Denis Propuesta de Automatización Acueducto CSM

Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas

Facultad de Ingeniería Eléctrica

Departamento de Automática y Sistemas Computacionales

TRABAJO DE DIPLOMA

“Propuesta de automatización de acueducto de la cayería norte de Villa Clara”

Autor: Denis Castillo Carrazana

Tutor: Ing. Liodan Valdivia Coca

Santa Clara

2011

"Año 53 de la Revolución

Hago constar que el presente trabajo de diploma fue realizado en la Universidad Central

“Marta Abreu” de Las Villas como parte de la culminación de estudios de la especialidad

de Ingeniería en Automática, autorizando a que el mismo sea utilizado por la Institución,

para los fines que estime conveniente, tanto de forma parcial como total y que además no

podrá ser presentado en eventos, ni publicados sin autorización de la Universidad.

Firma del Autor

Los abajo firmantes certificamos que el presente trabajo ha sido realizado según acuerdo de

la dirección de nuestro centro y el mismo cumple con los requisitos que debe tener un

trabajo de esta envergadura referido a la temática señalada.

Firma del Autor Firma del Jefe de Departamento

donde se defiende el trabajo

Firma del Responsable de

Información Científico-Técnica

i

PENSAMIENTO

No consideréis nunca al estudio un deber, sino la envidiable oportunidad de

aprender a conocer la liberadora influencia de la belleza en el reino del

espíritu, para vuestra propia alegría, y en provecho de la comunidad a la cual

pertenece vuestro trabajo final.

Albert Einstein

ii

DEDICATORIA

A mi madre por estar siempre dispuesta a brindarme su apoyo, a mi novia, a

mi padrastro, a mi padre y a mi familia en general por haber depositado en

mí la confianza necesaria durante todo este tiempo, a mis amigos por

haberme empujado siempre a dar lo mejor de mí. En fin dedico este trabajo a

todos los que de una forma u otra han influido de manera positiva en mi

formación profesional para alcanzar esta meta.

iii

AGRADECIMIENTOS

Un agradecimiento muy especial, a mis padres por todo el apoyo y la comprensión que siempre me han brindado. Otro agradecimiento muy especial para mi tutor Liodan Coca por su atención y apoyo que no me han faltado durante todo este tiempo de trabajo. A esa novia linda que la vida me ha regalado, por su apoyo incondicional, su comprensión y ayuda durante estos meses, gracias mi amor. A mis amigos que juntos hemos compartido el aula y la Universidad durante estos últimos años de alegrías, tristezas, emociones, fiestas y sacrificios . Gracias a todos en general, amigos, profesores, familiares que de una forma u otra han contribuido a que yo pueda lograr este sueño tan importante en mi vida. A todos muchísimas gracias.

iv

Firma del Autor Firma del Tutor

v

RESUMEN

El presente trabajo se ha realizado bajo la tutoría del departamento de control de la empresa

comercial COPEXTEL. Este representa una propuesta de automatización del bombeo de

agua al cayo Santa María al norte de la provincia de Villa Clara, para lo que se tuvo en

cuenta el modo en que estaba funcionando el sistema, la tecnología existente y los

problemas a afrontar en la futura automatización y puesta en marcha del proyecto, lo que

representa una necesidad para lograr una correcta distribución del agua con una mayor

eficiencia.

En el trabajo se afrontan problemas como el mal estado de los componentes de control del

sistema, la comunicación de los dos puntos a controlar y una gran gama de posibilidades de

selección del PLC (Controlador Lógico Programable), haciendo mas difícil la selección del

equipamiento. Se conformó el diagrama de flujo que explica la secuencia de trabajo en

modo automático, permitiendo tomarlo como punto de partida para la programación del

PLC. Al cumplir con los objetivos de este trabajo el mismo se podrá incluir a un sistema de

supervisión para su mejor monitoreo. En general este documento tiene un gran aporte en

cuanto a la comunicación de los autómatas en los dos puntos a distancia realizada por vía

inalámbrica, pero el principal aporte es que la documentación se utilizará a la hora de

concretar el mismo teniendo en cuenta las normas que lo rigen.

vi

TABLA DE CONTENIDOS

PENSAMIENTO ..................................................................................................................... i

DEDICATORIA .................................................................................................................... ii

AGRADECIMIENTOS ........................................................................................................ iii

RESUMEN ............................................................................................................................. v

INTRODUCCIÓN .................................................................................................................. 9

Organización del informe ................................................................................................. 11

CAPÍTULO 1. Estudio del proceso y la tecnología instalada .......................................... 12

1.1 Conceptos y requerimientos para el trabajo ........................................................... 12

1.1.1 Par ticularidedes de los acueductos ................................................................ 12

1.1.2 Surgimiento de la Hidraulica en Cuba ........................................................... 13

1.1.3 Control automático ......................................................................................... 14

1.1.4 Importancia del sistema automático. .............................................................. 15

1.1.5 Ventajas del los sistemas automáticos. ........................................................... 15

1.1.6 Definición de autómata programable .............................................................. 17

1.1.7 Ventajas del uso de los autómatas .................................................................. 17

1.1.8 Inconvenientes del uso de los autómatas ........................................................ 18

1.2 Estudio del proceso ................................................................................................ 19

vii

1.2.1 Modos de Funcionamiento del sistema de bombeo ........................................ 19

1.2.2 Regulación de caudal en la estación de bombeo ............................................. 23

1.2.3 Modo de operación de los Tanques de almacenamiento. ............................... 23

1.2.4 Especificaciones de trabajo en ambas estaciones ........................................... 24

1.3 Estudio de la tecnología instalada .......................................................................... 24

1.3.1 Medidor de flujo en los tanques de almacenamiento ...................................... 25

1.3.2 Nivel en los pozos ........................................................................................... 25

1.3.3 Controlador de la válvula reguladora. ............................................................. 26

1.3.4 PLC DL06, Características: ............................................................................ 26

1.3.5 Modo de operación de la pizarra ..................................................................... 27

1.3.6 Distribución de la Red de tierras por estación ................................................ 28

Capítulo 2: PROPUESTA DE LA TECNOLOGIA A EMPLEAR PARA EL CONTROL

Y LA COMUNICACIÓN. .................................................................................................... 29

2.1 Estudio de las familias de PLC TBOX y XGT de LS ............................................ 29

2.1.1 Estudio del T-Box ........................................................................................... 29

2.1.2 Estudio del XGT-LS ....................................................................................... 36

2.2 Medios para el control del sistema ......................................................................... 39

2.2.1 Medición de presión continua en la línea ....................................................... 39

2.2.2 Medición de Flujo. .......................................................................................... 40

2.2.3 Nivel en los tanques ........................................................................................ 41

2.2.4 Válvulas de regulación .................................................................................... 41

2.2.5 HMI ................................................................................................................. 42

2.2.6 Variables de entrada / salida ........................................................................... 43

2.3 Comunicación del sistema .................................................................................. 46

2.3.1 Telemedición. ................................................................................................. 46

viii

2.3.2 Comunicación ................................................................................................. 46

2.3.3 Dispositivo de comunicación. ......................................................................... 47

Capítulo 3 RESULTADOS Y DISCUSIÓN ....................................................................... 51

3.1 Diagrama de flujo ................................................................................................... 51

3.2 Lazos de control ..................................................................................................... 54

3.3 Selección del autómata ........................................................................................... 54

3.4 Requisitos del Sistema. .......................................................................................... 55

3.5 Propuesta de equipamiento y mano de obra ........................................................... 56

3.6 Balance económico. ............................................................................................... 58

Recomendaciones ............................................................................................................. 60

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................................. 61

ANEXOS .............................................................................................................................. 63

Anexo I Esquema general por estación del control mediante la comunicación ........... 63

Anexo II Esquema general del comportamiento y trayectorias del agua ................... 64

CAPÍTULO 1. ESTUDIO DEL PROCESO Y LA TECNOLOGIA INSTALADA 9

INTRODUCCIÓN

El agua desde tiempos remotos ha constituido el recurso natural de más importancia, ya

que su presencia está estrechamente relacionada con el desarrollo de la vida, por tal razón el

hombre ha trazado estrategias buscando el modo de controlar el destino de la misma. Ya en

la actualidad este recurso natural comienza a escasear pues el desarrollo tecnológico ligado

a la contaminación evita una distribución equitativa entre todos los habitantes; y se estima

que será el causante de muchos conflictos futuros. De ahí la necesidad de lograr con la

tecnología que tenemos un adecuado suministro de tan preciado líquido para aprovechar al

máximo su distribución.

Desde hace algún tiempo nuestro país le ha otorgado gran importancia al tema. Asimismo

se han construido enlaces de nuevas líneas hidráulicas en localidades carentes de ellas, y se

ha llevado a cabo la construcción de presas artificiales. Por todo lo anterior se trabaja para

favorecer la llegada de esta a su destino eficientemente y con la menor pérdida posible.

En este trabajo de diploma nos enclavaremos en el recorrido que seguirá el agua desde el

municipio de Caibarién hasta su destino en el centro turístico Cayo Sta María en la

provincia de Villa Clara.

El sistema de bombeo está compuesto por dos pozos que no satisfacen la demanda actual,

por lo cual hay dos más en proyecto.

