Laboratorio de Automatizacion

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERA ELCTRICA Y ELECTRNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERA ELCTRICA AUTOMATIZACION Y PROCESOS DE CONTROL (L)

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERA ELCTRICA Y ELECTRNICAESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERA ELECTRICA

CURSO: AUTOMATIZACION Y CONTROL DE PROCESOS (L)

GRUPO HORARIO: TEMA: CONTROL DE TEMPERATURA PROFESOR: GUTIERREZ

INTEGRANTES: CALDERON HUAMAN JEAN PIERRE 1123120182 CHUCHON SANCHEZ EVER CRISTIAN 1113120379

CONTROL DE TEMPERATURA

OBJETIVOS

El objetivo de esta experiencia es determinar las caractersticas ms importantes de un proceso cuya variable de control es la temperatura.

Determinar el tiempo en que cambia el estado de temperatura partiendo de la temperatura ambiente hasta la temperatura de trabajo.

Posteriormente realizar el proceso inverso, retornando a la temperatura ambiente.

FUNDAMENTO TEORICOQu es la automatizacin?La automatizacin es un sistema donde se trasfieren tareas de produccin, realizadas habitualmente por operadores humanos a un conjunto de elementos tecnolgicos.Un sistema automatizado consta de dos partes principales: Parte de MandoParte Operativa

LaParte Operativaes la parte que acta directamente sobre la mquina. Son los elementos que hacen que la mquina se mueva y realice la operacin deseada. Los elementos que forman la parte operativa son los accionadoresde las mquinas como motores, cilindros, compresores y los captadores como fotodiodos, finales de carrera.LaParte de Mandosuele ser un autmata programable (tecnologa programada), aunque hasta hace bien poco se utilizaban rels electromagnticos, tarjetas electrnicas o mdulos lgicos neumticos (tecnologa cableada). En un sistema de fabricacin automatizado el autmata programable est en el centro del sistema. Este debe ser capaz de comunicarse con todos los constituyentes de sistema automatizado.

Tecnologas cableadasCon este tipo de tecnologa, el automatismo se realiza interconectando los distintos elementos que lo integran. Su funcionamiento es establecido por los elementos que lo componen y por la forma de conectarlos.Esta fue la primera solucin que se utiliz para crear autmatas industriales, pero presenta varios inconvenientes.Los dispositivos que se utilizan en las tecnologas cableadas para la realizacin del automatismo son:Rels electromagnticos.Mdulos lgicos neumticos.Tarjetas electrnicas.

Tecnologas programadasLos avances en el campo de los microprocesadores de los ltimos aos han favorecido la generalizacin de las tecnologas programadas. En la realizacin de automatismos.Los equipos realizados para este fin son:Los ordenadores.Los autmatas programables.

El ordenador, como parte de mando de un automatismo presenta la ventaja de ser altamente flexible a modificaciones de proceso. Pero, al mismo tiempo, y debido a su diseo no especfico para su entorno industrial, resulta un elemento frgil para trabajar en entornos de lneas de produccin.Un autmata programable industrial es un elemento robusto diseado especialmente para trabajar en ambientes de talleres, con casi todos los elementos del ordenador.Detectores y CaptadoresComo las personas necesitan de los sentidos para percibir, lo que ocurre en su entorno, los sistemas automatizados precisan de los transductores para adquirir informacin de:La variacin de ciertas magnitudes fsicas del sistema.El estado fsico de sus componentes

Los dispositivos encargados de convertir las magnitudes fsicas en magnitudes elctricas se denominan transductores.Los transductores se pueden clasificar en funcin del tipo de seal que transmiten en:Transductores todos o nada: Suministran ua seal binaria claramente diferenciada. Los finales de carrera son transductores de este tipo.Transductores numricos: Transmiten valores numricos en forma de combinaciones binarias. Los encoders son transductores de este tipo.Transductores analgicos: Suministran una seal continua que es fiel reflejo de la variacinde lamagnitud fsica medida.

Algunos de los transductores ms utilizados son: Final de carrera, fotoclulas, pulsadores, encoders, etc.Objetivos de la automatizacin:Mejorar la productividad de la empresa, reduciendo los costes de la produccin y mejorando la calidad de la misma.Mejorar las condiciones de trabajo del personal, suprimiendo los trabajos penosose incrementando la seguridad.Realizar las operaciones imposibles de controlar intelectual o manualmente.Mejorar la disponibilidad de los productos, pudiendo proveer las cantidades necesarias en el momento preciso.Simplificar el mantenimiento de forma que el operario no requiera grandes conocimientos para la manipulacin del proceso productivo.Integrar la gestin y produccin.

