Maqueta 4 Variables

El Grupo de Investigación SUPPRESS ha diseñado y construido maquetas didácticas de control de procesos que se encuentran en el Aula E2 del Edificio Tecnológico II (Universidad de León). Se trata de células de ensayo de estrategias de control dotadas de instrumentación industrial inteligente para medida y control de caudal, nivel, presión y temperatura. El laboratorio remoto de Automática de la ULE proporciona un sistema de acceso remoto, a través de internet, a estas maquetas industriales.
Maqueta 4 Tanques

Los depositos, tuberías, instrumentos, accionamiento y armarios de control van montados sobre un bastidor de acero inoxidable de 2mx2m, y en su diseño se ha pretendido que la dinámica de funcionamiento sea rápida, tanto para sistemas SISO como para sistemas MIMO. Los accionamientos de todas las válvulas son eléctricos, mientras que los de las bombas de impulsión son a frecuencia variable. Dispone de 3 electroválvulas con accionamiento variable y 1 de ellas es todo-nada. La electroválvula todo-nada se utiliza para controlar el porcentaje de desagüe del depósito de proceso; las otras 3 electroválvulas disponen de accionamientos variables y se utilizan para: regular el aporte de fluido de proceso, regular el aporte de fluido caliente y regular el aporte de fluido frío.También dispone de 2 bombas de impulsión, una para impulsar el fluido del depósito de calentamiento y otra para impulsar el fluido de proceso. La utilizada para el fluido caliente dispone de un inversor de frecuencia de 3 posiciones para controlarla por medio de una señal analógica. La utilizada para impulsar el fluido de proceso dispone de un inversor de frecuencia (Micromaster Vector de Siemens) para controlar el caudal de bombeo (junto con la electroválvula correspondiente) al circuito de proceso.

El Grupo de Investigación SUPPRESS © de la Universidad de León diseñó, desarrolló e implementó este sistema.

Contenido

El diseño de las maquetas se ha realizado en base a los siguientes objetivos:

  1. Portabilidad: Las maquetas pueden ser instaladas en cualquier ubicación, pues disponen de un bastidor dotado de ruedas. Todos los elementos son eléctricos y únicamente demandan una toma de fluido de proceso, un desagüe, una toma de red Ethernet y alimentación eléctrica. El fluido en este caso es agua.
  2. Flexibilidad en el control: El diseño contempla la posibilidad de ser controladas mediante PLC, DCS, PC o SCADA.
  3. Acceso remoto vía internet: Para ello se les ha dotado de los enclavamientos cableados que permiten una operación remota segura.
  4. 4. Amplio espectro de operación: Las maquetas se pueden configurar para establecer experiencias de control básico o control avanzado multivariable debido a las interacciones que se pueden establecer entre las diferentes variables de regulación. También se contempla la operación en batch de la planta mediante aplicaciones específicas.

Cada maqueta dispone de los siguientes Circuitos:

  1. Circuito de proceso: Incluye las variables de presión, caudal, temperatura y nivel.
  2. Circuito de agua caliente: Incluye los elementos necesarios para la generación de agua caliente.
  3. Circuito de enfriamiento: Intercambia frío con el circuito de proceso.