En dichos pozos el agua se extrae mediante dos electrobombas, y se regula el flujo con una

válvula de control para su paso por las tuberías hasta los dos tanques de almacenamiento y

suministro.

Debido a la importancia que tiene este renglón económico para nuestro país resulta

necesario lograr un ajuste adecuado de la futura automatización del suministro de este


líquido, ya que está funcionando en modo manual. Para lograr este objetivo es necesario

hacer un estudio del proceso y representarlo en un diagrama de flujo que permita su fácil

comprensión, para luego poder escoger, programar y colocar el equipamiento

adecuadamente.

Para ello se necesita efectuar una correcta selección entre dos posibles familias de

autómatas que comercializa COPEXTEL, el TBOX y el XGT de LS que presentan dentro

de sus modos de comunicación el inalámbrico, lo cual es de utilidad ya que la distancia

aproximada es de 50 kilómetros, y la variante cableada es menos viable dada la ubicación

de la estación de tanques en Cayo Santa María.

Una acertada elección de la tecnología a utilizar proporcionaría una mayor calidad al

trabajo por lo que se debe tener en cuenta los parámetros de selección de los sensores, las

válvulas y el modo de comunicación entre los autómatas que estarán en cada extremo del

sistema controlando las variables deseadas. Este equipamiento se elegirá en función del

equipamiento instalado actualmente en el sistema de bombeo, y de preferencia que sea un

producto que COPEXTEL comercialice.

La organización de la documentación permitirá un mayor entendimiento de como se realizó

el trabajo y los objetivos que se quieren alcanzar, lo que resulta un punto de partida para

implementar adecuadamente el proyecto, y una guía metodológica para que el lector pueda

aumentar su cultura en el tema.

Como en el proyecto se pretende utilizar la tecnología existente, hay que acometer un

estudio profundo de los documentos y bibliografías actuales para proponer las necesarias en

su reemplazo en caso que sea necesario y ponerlas a disposición de todos. A partir de lo

anterior se podrá entender lo que se desea hacer con la mayor calidad y en el plazo que se

fije inicialmente.

Hay que destacar que el trabajo presenta requisitos especiales en cuanto a materia de

control y comunicación puesto que en nuestro país no es muy utilizado no es muy

común este tipo de trabajo. No hay necesidad de implementar un sistema de supervisión,

pues el objetivo es lograr la autonomía de ambos procesos, el bombeo y almacenamiento.

No obstante se prevé instalar posteriormente un sistema SCADA en la zona del segundo

proceso antes mencionado, y por lo que hay que seleccionar desde el primer momento el


equipamiento adecuado en función de garantizar la futura supervisión, dígase comunicación

entre una estación y la PC, y entre ambos puntos a automatizar.

El marco de este trabajo no alcanza la programación de los autómatas, ni el desarrollo del

sistema SCADA

Organización del informe

La presente propuesta constará de tres capítulos; el primero se dedicará a exponer los

fundamentos teóricos necesarios para la comprensión de los temas que serán tratados en el

desarrollo del trabajo, tales como el tema de los PLC, su funcionamiento, y tendencias.

También nos acercaremos al estudio de la tecnología ya existente en el sistema de

acueducto y al los requisitos a tener en cuenta para su correcto funcionamiento.

En el capítulo dos se dará cumplimiento a los principales objetivos del trabajo; y para ello

previamente se hará un estudio de las diferentes familias de autómatas que comercializa

COPEXTEL y sus potencialidades de comunicación por radiofrecuencia. Se explicará la

necesidad de la selección del tipo de comunicación entre las estaciones y se seleccionará el

equipamiento adecuado para lograr obtener un control preciso que garantice un buen

resultado para el trabajo.

En el capítulo tres se mostrarán los resultados obtenidos del trabajo desarrollado en los

capítulos uno y dos; se dará a conocer el diagrama de flujo que permitirá comprender la

secuencia lógica de trabajo, se comentarán los requisitos del sistema, la selección de los

autómatas y la cantidad de lazos de control que se desea emplear para un mayor desempeño

y funcionamiento del sistema.


CAPÍTULO 1. Estudio del proceso y la tecnología instalada

En este capítulo se dará a conocer la forma en que está funcionando actualmente el sistema

de bombeo de agua a la cayería norte de Villa Clara, donde debido al transcurso del tiempo

y la falta de mantenimiento se ha dañado el PLC y algunos sensores tanto en la estación de

bombeo como en la de almacenamiento. Por esto resulta indispensable recopilar la mayor

cantidad de información del funcionamiento del proceso actualmente a pesar de las

dificultades, y conocer la tecnología que se está usando para lograr una correcta sustitución

de la misma con el fin de lograr mayores prestaciones y mas eficiencia en la futura

automatización del proceso, ya que este está trabajando de forma manual a causa de los

problemas ya señalados.

También se explicarán algunos conceptos básicos que permitirán acercarnos más al tema de

la automatización y a algunos aspectos y componentes que la hacen mejor en toda su

extensión.

1.1 Conceptos y requerimientos para el trabajo

1.1.1 Par ticularidedes de los acueductos

El acueducto es un sistema o conjunto de sistemas de irrigación que permiten transportar

agua en forma de flujo continuo desde un lugar en el que está accesible en la naturaleza,

hasta un punto de consumo distante.

Cualquier asentamiento humano, por pequeño que sea, necesita disponer de un sistema de

aprovisionamiento de agua que satisfaga sus necesidades vitales. La solución más

elemental consiste en establecer el poblado en las proximidades de un río o manantial,

desde donde se acarrea el agua a los puntos de consumo. Otra solución consiste en excavar

pozos dentro o fuera de la zona habitada. Pero cuando el la comunidad o asentamiento

alcanza la categoría de auténtica ciudad, se hacen imprescindibles los sistemas de

conducción que obtengan el agua en los puntos más adecuados del entorno, y la aproximen

al lugar donde se ha establecido la población.


Incluso cuando la población estaba a orillas de un río, la construcción de conductoras era la

mejor forma de garantizar el suministro, en vez de extraer el agua del río que, aunque

estuviera muy cerca, generalmente tenía un nivel más bajo que el poblado. En otras

ocasiones se hacía el acueducto porque el agua era de mejor calidad que la del río. Para

cubrir esta necesidad se emprenden obras de gran envergadura que puedan asegurar un

suministro de agua.

Aunque existían precedentes en las civilizaciones antiguas del Próximo Oriente y los

ingenieros griegos habían construido conducciones eficientes, los ingenieros romanos

gracias fundamentalmente al uso del hormigón, fueron los que pusieron a punto técnicas

que se pudieron generalizar por todas las ciudades del Mediterráneo. Con todos estos

factores técnicos, los romanos no fueron los únicos que contribuyeron a difundir este tipo

de obras, hizo falta también la unidad política del Imperio y la existencia de un sistema

económico fuerte que creara las condiciones para el desarrollo urbanístico.

La construcción de un acueducto exige el estudio minucioso del terreno que permitirá

escoger el trazado más económico para permitir una pendiente suave y sostenida sin

alargar demasiado el recorrido de la obra(Unidos 2011).

1.1.2 Surgimiento de la Hidraulica en Cuba

A partir del siglo diecisiete, etapa en la que se construyeron obras sanitarias de importancia

como fueron los acueductos de las ciudades de Matanzas (1872), Cárdenas (1873),

Cienfuegos (1874), Rodas (1889), San Antonio de los Baños (1885), entre otras.

En 1873, se puso en servicio en la ciudad de La Habana una planta de filtros auxiliar que se

considera el primer acueducto municipal, situado en la intersección de las calles Carlos III

(hoy Salvador Allende) y Zapata. Pero la obra más importante y una de las principales en

los casi 400 años abasteciendo de agua a la ciudad de La Habana, constituyó el Acueducto

de Albear.

El suministro era sumamente deficiente y se hacía indispensable mejorarlo en cuanto a

cantidad, calidad y limpieza, la altura a la cual debía llegar en su distribución, y en la

seguridad de su permanencia. Ingenieros franceses y de otras nacionalidades intentaron

acometer dicha obra sin resultados prácticos, hasta que en 1850 se le encomienda al


Coronel de Ingenieros Francisco de Albear y Lara (en aquella época Presidente de la Junta

de Obras Públicas de Cuba), quién demostrando inteligencia y capacidad extraordinaria,

obtendría el éxito al traer a la ciudad el agua más pura y cristalina de cuantas producían los

manantiales cercanos a la misma.

En 1858, en reunión extraordinaria del Cabildo de La Habana, se da lectura a la Real Orden

que aprueba el proyecto presentado por el Ing. Albear para la conducción de las aguas de

los manantiales de Vento a la ciudad. Las obras comienzan ese mismo año y un año

después Albear asume la dirección de estas.

Casi dos décadas después (1878), a causa de la lentitud de las obras debido a la escasez de

fondos y la situación política del país (la Primera Guerra de Independencia), se decidió

entregar a los vecinos de la ciudad, mediante el acueducto de Fernando VII, unos 5 000 m3

diarios de los 150000 captados de los manantiales de la taza de Vento.