PARTE EXPERIMENTAL:En las industrias donde la temperatura correcta es de vital importancia, es necesario contar con equipos eficaces, exactos y de alta fiabilidad para que sta sea medida.Uno de estos equipos son los controladores de temperatura, stos son el inicio y herramientas importantes para el control de temperatura para obtener los resultados deseados en las industrias.El controlador de temperatura es un dispositivo con el cual se establece la temperatura que se desea de un medio ambiente, con este dispositivo se monitorea la temperatura, y se produce una orden de cambio de sta misma, que se hace mediante un control inalmbrico o una computadora, en ambos controles (computadora y control inalmbrico) se observa en todo momento la temperatura actual.Tipos de controladores de temperaturaExisten diversos tipos de controladores de temperatura, por ejemplo:Controladores de temperatura resistentes al aguaControladores de temperatura de amplio espectro de termo elementosControladores de temperatura de alta precisinControlador de temperatura multicanalControlador de temperatura digitalUsos y aplicaciones de los controladores de temperaturaDentro de los usos y aplicaciones de los controladores de temperatura se encuentran: Industria qumica Industria de tratamiento del plstico Industrias de procesado de papel Equipos de soldadura Construccin de hornos Control de procesos de temperatura, presin, caudal, nivel, volumen, etc. Control de equipamiento industrial Control de posicionadores de vlvulas Control de servoaccionamientos y variadores de velocidad Control de valores lmites de proceso

METODOS DE CONTROL DE TEMPERATURA:1. CONTROLES DE TEMPRATURA DE LAZO SIMPLEEste tipo de control es un instrumento que compara la seal del sensor, la compara con una seal interna deseada (se llama a este punto setpoint) y ajusta la salida del dispositivo calefactor para mantener, tan cerca como sea posible, el equilibrio entre la temperatura medida y la temperatura deseada. Aqu la frase clave es tan cerca como sea posible. 2. CONTROL SI NOLa seleccin del control de temperatura correcta para una aplicacin dada, depende del grado de control requerido por la aplicacin. La solucin ms simple que puede necesitar una aplicacin dada puede solucionarse con lo que se llama control s-no (on-off). El control s-no trabaja como el termostato del hogar, o sea la salida del control es 100 % s o 100 % no. La sensibilidad del control s-no (tambin llamado histresis o banda muerta) se disea de modo que la salida no cambie de s a no demasiado rpido. Si el rango de histresis es muy angosto, habr una conmutacin demasiado rpida que se conoce como traqueteo. Este traqueteo hace que los contactos de los contactores y elementos calefactores tengan una vida ms corta. Entonces la histresis deber ajustarse de modo que haya un retardo suficiente entre los modos s y no. Debido a la necesidad de esta histresis habr siempre lo que se llama overshoot y undershoot. El overshoot es la magnitud en que la temperatura rebasa a la del setpoint, el undershoot es lo contrario. Debido a la histresis necesaria, esta oscilacin de temperatura estar siempre presente, la magnitud de esta oscilacin depender de las caractersticas del sistema trmico en cuestin.3. PROPORCIONAL EN EL TIEMPOHay procesos que necesitan un control ms preciso que la que puede dar el sistema s-no. Un control proporcional en el tiempo, trabaja de la misma manera como el control s-no mientras la temperatura del proceso est por debajo de lo que se llama la banda proporcional. Esta banda proporcional es el lugar debajo del setpoint en el cual el control proporcional comienza a actuar o sea que la proporcin entre s y no comienza a cambiar. En la parte baja de la banda proporcional, el tiempo s es mucho mayor que el tiempo no. A medida que la temperatura se aproxima al setpoint, el tiempo s disminuye y el tiempo no aumenta. Esto cambia la potencia efectiva y ocasiona una disminucin en la velocidad a la cual la temperatura del proceso aumenta. Esta accin contina ya que se estabiliza en algn lugar debajo del setpoint. En este punto se obtiene el control. Esta diferencia entre el punto de control y el setpoint se llama droop (cada).

4. ACCION INTEGRALSi la cada en el control proporcional en el tiempo, no se puede tolerar en un proceso, se debe agregar la funcin integral de control. La funcin integral que se encuentra en los controladores de corte automtico emplea un algoritmo matemtico para calcular la magnitud de la cada y luego ajustar la salida para cortar el control y llevarlo ms cerca del setpoint.Esta accin de corte automtico tiene efecto solamente dentro de la banda proporcional. Si esta accin se efecta fuera de la banda proporcional el sistema se hace inestable. Los controles integrales estn preparados para impedir este efecto.En muchos controles que no tienen control automtico se sustituye esta funcin por un potencimetro que ajusta manualmente a la banda proporcional.