Ficha Técnica

  • CONTROL DE PRESIÓN
    • Medida: Transmisor de Presión inteligente 4-20mA+HART.
    • Salida: Accionamiento a convertidor de frecuencia vectorial sobre bomba centrífuga.
    • Algoritmo de regulación básico PID.
    • Se establecen tres modos de operación: MANUAL, AUTO y REMOTO.
    • La variable a indicar/registrar es Barg.
  • CONTROL DE CAUDAL
    • Medida: Transmisor de caudal electromagnético inteligente 4-20mA+HART.
    • Salida: Válvula de control eléctrica 2 vías con posicionador.
    • Algoritmo de regulación básico PID.
    • Se establecen tres modos de operación: MANUAL, AUTO y REMOTO.
    • La variable a indicar/registrar es l/h.
  • CONTROL DE NIVEL
    • Medida: Transmisor de nivel ultrasónico inteligente 4-20mA+HART.
    • Salida: electroválvula 2 vías.
    • Algoritmo de regulación básico PID.
    • Se establecen tres modos de operación: MANUAL, AUTO y REMOTO.
    • La variable a indicar/registrar es %.
  • CONTROL DE LA TEMPERATURA DE AGUA CALIENTE
    • Medida: Transmisor de Tª inteligente 4-20mA+HART sobre sonda PT-100.v
    • Salida: Accionamiento variable estático sobre resistencia calefactora.
    • Algoritmo de regulación básico PID.
    • Se establecen tres modos de operación: MANUAL, AUTO y REMOTO.
    • La variable a indicar/registrar es ºC.
  • CONTROL DE LA TEMPERATURA DE PROCESO
    • Medida: Transmisor de Tª inteligente 4-20mA+HART sobre sonda PT-100.
    • Salida: en rango partido sobre dos válvulas de control eléctricas de 2/3 vías con posicionador.
    • Algoritmo de regulación básico PID.
    • Se establecen tres modos de operación: MANUAL, AUTO y REMOTO.
    • La variable a indicar/registrar es ºC.

Zona Interactiva

Galería de imágenes




BOMBA RECIRCULACIÓN AGUA CALIENTE
Bomba SEDICAL TF 110 equipada con inversor de frecuencia de 3 posiciones para controlarla por medio de una señal analógica(min-1450 l/min, medio-2000 l/min, max-2100 l/min). Esta bomba se utiliza para conseguir un calentamiento homogéneo en el fluido que se encuentra en el depósito de calentamiento.

BOMBA PROCESO
Bomba SEDICAL alimentada a través de inversor de frecuencia (Micromaster Vector de Siemens) para controlarla por medio de señal analógica. Esta bomba ofrece un caudal de 3200 l/h para una altura piezométrica de 5,5 m. Su potencia es de 0,5 Hp y los valores de tensión e intensidad son de 230-400 V y 1,2-0,7 A respectivamente.

CAUDALIMETRO
Caudalímetro electromagnético SITRANS FM de Siemens. En el sensor se encuentran unas bobinas que generan un campo magnético estable. El líquido que fluye por el sensor induce una tensión proporcional a la velocidad del fluido.

TANQUE DE LIQUIDO
Esta maqueta dispone de 2 tanques de líquido: uno se utiliza para almacenar el líquido de proceso cuando todo el sistema se encuentre en reposo y el otro tanque se utiliza para controlar el nivel del mismo.

DEPOSITO DE CALENTAMIENTO
Tanque de acero inoxidable utilizado para el calentamiento del fluído de proceso. En él se encuentran instalados un termostato y resistencias de calentamiento.

ELECTROVALVULA DIGITAL
Electroválvula digital SMC a 24VDC ubicada en el tanque de líquido de proceso. Se utiliza para controlar el caudal de desagüe de dicho depósito y generar perturbaciones en el llenado y vaciado del mismo siempre que se desee.

ELECTROVALVULA DE PROCESO
Válvulas Samson 3226-3760 con posicionador Samsom 3760 que permite la regulación de la apertura mediante una señal externa. Está valvulas se encargan de distribuir el flujo a través de los tanques. En caso de fallo, retornan a la posición de cero.

INTERCAMBIADOR
Intercambiadores de placas que permiten el intercambio entre el fluido de proceso y el fluido que se calienta y con el fin de modificar la temperatura del fluído de proceso y poder realizar control de la misma.

SENSOR DE NIVEL
Sensor de ultrasonidos PROBE a 24 Vdc utilizado para medir el nivel (0-100 %) en el tanque de líquido de proceso.

SENSOR DE PRESION
Sensor de presión SIEMENS utilizado para medir a presión del fluído de proceso y poder realizar control sobre la misma.

SENSOR DE TEMPERATURA
Sondas de temperatura que permiten realizar la medición de la temperatura del fluído de proceso, del fluido de calentamiento y la temperatura en el intercambiador.

MAQUETA GLOBAL
Una vista global de la maqueta.