El Ing. Francisco de Albear, nacido el 11 de enero de 1816 en el Castillo del Morro de La

Habana, fallece el 23 de octubre de 1887 sin haber visto terminada su obra maestra, la que

fue concluida en 1893 (45 años después de comenzada). Este proyecto fue premiado en

Filadelfia en 1876 y en París en 1878, y a pesar de contar en la actualidad con más de 100

años aún continúa abasteciendo de agua a una parte considerable de la ciudad(Cubagua

2003).

1.1.3 Control automático

El control automático, como una rama de la ingeniería, realiza el análisis de sistemas para

que sea posible el desarrollo de un elemento capaz de modificar el comportamiento de estos

de acuerdo a parámetros preestablecidos.

El control automático ha desempeñado una función vital en el avance de la ingeniería y la

ciencia. Además de su extrema importancia en los sistemas de control de vehículos

espaciales, guiado de misiles, robóticos y similares. Hoy constituye una parte importante de

los procesos de la industria moderna; es esencial en el control numérico de máquinas


industriales, en el diseño de pilotos automáticos en la industria aeroespacial, y en el diseño

y fabricación de automóviles y camiones en la industria automotriz. Forma parte del diseño

de equipos de simulación de diferentes procesos de la vida real, como la conducción de

equipos móviles tanto terrestres como aéreos, con una amplia aplicación en el desarrollo de

juegos y en la industria militar.

Los avances en el área del control automático, ofrecen los medios adecuados para que los

sistemas cumplan su tarea con altos índices de desempeño y por consiguiente, el hombre se

libere de actividades repetitivas y peligrosas. Del mismo modo, con el funcionamiento

apropiado de los sistemas es posible mejorar la productividad de los procesos(Limonte

2007 ).

1.1.4 Importancia del sistema automático.

Implementar una alternativa de control automático a partir del empleo de tecnología de

autómatas programables tiene gran importancia, pues propicia mejoras en el proceso

productivo tales como: aumento del ritmo de producción, ahorro energético, disminución

del tiempo muerto, hasta factores como seguridad de la planta. Por otro lado se libera al

operador de tareas repetitivas que resultan tediosas, se disminuye la posibilidad de averías

debido a operaciones manuales indebidas, y se aumenta la calidad del producto final.

Otros factores que recaen en la importancia de la automatización pueden definirse

claramente si se consideran cuestiones similares a las de automatizar cualquier proceso

productivo como son la expansibilidad y escalabilidad, característica del sistema que le

permite crecer para atender las ampliaciones futuras de la planta, o para atender las

operaciones no tomadas en cuenta al inicio de la automatización.

1.1.5 Ventajas del los sistemas automáticos.

La automatización de procesos frente al control manual del mismo brinda ventajas y

beneficios de orden económico, social y tecnológico:

• Se asegura una mejora en la calidad del trabajo del operador y en el desarrollo del

proceso.


• Se obtiene una reducción de costos, puesto que se racionaliza el trabajo, se reducen el

tiempo y dinero dedicados al mantenimiento.

• Existe una reducción en los tiempos de procesamiento de información.

• Se obtiene un conocimiento más detallado del proceso, mediante la recopilación de

información y datos del proceso (Cuenta paquetes).

• Aumento en el rendimiento de los equipos y facilidad para incorporar nuevos equipos y

sistemas de información.

• Racionalización y uso eficiente de la energía.

• Aumento en la seguridad de las instalaciones y la protección a los trabajadores (Señales

para paradas de emergencias por proximidad).

A pesar de las ventajas citadas anteriormente, no se puede dejar de mencionar factores que

podrían resultar inconvenientes, tales como el adiestramiento de técnicos y el costo de la

instalación en sentido general. Sin embargo, hoy en día los inconvenientes pueden ser

prácticamente nulos respecto al adiestramiento. Se plantea que la manera de interactuar

con la tecnología está cada vez más destinada a usuarios con nivel medio. En cuanto al

costo tampoco hay problema, ya que hay autómatas para todas las necesidades a precios

módicos, desde pequeños autómatas por poco más de 40 dólares, hasta PLC's que alcanzan

cifras escandalosas en dependencia del requerimiento de la aplicación.

Si se aprovechan estas ventajas generales en la automatización de este sistema de bombeo

se puede apreciar puntos comunes, pues dicha automatización trae como beneficio una

mayor productividad y eficiencia.

Por otro lado se evita tener un operador realizando las acciones de mando acorde a la

secuencia de funcionamiento, esto evita que se puedan cometer errores que pudieran ser

fatales. Se pueden referir además otros aspectos como son la disminución del tiempo de

ciclo de prensado y por tanto del consumo eléctrico, lo que se revierte en un aumento del

ritmo de producción a un costo menor. Vista la importancia que tiene implementar una

aplicación de control automático, será necesario determinar las especificaciones para el

diseño de la aplicación.


1.1.6 Definición de autómata programable

A lo largo de la historia se han dado varios conceptos de autómata programable, ya sea por

varios fabricantes al darle publicidad a sus productos o por estudiosos del tema en

cuestión. A continuación se mostrará algunos de estos conceptos:

Importantes centros de investigación como es el caso del Departamento de Electrónica de la

Universidad de Oviedo en España, han dado su propia definición de lo que es un autómata

programable; ellos plantean que:

“Un autómata programable (AP) es un sistema electrónico programable diseñado para ser

utilizado en un entorno industrial, que utiliza una memoria programable para el

almacenamiento interno de instrucciones orientadas al usuario, para implantar unas

soluciones específicas tales como funciones lógicas, secuencia, temporización, recuento y

funciones aritméticas con el fin de controlar mediante entradas y salidas, digitales y

analógicas diversos tipos de máquinas o procesos.”(Hernández 2009)

De forma general podemos decir que se trata de un sistema con un hardware estándar, con

capacidad de conexión directa a las señales de campo (niveles de tensión y corriente de

transductores y otros periféricos electrónicos) y programable por el usuario, diseñada para

controlar, en tiempo real y en medio industrial, procesos secuenciales.

1.1.7 Ventajas del uso de los autómatas

Entre las principales ventajas del empleo de autómatas podemos citar:

• Menor tiempo de elaboración de proyectos.

• Posibilidad de añadir modificaciones sin costo añadido en otros componentes.

• Mínimo espacio de ocupación.

• Menor costo de mano de obra.

• Mantenimiento económico.


• Posibilidad de gobernar varias máquinas con el mismo autómata.

• Menor tiempo de puesta en funcionamiento.

• Fiabilidad tanto de hardware como de software. (Los autómatas no se cuelgan).

• Homologación.

La homologación es garantía, seguridad, fiabilidad, es indicador de que el

fabricante cumple con las normas.

• Flexibilidad.

.Fáciles y rápidos de programar.

. Aplicaciones específicas (control de temperatura por ejemplo).

. Se le adicionan módulos para prestaciones medias como pueden ser

módulos analógicos, módulos de temperatura, etc.

. Se configuran a partir de módulos más complejos

.Gran número y diversidad de E/S.

. Lenguajes muy potentes y fáciles de comprender.

Si el autómata queda pequeño para el proceso industrial puede seguir siendo de utilidad en

otras máquinas o sistemas de producción(Coca 2007).

1.1.8 Inconvenientes del uso de los autómatas

Entre los principales inconvenientes del uso de autómatas programable podemos citar las

siguientes:

· Adiestramiento de técnicos.

· Costo inicial.

Hoy en día los inconvenientes se han minimizado ya que la formación previa del personal

suele incluir la automatización como una de sus asignaturas. En cuanto al costo tampoco

hay problema, ya que existen autómatas para todas las necesidades y a precios ajustados

(encontramos desde pequeños autómatas con excelente relación precio prestaciones hasta

PLC's de gama alta que alcanzan cifras exorbitantes(Coca 2007).


1.2 Estudio del proceso

1.2.1 Modos de Funcionamiento del sistema de bombeo

A partir del estudio del proceso y de la documentación existente del mismo se determinaron

los siguientes modos de operación:

El modo manual se selecciona en el panel frontal mediante el selector SAM (Selector

Automático- Manual) accionándolo hacia la izquierda.

Modo Manual:

En este modo se controla el arranque de las bombas mediante los selectores de dos

posiciones SMP1 (selector marcha parada bomba 1) y SMP2 (selector marcha parada

bomba 2), pero solo será posible arrancar la bomba seleccionada por el Selector de tres

posiciones SS (selector de selección de bomba) el cual hacia la izquierda permite arrancar

bomba 1, en el centro permite el arranque de cualquier bomba (es preciso aclarar que las

bombas tienen ínterbloqueo eléctrico por lo que al arrancarse una, esta prohibirá el

arranque de la otra) y hacia la derecha permitirá arrancar bomba 2.

Al seleccionar modo manual queda inhabilitado el mando automático de las bombas y de la

válvula reguladora.

El control manual de la válvula modulante será posible en el panel frontal mediante el

selector de tres posiciones de apertura y cierre de la válvula.

Resulta necesario saber que el control manual de esta válvula debe efectuarse por un

personal capacitado para ello, pues pudría provocar el trabajo a boca abierta de las bombas

y su destrucción.

Arranque de la bomba 1 en modo manual:

1. Al poner el selector SMP1 en ON estando seleccionada la bomba 1 en SS y se

cumple lo siguiente:

Teniendo activado el sensor de nivel K1

1. No habiendo disparo térmico o sea TB1 (térmico bomba 1) en OFF.

2. RTV (que es fallo AP7500 control válvula reguladora y fallo del medidor de caudal)

en OFF.