5. DERIVADOEl sobrepaso de temperatura es cuando el proceso, durante su ciclado, sobrepasa el setpoint. Este sobrepaso puede ser pequeo e insignificante o lo bastante grande como para causar problemas con el proceso. El sobrepaso puede ser perjudicial en muchos procesos por lo que debe ser evitado.En todos los tipos de controles considerados hasta ahora tienen sobrepaso. La funcin derivada puede usarse en estos casos para prevenir el exceso de temperatura. La funcin derivada anticipa con qu rapidez se llega al setpoint. Hace esto midiendo la velocidad de cambio de la temperatura del proceso y forzando al control a entrar antes en una accin proporcional disminuyendo la velocidad del cambio de la temperatura del proceso. Esto resulta en una temperatura que entra al setpoint en forma suave y as previene un sobrepaso excesivo al inicio del proceso o cuando el sistema cambia, por ejemplo, cuando la carga cambia o por la apertura de la puerta del horno tiene lugar.Por lo comn, el control ms exacto es aquel que es proporcional, tiene control automtico y es derivado. Este tipo de control se conoce como PID (Proporcional, Integral, Derivado).

MATERIALES

Mdulo de control de temperatura. Software de supervisin para mdulo de control de temperatura.

Mdulo de control de temperatura:

Elementos que conforman un control de temperatura: TANQUE ALTO TANQUE BAJO SENSOR ULTRASNICO ELECTROVLVULA SISTEMA DE CONTROL MOTOR ELCTRICO SISTEMA DE TUBERIAS

Cmo funcionan los controladores de temperatura?Para controlar con precisin la temperatura del proceso sin la participacin continua del operador, un sistema de control de temperatura se basa en un controlador, el cual acepta un sensor de temperatura tal como un termopar o RTD como entrada. Tipo de sensor de entrada (termopar, RTD) y rango de temperatura Tipo de salida requerida (rel electromecnico, SSR, salida analgica) Algoritmo de control necesario (encendido / apagado, proporcional, PID) Nmero y tipo de salidas (calor, fro, alarma, lmite)

Cules son los diferentes tipos de controladores y cmo funcionan?Hay tres tipos bsicos de controles: ON/OFF, proporcional y PID. Dependiendo del sistema a ser controlado, el operador ser capaz de utilizar uno u otro tipo para controlar el proceso.PROCEDIMIENTO EXPERIMENTALControl automtico con el HMIAhora el control lo har un controlador de automatizacin programable (PAC), el cual automticamente llevara la seal de temperatura al valor que le indiquemos (VALOR DE CONSIGNA O SET POINT), para ello debe asegurarse que el sistema lo controla el HMI, esto lo lograr asegurndose de que la posicin del sector de modo de control sea el adecuado.1. Coloque el selector LOCAL/REMOTO en la posicin REMOTO. En el HMI se mostrar la siguiente pantalla, en la pantalla del HMI y seleccione el control en modo HMI.

2. Vare el SET POINT de temperatura al valor de 35 pulsando sobre el control SET POINT y digitando el valor indicado.

3. El sistema automticamente regula el ciclo de encendido de la resistencia elctrica, tratando de llevar el valor de temperatura al valor de consigna aplicado (35)4. Realice el mismo procedimiento llevando esta vez a una temperatura de 45.5. Deje recircular agua fra por el tanque superior, hasta conseguir nuevamente las condiciones iniciales del sistema, es decir que retorne a temperatura ambiente.

RESULTADOSTABLA DE DATOS CON EL MOTOR DE LLENADO Y VACIADO A 35 HZ DE FRECUENCIA:Temperatura (C)Tiempo

PROCESO DE ENFRIADO 24 A 46 37

PROCESO A ESTADO INICIALNuevamente a 2410 17

Cul proceso es ms fcil, enfriamiento o calentamiento?

Mediante nuestra experiencia nos dimos cuenta que el proceso de calentamiento es mucho ms fcil que el proceso de enfriamiento.

En nuestro caso; PROCESO DE ENFRIAMIENTO nos tom mucho ms tiempo hacer nuestra experiencia.

Qu efectos vimos, cuando la temperatura estuvo bajando hasta llegar de 24 a 4?

Comprobamos que para llegar a la temperatura de enfriamiento el tanque presentara rasgos de pelarse o rasgaduras; y as reafirmamos lo antes explicado por el Ingeniero.

CONCLUSIONES

En la experiencia nos dimos cuenta de la dificultad de manejar y manipular la variable temperatura, a pesar de ello la experiencia nos ense que el manejo de la variable se puede dar pero no de manera tan inmediata ni tan exacta.

En la experiencia nos permite a las pequeas y medianas industrias la automatizacin del control de temperatura en tanques o calderas a bajos costos, permitiendo la optimizacin de sus procesos.

A la hora de realizar un control o automatizacin se requiere de fiabilidad; con este proyecto se puede mostrar que implementando un micro controlador se puede realizar un excelente control que cumpla con: precisin, exactitud, calidad, velocidad y facilidad.

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FIEE UNAC|7