será en ningún caso inferior a 30 ºC y superior a 40 ºC. Para ello, el aporte de calor lo realizaremos mediante dos resistencias trifásicas de 9 kW y el control de temperatura lo realizaremos con una sonda de temperatura tipo Pt100, situada en la zona inferior del depósito. Como dispositivo de seguridad de las resistencias de caldeo y para evitar que éstas trabajen sin nivel, instalaremos otro interruptor de nivel de tipo discreto, no obstante en este caso el funcionamiento de las resistencias debe prevalecer, por lo que sólo pasaremos a no disponibles las resistencias, en el caso de que nos indiquen tanto el nivel analógico como el discreto la falta de agua (nivel mínimo).

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Para que la temperatura sea lo más homogénea, se instalará en el depósito un agitador de palas trifásico de 750 W, éste dispondrá de dos modos de funcionamiento:

  • Modo Continuo.
  • Modo Alternancia (consignas de tiempo en paro y tiempo en marcha).

     4.3 Regulación de caudal de salida según demanda de proceso principal.

A la salida del depósito, disponemos de una tubería de 50 mm y para mantener el caudal instantáneo, consignable entre 0-2 l/s, implementaremos una válvula reguladora (230VAC) y un caudalímetro, éste último generará, tanto el valor instantáneo de caudal (señal analógica) como la de volumen (señal digital) con un factor de 10 l.

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Si nuestro sistema está lista para abastecer (Nivel y Temperatura correcto), informaremos mediante una señal digital cableada al proceso principal.

5. HMI.

Será de tipo pantalla táctil, sin teclados de funciones y con un tamaño de 10″, visualizando las siguientes pantallas:

  • Principal con “Login”.
  • Menú de pantallas.
  • Diagrama de Proceso.
  • Mandos.
  • Consignas.
  • Alarmas.
  • Histórico.
  • Gráficas de Tendencias.

6. Generalidades.

  • Para las señales de alarma y seguridad se utilizará “lógica inversa”.
  • Los estados de válvula también usarán “lógica inversa”, para así poder evaluar “Fallo Señalización Finales de Carrera”.
  • Todas las protecciones eléctricas dispondrán de señalización de disparo.
  • Se dispondrán de confirmaciones de estado de los dispositivos, para poder evaluar defectos de “no obedece”.
  • Las señales analógicas dispondrán de vigilancia de razonabilidad inferior y superior en un 2%.
  • Se realizará separación galvánica tanto para las señales de entrada y salidas digitales como analógicas.
  • Las alimentaciones de equipos y señales dispondrán de protecciones contrasobretensión.

Ver. 1 Fecha 08/04/2015


Saludos!!!!!!