3. AP y Rp (Excesos de presión) en OFF

4. Apertura de la válvula reguladora al menos al 15%.

Luego se activa el contactor principal bomba 1 KP1 y temporizado estrella delta TP1,

conjuntamente con estos se activará el contactor de la estrella KE1 durante el tiempo

establecido por el temporizado E-D TP1. Pasado este tiempo se desactivará KE1 y se

activará KD1.

Arranque bomba 2 en modo manual:

Al poner el selector SMP2 en ON estando seleccionada la bomba 2 en SS y se cumple lo

siguiente:

1. Teniendo activado el selector de nivel K2

2. No habiendo disparo térmico o sea TB2 (térmico bomba 2) en OFF.

3. RTV (que es fallo AP7500 control válvula reguladora y fallo del medidor de caudal)

en OFF.

4. AP y RP (Excesos de presión) en Off

5. Apertura de la válvula reguladora al menos al 15%.

Se activa el contactor principal bomba 2 KP2 y temporizado estrella delta TP2,

conjuntamente con estos se activará el contactor de la estrella KE2 durante el tiempo

establecido por el temporizado E-D TP2 pasado este tiempo se desactivará KE2.

Modo Automático:

El modo Automático se seleccionará en el panel frontal mediante el selector SAM (Selector

Automático- Manual) accionándolo hacia la derecha. Este modo bloqueará el

accionamiento manual de las bombas y quedará controlado por el PLC.

En este modo el arranque estará dado por la presión existente que al disminuir a (< 0.5 bar)

motivo de la apertura del suministro de agua dará la orden de arranque según la selección

hecha en el SS se arrancará la bomba correspondiente.


La parada de la bomba estará dada por el aumento de presión a (6 bar.), motivo del cierre

del suministro de agua.

Arranque de bomba 1 en modo automático:


siguiente:

1. La IA_PRESION (Entrada analógica de presión) tenga el valor de arranque (< 0.5

bar.).

2. I_RA1 (modo automático) =“1”.

3. Estando seleccionada la bomba 1 I_RS1 (Entrada selección bomba 1) =“1”

4. Teniendo activado el sensor de nivel I_RN1 (Entrada nivel permisible pozo 1) =“1”,

5. Estando seleccionado mando remoto en el AP7500 L_R (entrada mando local

remoto)= “1”.

6. Estando activada la señal de apertura de AP7500.

7. No habiendo disparo térmico o sea I_RT1=“0”,

8. Ni fallo térmico en la válvula reguladora I_RTV=“0”.

9. Estando la apertura de la válvula reguladora entre el 15% y 17%

Luego se activará el contactor principal bomba 1 Q_KP1 (Salida contactor principal B1)

=“1” y TP1(Temporizador E-D Bomba1) =“1”, conjuntamente con esto se activara el

contactor de la estrella Q_KE1 (Salida contactor estrella B1) =“1” durante el tiempo

establecido por el temporizado E-D TP1 pasado este tiempo se desactivara Q_KE1 =“0” y

se activara Q_KD1(Salida contactor delta B1) =“1”

Parada de bomba 1 en modo automático:

Al poner el selector SMP2 en OFF estando seleccionada la bomba 1 en SS y se cumple lo

siguiente:

1. La IA_PRESION (Entrada analógica presión) tenga el valor de la parada (6 bar).


2. Cuando la válvula reguladora esté en 15% de apertura

Luego se desactivan Q_KP1 (salida contactor principal B1) =”0”, TP1 (Temporizado delta

estrella) =”0”, Q_KE1 (Salida contactor estrella B1) =”0”, Q_KD1 (Salida contactor delta

B1) =”0”

Arranque de bomba 2 en modo automático:


siguiente:

1. La IA_PRESION (Entrada analógica de presión) tenga el valor de arranque (< 0.5

bar)

2. I_RA1 (modo automático) =“1”.

3. Estando seleccionada la bomba 2 I_RS2 (Entrada selección bomba 1) =“1”

4. Teniendo activado el sensor de nivel I_RN2 (Entrada nivel permisible pozo 2) =“1”.

5. Estando activada la señal de apertura de AP7500.

6. Estando seleccionado mando remoto en el AP7500 L_R(Entrada mando local

remoto) =“1”.

7. No habiendo disparo térmico o sea I_RT1(Entrada disparo térmico bomba 1) =“0”.

8. Ni fallo térmico en la válvula reguladora I_RTV1(Entrada fallo térmico válvula

reguladora) = “0”.

9. Estando la apertura de la válvula reguladora entre 15 y 17 %.

Luego se activará el contactor principal bomba 2 Q_KP2(Salida contactor principal

B2)=“1” y TP2 (Temporizador estrella delta bomba 2) =“1”,conjuntamente con esto se

activará el contactor de la estrella Q_KE2 (Salida contactor estrella B2) =“1” durante el

tiempo establecido por el temporizador E-D TP2 pasado este tiempo se desactivará Q_KE2

(Salida contactor principal B2) =“0” y se activará Q_KD2(Salida contactor delta B2) =“1”.

Parada de bomba 2 en modo automático:



siguiente:

La I_A PRESION (Entrada analógica presión) tenga el valor parada (6 bar) Cuando la

válvula reguladora esté al 15%.

Luego se desactivan Q_KP2 (Salida contactor principal B2)=“0”. TP1 (Temporizador

estrella delta bomba 1) =“0”, Q_KE2 (Salida contactor estrella B2) =“0”, Q_KD2 (Salida

contactor delta B2) =“0” (export 2006).

1.2.2 Regulación de caudal en la estación de bombeo

Se determinó que el proyecto inicial la regulación de caudal se ejecutaba automáticamente

mediante la válvula reguladora controlada por un PID (Control proporcional integral) en el

PLC a un caudal de 76L/seg. El valor de la regulación era fijado en el diálogo hombre

máquina. Cuando está fuera de su rango se produce una alarma en las salidas digitales

del transductor de flujo conectadas a las entradas digitales del autómata, las cuales activan

un temporizado el cual pasado un tiempo de 15 seg inicia la secuencia parada de la bomba

.Esta protección trabaja en régimen automático. En régimen manual si el caudal esta por

debajo de 40L/seg por mas de 10 seg se desactiva la bomba que está funcionando.(export

2006).

1.2.3 Modo de operación de los Tanques de almacenamiento.

Estos reciben el agua que proviene de la estación de bombeo, almacenándose en ellos y

distribuyéndose por gravedad hacia todos los hoteles de Cayo Santa María, por ubicarse en

el punto más alto de la zona. En el proyecto inicial de esta estación no se completo la

automatización, colocándose solamente las electroválvulas a la entrada de cada tanque y a

la salida para cada hotel, pero sin control alguno. Se proyectó también la medición de nivel

de los mismos pero no se instalaron los sensores para este fin.

Se recomendó en el proyecto inicial la visualización de la lectura de los caudalímetros de

entrada y salida en el panel, con vista a una automatización futura del proceso tecnológico.

En cuanto al sistema de válvulas, los actuadores se accionan de forma manual ya que no

hay lazos de regulación, para ello contamos con una válvula en la entrada de los tanques de

la cual salen 2 tuberías con sus válvulas correspondientes que sumadas dan lugar a la


primera antes mencionada. A la salida de cada tanque podemos encontrar una en cada uno y

luego el fluido va hacia una válvula principal de salida al suministro.

Los flujos de entrada y salida son medidos con dos sensores de caudal que permite saber

como se está comportando esta variable para ser visualizada en el panel.(Hidráulico(INRI)

2006)

1.2.4 Especificaciones de trabajo en ambas estaciones

También debido al incremento de las instalaciones turísticas la demanda es más alta que el

suministro por lo que los tanques nunca se llenan totalmente y los problemas de control no

influyen tanto por el momento, por todo esto se desea construir dos pozos más que luego

serían incluidos en el sistema de control que se desea diseñar.

En la estación de bombeo el sensor de caudal tanto como el PLC están en mal estado

técnico y lo que se hace es calcular el flujo mediante una relación entre este parámetro y la

presión y luego se acciona la válvula de paso manualmente según las necesidades. Antes

de llegar a los tanques de almacenamiento, la conductora de agua tiene varios desvíos en

Cayo Ensenachos y Cayo Las Brujas, pero como esta alimentación no depende de los

tanques, no se incluye en esta primera parte del proyecto aunque su existencia si afecta al

mismo. En una segunda etapa se prevé controlar a distancia estas válvulas reguladoras que

alimentan a los Hoteles de estos dos cayos.

Los flujos de entrada y salida son medidos con dos sensores de caudal que permite saber

como se está comportando esta variable para ser visualizada en el panel.

1.3 Estudio de la tecnología instalada

Dentro de la tecnología instalada existen algunos componentes que no se explican en este

epígrafe porque serán reutilizados en la nueva propuesta de automatización; tales son los

casos de las válvulas, el sensor de nivel de los pozos, y el transmisor de presión, cuyas

características se expondrán posteriormente. En el caso de la Interfaz Hombre Máquina

(HMI) no se consta con la información de esta ya que no existe físicamente ni se hace

referencia de sus características en la Bibliografía con que cuenta el cliente. Para la nueva

propuesta se seleccionará una que sea compatible con el PLC a seleccionar y cumpla con

los requisitos de la propuesta de automatización.


1.3.1 Medidor de flujo en los tanques de almacenamiento

El sensor que se encarga de censar el flujo a la salida y entrada de los tanques de

almacenamiento es el MAG 5000 de la familia SITRANS y marca SIEMENS. Este es un

microprocesador basado en una ingeniería de transmisión para un máximo de rendimiento,

de fácil montaje, puesta en servicio y mantenimiento. El transmisor es verdaderamente

compacto, rentable y apropiado para todas las aplicaciones y tiene una medición exacta de

±0.5% de la velocidad del caudal. Presenta un rango de aplicación de -20 a 50 °C, menú de

operación manual con password de protección, procesamiento de las señales digitales con

muchas posibilidades, completo autodiagnóstico, para indicar y registrar errores interfaz en

varios idiomas para pantalla y teclado, tiene tres salidas una a corriente una a digital y otra

a relé. Es posible su instalación para manejar grandes rangos de caudal(SIEMENS 2000).

Ver figura1.1

Figura 1. 1Medidor de Flujo en los tanques de almacenamiento

1.3.2 Nivel en los pozos

Para medir el nivel de los pozos era necesario conocer cuando esta variable era máxima o

mínima, lo que implica que esta variable sería una entrada digital al PLC. Atendiendo estas

condiciones se designó para este trabajo un sensor que contiene un conductor alimentado

eléctricamente(24v AC) al cual se conectan los dos electrodos sumergidos en el pozo en


los extremos superiores e inferiores donde se desea designar el nivel máximo y mínimo. A

medida que el nivel baja los electrodos se abren ya que el agua conduce la corriente y

cuando llega al fondo que se desactiva el último electrodo y se manda a parar la bomba

correspondiente a este pozo. Ver figura1.2

Figura 1.2 Nivel en los pozos

1.3.3 Controlador de la válvula reguladora.

El controlador indicará el porciento de apertura de la válvula reguladora, así como los

estados de válvula cerrada y válvula abierta, y le dará al autómata el porciento de apertura

de la misma.

1.3.4 PLC DL06, Características:

La familia de PLCs DL06 es una línea de productos muy versátil que combina

características poderosas en un tamaño compacto. Este PLC ofrece módulos de expansión

de entradas y salidas discretas y análogas, contadores de alta velocidad, matemática del

punto flotante, controladores PID, programación de secuenciador de tambor, varias

opciones de comunicaciones seriales, y con Ethernet y un visor LCD opcional.


Hay nueve versiones de este PLC. Todos tienen el mismo tamaño y en general las mismas

funciones de CPU. Este PLC ofrece un conjunto de instrucciones muy similares a la

poderosa CPU D2-260 de la familia Direct Logic incluyendo instrucciones MODBUS y

ASCII. Todos los PLCs DL06 tienen dos puertos de comunicación seriales que pueden ser

usados para programación, para interfaces de operador, para redes, etc. Las unidades con

entradas de corriente continua tienen características de alta velocidad en cuatro puntos de

entrada. Las unidades con salidas de corriente continua tienen pulsos de salidas de alta

velocidad en diferentes formatos en el primero y segundo punto de salida. Hay disponibles

dos métodos de programación: RLL (lógica de relevadores o en inglés Relay Ladder Logic)

y RLLPLUS. La programación RLLPLUS combina una característica de diagrama de flujo

de programación (etapas) con el lenguaje normal RLL. El paquete de programación de

Direct SOFT™ y el programador portátil pueden programar los dos métodos. Programando

con D Direct SOFT32 en Windows™ El PLC DL06 puede ser programado con la versión

Direct SOFT32, 4.0 o superior.

1.3.5 Modo de operación de la pizarra

1. Primeramente se energiza la pizarra accionando el interruptor principal.

2. Se selecciona la bomba a trabajar, B1 a la izquierda del selector de tres posiciones SS,

B2 a la derecha del selector de tres posiciones SS y las dos en el centro del mismo.

3. Se selecciona el régimen de trabajo manual o automático en el selector de tres

posiciones SS.

4. Si selecciona el régimen manual debe garantizar que la apertura de la válvula esta por

encima del 15% o de lo contrario se activará la alarma de alta presión y deberá

aumentar el porciento de apertura y después recetar la alarma poniendo en posición

central el selector automático manual, luego colocará nuevamente en manual el selector

y quedará lista para el arranque. El control de caudal se realizará mediante SV (selector

de la válvula) que a la izquierda abre y a la derecha cierra aumentando y disminuyendo

el caudal respectivamente. Se debe saber que el rango de trabajo de la bomba es de 45 a

100L/seg


Si selecciona régimen automático el sistema determinará que bomba arrancar en caso de

estar seleccionada la posición central en SS y el caudal se cambiará en el terminal hombre

máquina (HMI). Para trabajar en régimen automático se debe garantizar una presión previa

en la conductora de 3 bar(export 2006).

.

1.3.6 Distribución de la Red de tierras por estación

La estación de bombeo estará conformada por tres electrodos hincados en forma de

triángulos y unidos por un cable desnudo de cobre de 5mm. Además existe un registro de

control a tierra donde también se hincará otro electrodo. Esta red de tierra tendrá un valor

de resistencia aproximadamente igual a 4 ohm, en tiempo de seca. En caso contrario se

hincarán más electrodos hasta obtener un valor inferior a este.

La red de tierras interior también se construirá con cable desnudo de cobre y se conectarán

a ella todos los cuerpos de los equipos eléctricos.

En la estación de almacenamiento existen dos redes de tierra, las cuales deben de unirse

para la equipotencialidad entre ellas. Una es la de contacto de masa y está compuesta por

10 electrodos verticales unidos mediante un electrodo horizontal de enlace, logrando una

configuración rectangular, la misma debe tener un valor de resistencia inferior a 4 ohm en

tiempo de seca. A ella se conectarán todos los equipos eléctricos y el panel de control. Si al

medir el valor de resistencia fuese mayor que 4 ohm hay que colocar más electrodos hasta

lograr el valor indicado. La otra red de tierra es la de pararrayos y está compuesta por

cuatro electrodos verticales unidos mediante un electrodo horizontal de enlace, logrando

una configuración rectangular, la misma debe tener un valor de resistencia industrial

inferior a 10 ohm.

CAPÍTULO 2. PROPUESTA DE LA TECNOLOGIA A EMPLEAR PARA EL CONTROL Y LA COMUNICACION 29

Capítulo 2: PROPUESTA DE LA TECNOLOGIA A EMPLEAR PARA EL

CONTROL Y LA COMUNICACIÓN.

En este capítulo se mostrará el estudio de las diferentes familias de autómatas que

comercializa COPEXTEL; con el objetivo de lograr una correcta selección de uno de ellos

y obtener un mayor resultado en cuanto a materia de eficiencia y calidad de este trabajo.

También sentaremos las bases para la correcta selección de los medios de comunicación a

distancia entre los dos puntos a controlar y la selección equipamiento adecuado para el

control de las dos estaciones.

2.1 Estudio de las familias de PLC TBOX y XGT de LS

2.1.1 Estudio del T-Box

Funciones

1. Automatización local:

• Programación mediante un amistoso software basado en LADDER DIAGRAM o

BASIC (IEC1131-3 compliant)

• Funciones matemáticas (Boolean, Incrementales, ASCII-Text, Relacionales)

• Lazos PID integrados

• Drivers específicos diseñados y programados en C.

• Secuencias de alarmas complejas.

2. Compatible TCP/IP (INTERNET):

• Servidor Web embebido para visualización y control remoto (mini-SCADA dentro

del equipo), 1 Mb para páginas WEB sin costo adicional.

• Cliente E-Mail, notificación por alarmas y reportes estadísticos avanzados.

Cliente FTP para envío de ficheros (.txt, .Csv, .html) a un servidor FTP.


3. Data-Logger inteligente:

• Datalogging inteligente con 1.5 Mb de memoria (hasta 600000 eventos estampados).

• Soporta cronologías digitales y analógicas.

• Soporta tablas de muestreo con base de tiempo (valores Min, Max, promedio,

Instantáneos).

• Soporta guardar datos por acciones que ocurran.

• Soporta la exportación de la base de datos en ASCII: compatible con la mayoría de

los paquetes de software estándar.

4. Multi-plataformas de comunicaciones:

• Múltiples puertos de comunicaciones trabajando independientemente.

• MULTI- Comunicación/Protocolos/Velocidad de transferencia.

El T-BOX interroga a equipos remotos por 4 puertos independientes, usando

protocolos y velocidades de transmisión diferentes. Los tiempos de muestreo pueden

ser diferentes si se desea.

• Posibilidad de establecer “túneles” de comunicación transparentes al protocolo que se

emplee (rerouting).

5. Sistemas de alarmas múltiples:

• Mensajes de alarma clientes de E-mail, servidores FTP, beeper y a los móviles

usando SMS.

• Llamadas de telecontrol dependiendo de la programación del usuario (calendario).

• Reintentos seguros y sofisticadas alertas asociadas.

• Hasta 64 destinos diferentes (recipientes para alarmas).

• Más de un destino puede ser configurado para cada alarma.

6. Interface para protocolos específico:

Es compatible con múltiples vendedores de equipos y SCADAS.


Líneas de T-Box disponibles.

1. T-Box Estándar

Características:

• Múltiples Entradas/Salidas (Digitales (16/16) y analógicas (4/2)) por tarjetas de

expansión y en la CPU cuenta con 8 entradas digitales, 3 salidas y 2 entradas

analógicas.

• Alimentación: 12 VDC, 24 VDC, 48 VDC, 120 VAC, 220 VAC.

Módulos de comunicación: Ethernet, RS-232, RS-485, Modem PSTN, ISDN,

XDSL, GSM, Radio UHF, Radiomodem 900Mhz y 2.4 GHz(reserved 2004). Ver

figura2.1

Figura 2.1 Autómata Programable T-Box Estándar

2. T-Box MS

Características:

• Modularidad total (MS: Modular System).

• Sistema más rápido y potente.

• Alta inmunidad al ruido.

• Procesador de 16 y 32 bits.


• Alta velocidad de procesamiento.

• 14 bits de resolución de las entradas analógicas.

• 512 Mb de extensión de memoria.

• Soporta tarjetas multimedia.

• 10/100 Base T Ethernet.

• Protección de las entradas.

• Múltiples Entradas/Salidas (Digitales (16/16) y analógicas (4/4)).

• Módulos de comunicación: Ethernet, RS-232, RS-485, Modem PSTN, Modem XDSL,

Modem GSM/GPRS.

• Fuente de alimentación: 24 VDC, 48VDC, 90-260 VAC.

• Rack de: 5, 10, 15 y 20 slots. Opción de montaje en pared y en rack de 19´´.

• LED indicador de error para cada módulo.

• Fuentes de alimentación avanzadas (cargador de baterías).

• CPU redundante(SA 2007 ).Ver figura2.1

Figura 2.2 Autómata Programable T-Box Ms

3. T-Box Lite

Características:

• Integración total, todo en un solo módulo.

• Diseño compacto.

• Precios económicos.


• No es posible expansión de entradas y salidas.

• Ideal para aplicaciones con gran número de terminales.

• Existen varios modelos(SA 2007 ).Ver Tabla 2.1y figura 2.3

Tabla 2.1Datos técnicos del TBOX LITE

Figura 2.3 Autómata Programable T-Box LITE


4. T-Box Low Power

Características:

• Posibilidad de conectar 2 baterías. Autonomías de hasta 10 años.

• Múltiples Entradas/Salidas (Digitales (8/16) y analógicas (4/0)).

• Modem PSTN de bajo consumo.

• Consumo en modo Stand by: 10uA.

• Entrada de panel solar (12V nominales) con regulador de conexión de baja potencia

(disminución gradual).

• Comunicación por radiomodem en banda no licenciada (2.4 Ghz FHSS) o modem

GSM.

• Puerto RS-232, RS-485.Ver figura 2.4

Figura 2.4 Autómata Programmable T-Box Low Power

5. T-Box Gateway

Características:

• Conversor de protocolos por excelencia.

• Ofrece acceso inmediato a través de TCP/IP a cualquier dispositivo electrónico

conectado a un puerto del Gateway.

• Posibilidad de re-enrutamiento para realizar “túneles” de comunicación que permitan la

configuración directa de los equipos remotos.


Ventajas del equipo

• Soporta disímiles variantes de comunicación.

• Concepción 3 en 1: RTU + PLC + SCADA Web embebido.

• Arquitectura modular.

• Diseñado para trabajar en entornos ruidosos y bajo condiciones climáticas difíciles.

• Listo para Internet.

• Puede enviar alarmas y reportes por E-mail y FTP.

• Envío de alarmas por SMS. Facilidad de telecontrol por SMS.

• Puede actuar como “Dial up router”. A través de una red conmutada (PSTN, GSM) se

puede acceder a dispositivos IP conectados en puertos Ethernet.

• Lenguajes de programación dual. (Ladder diagram & Basic).

• Todos sus puertos de Cx trabajan de forma independiente y simultáneamente.

• Es posible direccionar 255 dispositivos MODBUS en puertos RS-485 y Ethernet.

• Disponibilidad de diversos accesorios y drivers.

• Cada puerto puede funcionar independientemente como dispositivo MODBUS RTU

master/slave (RS-232, RS-485, PSTN, GSM) o MODBUS TCP master/slave (Ethernet,

GPRS).

• Capacidad de lectura y escritura de variables en bloques.

• Optimización del tráfico en la red. A cada variable o bloque se le puede asignar una

condición (trigger) para que lea o escriba en los equipos remotos.

• Poderoso colector de datos (data logger) capaz de almacenar las últimas 65000 lecturas

analógicas/digitales muestreadas de forma periódica y los últimos 4000 cambios de

estados de variables analógicas/digitales en forma cronológica.

• Compatible con la mayoría de los software SCADA del mercado.

Empleo de la tecnología “Push”. Los históricos de datos y alarmas pueden ser

enviados bajo ocurrencia de eventos vía FTP o e-mail para que sean recolectados

por el TVIEW. Los datos pueden ser exportados a cualquier formato de base de

datos ODBC compatible. Ver figura 2.5


Figura 2.5 Autómata Programable T-Box Gateway

2.1.2 Estudio del XGT-LS

Generalidades

• Fácil edición de protocolo y ajuste de parámetros de comunicación: XG-PD.

• La comunicación de larga distancia a través de la conexión del módem.

• Puerto de comunicación RS-232C/422.

• Max. 12 módulos disponibles en una sola CPU

• Servicio de apoyo al mismo tiempo dedicado en conexión remota permite reemplazar el

módulo de comunicación.

• Leer función de la información de estado de un controlador (de control y mantenimiento).

• Comunicación con LSIS protocolo dedicado.

• Comunicación definidos por el usuario de modo P2P y XGT / maestro MODBUS.

• Fortalecimiento de la gestión de datos (registro, recetas, y Flujo de alarma(Systems 2009).

XGT PLC de alto rendimiento

XGR: sistema de redundancia

• Procesamiento de la CPU velocidad: 42ns/step

• Punto I / O: Máx. 131,072

• Total de memoria: 32 MB (Programa de 7MB, 2 MB de datos, reservados 7MB, Flash de

16 MB)


• Cambio de tiempo: min. 4.3ms/max. 22ms

• Con256 ciclos de control PID(Sistems 2009). Ver figura 2.6

Figura 2.6 Autómata Programable XGR

XGK: programación Ladder


• Punto I / O: máx. 6,144

• Diferentes tipos de CPU de E / S / A / H / U (16K/32K/32K/64K/128Kstep)

• Integrado inteligente de paquetes de software: XG5000

• Solución del sistema basado en una red abierta: Ethernet, Profibus, DeviceNet

• Con 256 ciclos de control PID

XGI: programación estándar IEC


• Punto I / O: máx. 6,144

• Diferentes tipos de CPU A / H / U (256K/512K/1Mbyte)

• IEC 61131-3 de programación estándar

• LD (KOP), SFC (diagrama de función secuencial), ST (texto estructurado)

• Definido por el usuario FB (bloque de funciones)

• Con 256 ciclos de control PID. Ver figura 2.7


Figura 2.7 Autómata Programable XGK/XGI

Tipo de bloque (XGB Series)

XBM: Tipo de conector

• Lenguaje de programación: Escalera


• máx. 256 puntos / S de control

• Programa de Capacidad: pasos 10k

• Aritmética de punto flotante

• Construido en Cnet, HSC, PID, posicionamiento, la captura de pulso, filtro de entrada,

interrupción externa

• Cnet expansión, Ethernet. Ver figura 2.8

Figura 2.8 Autómata Programable XBM

XBC / XEC: Tipo de Bloque de terminales

• Lenguaje de programación: Ladder, la norma IEC



• Max. 384 puntos control E / S

• Programa de Capacidad: pasos 15k

• Apoyo a la aritmética de punto flotante

• Construido en Cnet, HSC, PID, posicionamiento, la captura de pulso, filtro de entrada,

interrupción externa

• Cnet expansión, Ethernet

• Serial, USB: puerto de descarga. Ver figura 2.9

Figura 2.9 Autómata Programable XBC/XEC

2.2 Medios para el control del sistema

La selección de la instrumentación se realizó teniendo en cuenta los equipamientos que

tenían antes ambas estaciones. Ejemplos de ello es el sensor de nivel de los pozos y las

válvulas que están presentes en todo el sistema de control. Todos estos instrumentos serán

seleccionados teniendo en cuenta que formarán parte del conjunto de equipamiento que

comercializa COPEXTEL ya que esta es la empresa que esta llevando a cabo el proyecto.

2.2.1 Medición de presión continua en la línea

Para la medición de presión en línea de salida de las bombas se seleccionó el sensor WIKA

D-10/P-10 comercializado por COPEXTEL. Esta variable puede estar entre 0.5-6 bar por lo

que se tomó uno de 0-10 bar con salida analógica de 4-20 ma con una precisión de 0,1%.

Este se encarga de informar al PLC los valores de presión: por ejemplo, si la presión es

menos de 0.5 bar se considera baja, siendo una condición necesaria para el encendido de

bomba y mayor de 6bar alta, y es motivo de parada de bomba(catálogo). Ver figura 2.10


Figura 2.10 Sensor de presión en la línea

2.2.2 Medición de Flujo.

Esta variable se medirá en tres puntos con el mismo tipo de sensor: uno en la salida del

agua en la estación de bombeo y los otros dos en la entrada y la salida de los tanques de

almacenamiento. Para esto se utilizará el sensor FT420 basado en microcontrolador

transmisor e indicador. Este genera una señal de 4-20 mA analógica proporcional al flujo.

Su rango de medida se seleccionó de 0-120 L/Seg para que cuando este sistema se amplíe y

el caudal aumente se pueda seguir usando este sensor. La robusta carcasa sellada de

aluminio brinda una máxima protección del medio ambiente. Soporta temperaturas de 25

°C hasta + 70 °C, presenta salida a dos hilos estándar y la memoria no volátil que guarda

la configuración que se programe. Ver figura 2.11

Figura. 2.1.1 Sensor de flujo en todo el sistema


2.2.3 Nivel en los tanques

Para determinar esta variable se seleccionó el sensor WIKA LS-10, el cual se conecta

colgando en el tanque aproximadamente hasta el fondo del mismo. Su principio de

funcionamiento es censar la presión y convertirlas a unidades de nivel mediante sus

mecanismos internos antes de mandarlos al PLC. La escala nos dice que por cada 1bar hay

33,4ft de columna de agua, si partimos de que el nivel máximo de los tanques es de 5m

pues una selección correcta sería la de un sensor de 0 -0.6bar dentro de una gran variedad

de posibilidades, lo que se corresponde con un nivel aproximado a 6m. Este presenta una

precisión de 0,25 hasta 0,5 % del span, protección contra rayos, alimentación por batería

entre otras particularidades(catálogo). Ver figura 2.12

Figura 2.12 Sensor de nivel en los tanques

2.2.4 Válvulas de regulación

Hay que aclarar que tanto los diámetros de las tuberías como los flujos a lo largo de

toda la instalación, se comportan con valores que están dentro de la gama de valores

que maneja este instrumento, como se explica en las funcionalidades de la pizarra,

cuyos valores de trabajo están entre 45 y 100 L/seg por lo que se tomó el mismo tipo

para todas las conexiones necesarias.

Dentro de sus características podemos ver que cuenta con sensor magnético de

recorrido, soporta temperaturas de 25 °C hasta + 70 °C, entradas analógicas de valor


nominal de posición (0/4 – 20mA), con vigilancia de interrupción de señal, entradas

digitales como ABRIR – PARAR – CERRAR – EMERGENCIA, MODO, SETPOINT

REMOTO, entre otros. Ver figura 2.13

ALIMENTACION 3-fases CA

V 220 230 240 380 400 415 440 460 480 500 525 575 660 690

Hz 50 50 50 50 50 50 60 60 60 50 50 50 50 50

Figura 2.13 Válvula de regulación de caudal

2.2.5 HMI

Como bien lo explican sus siglas; este es el instrumento encargado de establecer el vínculo

de comunicación entre el hombre y los equipos. Su selección se basa fundamentalmente en

su compatibilidad con el PLC a utilizar además de cumplir con los parámetros requeridos.

A continuación se plantean algunas de sus características principales de trabajo:

• Muestra hasta 16 filas de 40 caracteres de información

• Pantalla táctil resistente

• La protección del panel frontal de tipo IP65

• Completamente compatible TBox (maestro o esclavo)

• Pantalla a color STN LCD

• Gráfico resolución de 320x240 píxeles

• Filas / columnas de 16x40 con 16 colores

• La memoria de usuario 8 MB SSFDC tarjeta de memoria

• Pantalla táctil resistiva (garantizado 3 M de operaciones)


• Conexiones

- PC / Puerto de impresora Sí

- PLC puerto RS-232, RS-485, RS-422, 20 mA

• Programación de la velocidad de 9600 a 38400 bps

• Receta de memoria de 32 KB

• Alarmas de 1024

• Tensión de alimentación de 18 a 30 VDC

• Consumo máximo de energía ~ 600 mA a 24 VDC

• Temperatura de funcionamiento 0 a 45 ° C

• De 5 - 85% humedad relativa sin condensación. Ver figura 2.14

Figura 2.14 HMI Pantalla Táctil compatible con T-Box

2.2.6 Variables de entrada / salida

Estación de Bombeo:

Entradas digitales

• Nivel pozo 1

• Nivel pozo 2

• Fallo térmico en la válvula reguladora en la estación de bombeo.

• Mando local remoto de la válvula reguladora.

• Disparo térmico bomba 1

• Disparo térmico bomba 2

• Estado Bomba 1


• Estado Bomba 2

Salidas digitales

• Arranque/Parada bomba 1

• Arranque/Parada bomba 2

• Abrir válvula reguladora

• Cerrar válvula reguladora

• Entradas analógicas

• Por ciento de apertura de la válvula

• Presión en la línea a la salida de las bombas

• Flujo en la línea a la salida de las bombas

Estación de Almacenamiento:

Entradas digitales

• Fallo térmico en la Válvula Reguladora de Entrada al Sistema de Tanques (ft_VREST)

• Fallo térmico en la Válvula Reguladora Entrada al Tanque 1(ft_VRET1).

• Fallo térmico en la Válvula Reguladora Entrada al Tanque 2(ft_VRET2).

• Fallo térmico en la Válvula Reguladora Salida del Sistema de los Tanques

(ft_VRSST).

• Fallo térmico en la Válvula Reguladora de Salida al Tanque 1(ft_VRST1)

• Fallo térmico en la Válvula Reguladora de Salida al Tanque 2(ft_VRST2)

Salidas digitales

• Abrir VREST

• Cerrar VREST


• Abrir VRET1

• Cerrar VRET1

• Abrir VRET2

• Cerrar VRET2

• Abrir VRSST

• Cerrar VRSST

• Abrir VRST1

• Cerrar VRST1

• Abrir VRST2

• Cerrar VRST2

Entradas analógicas

• Por ciento de apertura de VREST

• Por ciento de apertura de VRSST

• Por ciento de apertura de VRET1

• Por ciento de apertura de VRET2

• Por ciento de apertura de VRST1

• Por ciento de apertura de VRST2

• Flujo en la línea a la salida de los tanques

• Flujo en la línea a la entrada de los tanques de almacenamiento

• Nivel tanque 1

• Nivel tanque 2


2.3 Comunicación del sistema

2.3.1 Telemedición.

La telemedición consiste en una medición efectuada con ayuda de elementos

intermedios que permiten que la medida sea interpretada a una cierta distancia del detector

primario. Nota: La característica distintiva de la telemedida es la naturaleza de los sistemas

de transmisión, que incluyen la conversión de la cantidad medida en una magnitud

representativa de otra clase, que puede transmitirse convenientemente para la medición a

distancia. La distancia real no tiene importancia.

La cantidad a medir es la magnitud física, propiedad o condición que debe medirse.

Los sistemas fijos, en general, suponen la situación de los elementos transmisor y receptor

en puntos fijos. Dichos elementos son de naturaleza permanente y se proyectan para

funcionamiento durante largos períodos de tiempo. La transmisión de la señal entre las

estaciones, generalmente, supone un circuito físico y, aunque se utilizan los principios de

transmisión por radio, las ejecuciones más corrientes requieren la transmisión de la señal

mediante un camino conductor más o menos continuo.

Un sistema de telemedición se compone de tres elementos esenciales: una unidad de

emisión (transductor o captador), una unidad receptora (un instrumento para la medida de

una variable eléctrica), y un circuito de enlace, o canal, mediante el cual la variable

eléctrica (señal) originada en el emisor se traslada y se introduce en el receptor(Ramos

2011).

2.3.2 Comunicación

A través de la información obtenida de los documentos que establecen el funcionamiento

del sistema de bombeo, y tomando como base el conocimiento de los medios de

comunicación necesarios para la adquisición de datos, se determinó que la mejor forma de

establecer un enlace entre estos dos puntos es por el espacio radioeléctrico. Esta decisión se

justifica ya que los otros medios a considerar no son viables, tal es el caso de la línea


telefónica, en este caso esta no existe, e instalar una línea arrendada para esta función

específica generaría un problema costoso adicional, además de que uno de los puntos a

enlazar se encuentra en medio de un cayo y no hay disponibilidad de cableado alguno hasta

ese punto. Otra vía que pudiera emplearse para la comunicación es vía MODEM GSM, la

cual ante la posibilidad del empleo de Radio módem se descartó debido a que esta variante

dependería de la compañía que da servicio a las líneas móviles, en este caso ETECSA, y en

determinadas circunstancias pudieran ocurrir interrupciones en la comunicación, el costo se

elevaría sustancialmente debido al pago de por vida de este servicio, y para evitar todos

estos inconvenientes de esta posible variante y el cumplimientos de los requerimientos

necesarios se selecciona la comunicación por radio.

El espacio radioeléctrico tiene como ventajas:

Se reducen los costos de instalación de cableado y el tiempo de instalación.

Se facilita la comunicación a áreas de difícil acceso, posibilitando controlar algún

proceso remoto, monitorear datos o variables remotas para sistemas SCADA.

Permite portabilidad, es decir, se puede tener acceso a la red donde se quiera y se

mejoran las capacidades de mantenimiento.

Para emplear la comunicación por radioondas se necesita seleccionar un equipamiento que

lo permita pero que además cumpla con los requisitos funcionales exigidos por el cliente

básicamente con el último requisito: el equipamiento tecnológico que se utilice debe ser

robusto y fiable para el trabajo en ambientes industriales y en condiciones climatológicas

adversas. Esta exigencia está dada porque los dispositivos de comunicaciones tienen que

enfrentarse a diversas condiciones adversas como: vibraciones, altas temperaturas,

humedad, polvo, ruido, líneas de alta potencia, descargas eléctricas, lluvia, fuertes vientos;

algunas de estas condiciones pueden presentarse en los diferentes consumidores en los

cuales se llevará a cabo la supervisión remota.

2.3.3 Dispositivo de comunicación.

Radiomodem:


El radiomodem, no es otra cosa que un modem que en lugar de transmitir datos por la vía

telefónica, la realiza usando como canal el espacio radioeléctrico. Los radiomodems, según

la empresa especializada “Sistemas & Control” (2009), se conectan físicamente a los

dispositivos y al transmitir los datos, a través del espacio, eliminan la mayor parte de las

siguientes debilidades:

• Interferencias generadas por los inversores, las cuales solo pueden tener relevancia si

afectan al propio radiomodem, pero superado esto, no pueden afectar al resto de la red.

• Degradación del cable instalado a la intemperie, los radiomodems no se degradan,

siempre y cuando el tipo seleccionado esté preparado para un largo ciclo de vida y

operar en un entorno agresivo como el de una industria o en zonas costeras como es el

caso.

• Posibles cortes mecánicos, una vez realizadas las comprobaciones de cobertura

(teniendo en cuenta las condiciones más desfavorables) las comunicaciones están

garantizadas. No pueden producirse cortes permanentes, y en todo caso estos son

puntuales y no afectan la disponibilidad de los datos gracias a las estrategias de

reintentos del protocolo.

• Descargas de rayos y sobretensiones, un radiomodem se verá afectado indudablemente

por una descarga eléctrica o sobre tensión, pero por otro lado incorpora sus propias

protecciones y cuando estas sean insuficientes, producirán entonces un daño localizado

en los dispositivos conectados, pero no se propagará el daño a toda la red.

• El costo de los radiomodem es variable, pues depende de sus características funcionales

y especialmente de su alcance y frecuencia, el rango de precios en los que se pueden

encontrar es de 50 USD a 300 USD.

Según las necesidades del trabajo se selecciona el radiomodem de la marca HYTERA con

el modelo TM800 comercializado por Copextel. Ver figura 2.15

Este cumple con una serie de parámetros a tener en cuenta en su selección dentro de los

cuales se pueden destacar:

• Compatibilidad con el PLC a utilizar, TBOX estándar.


• Rango de frecuencia VHF: 136~174 MHz y UHF: 350~400 MHz, 400~470 MHz,

450~520 MHz

• Capacidad de canales de 512.

• Voltaje de operación 13,6v +/-15% DC

• Impedancia de la antena 50 ohm.

El transmisor presenta las siguientes características:

• Potencia de Salida RF VHF: 5W/25W/50W UHF: 5 W/25W/45W

• Ruido FM (ancho/estrecho) de 42/48 db

• Distorsión de audio ≤ 3%.

El Receptor presenta las siguientes características:

• Intermodulación (ancho/estrecho) 70/65 db

• Señal/Ruido (ancho/estrecho) 48/42 db

• tasa de potencia de audio interno 5W y 3 W, y tasa de potencia de audio externo de

13 W.

Los mismos tienen capacidad de banda ancha para usuarios que requieren de un amplio

rango de frecuencias. Los usuarios tienen la flexibilidad de utilizar la frecuencia que mejor

les convenga dependiendo de los respectivos ambientes de trabajo dónde se desempeñen.

Una gran pantalla alfanumérica contiene íconos que hacen que la información sea sencilla y

entendible con sólo un vistazo. La visualización en la pantalla puede cambiarse entre

números de los canales / sus alias y números de zona / sus alias. En caso de hacer

transmisiones muy largas a toda potencia, en el Radio TM-800 se activará automáticamente

el modo de baja potencia de salida para evitar que la unidad se sobrecaliente.

Para su correcto funcionamiento es necesario seleccionar un conjunto de equipamiento que

se mencionan a continuación:

• Fuente 120VAC/13.8 VDC 22 Amperes


• Cable PC-24, cable de datos serie.

• Cable coaxial RG-8

• Conector PL -259

• Conector UG-21

• Antena de tipo YAGUI

Todo esto garantiza que se cumpla con los requisitos del trabajo y se pueda lograr la

comunicación de estos dos puntos de control(Ltd 2010).Ver figura 2.15

Figura 2.15 Radio profesional TM800 con modem incorporado.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 51

Capítulo 3 RESULTADOS Y DISCUSIÓN

En el presente capítulo se mostrará el diagrama de flujo de funcionamiento del sistema de

bombeo obtenido, el cual es indispensable para la comprensión y posterior programación

del autómata que controlará dicho sistema. Se presentará además el listado de equipamiento

necesario para la propuesta de automatización, así como un balance económico del mismo.

3.1 Diagrama de flujo

Este diagrama de flujo se utilizará como punto de partida para la futura programación del

PLC, la cual mostrará una cadena de situaciones lógicas que enumeran las diferentes

condiciones que rigen el funcionamiento del sistema. Dado la complejidad y dimensión del

diagrama obtenido, este se subdividió en dos partes; una en la que está seleccionada la

primera bomba con el selector de bomba (SS) a la izquierda y otra en que esta seleccionada

la segunda bomba, a la derecha del selector o en el centro del mismo, donde puede trabajar

cualquiera de las dos. Para su implementación se toma en cuenta el funcionamiento que

tenía el sistema de automatización local por el que fue concebido el sistema. Hay que

destacar que se incluyen algunas variables y situaciones que no estaban presentes en el

proyecto original. Ver figura 3.1 y 3.2


Figura 3.1Diagrama de flujo con el selector SS a la izquierda.


Figura 3.2 Diagrama de flujo con el selector SS a la derecha y al centro


3.2 Lazos de control

El sistema presenta varios lazos de control, los cuales están relacionados con variables

como el nivel en los tanques y el flujo a la salida de las bombas. Estos son los encargados

de mantener las variables en los parámetros requeridos según la orden que ejecute el PLC

donde están integrados los PID necesarios para dicha tarea. Para esto se cuenta con tres

lazos de control dentro de los que se puede encontrar los dos que se encargan del nivel en

los tanques en la estación de almacenamiento. El flujo se controla con un lazo en la salida

de las bombas para garantizar un óptimo funcionamiento de las bombas, las cuales

requieren un flujo de salida de 75 L/Min.

3.3 Selección del autómata

Para la selección del autómata hay que tener en cuenta muchos aspectos tales como: tipos

de comunicación, compatibilidad con otros equipos que se deseen utilizar, resistencia a los

problemas ambientales y potencialidades en su campo de trabajo, entre otros. Por todo esto

se designó de todas las posibles opciones al TBOX estándar ya antes estudiado.

Su selección está basada fundamentalmente en sus potencialidades de comunicación,

ventaja que tiene sobre la familia XGT también objeto de estudio.

Esta familia presenta un pequeño sistema de supervisión que puede ser utilizado si se desea.

Otra condición necesaria para la selección del PLC era que debía ser escalable y permitir

añadir nuevos puntos de control remotos, incluso en lugares de difícil acceso y donde los

suministros de energía eléctrica no están disponibles, como por ejemplo en medio de la

conductora en el pedraplén, donde en una segunda parte del proyecto, se pretende tomar

mediciones de flujo y presión. También en otras bifurcaciones que existen antes de llegar a

la estación de tanques.

Esta serie cuenta con unos modelos que permiten esta futura prestación, el T-Box Low-

Power, que como su nombre lo indica son de bajo consumo energético y se alimentan de


baterías siendo capaces de comunicarse con sus estaciones máster a través de radio

frecuencia.

Se toma el modelo Estándar dentro de los TBOX porque la cantidad de variables tanto

analógicas como digitales pueden ser manejadas por esta familia y es importante que el

mismo tenga potencial de expansión de sus módulos de entrada salida lo que es una

característica que lo distingue. Dado que este es un proyecto que está en desarrollo con la

construcción de dos pozos más; el modelo diseñado se utilizará en esas dos nuevas

estaciones.

La selección de los autómatas se muestra a continuación según la cantidad de variables que

se desean controlar por cada estación:

• Para la estación de bombeo se selecciona un PLC del tipo TBOX estandar con el

objetivo de encargarse del control local. Al modelo compacto se le adicionará un

rack que permitirá que se le adicionen cuatro módulos de expansión a los cuales se

le deben instalar una tarjeta de 16 salidas digitales de tipo DO16 y dos de 8

entradas analógicas de tipo IOAI08, además de la selección de una CPU del tipo

060 (CPU-060).

• Para la estación de almacenamiento se selecciona un PLC del tipo TBOX estandar

con el objetivo de encargarse del control local. Al modelo compacto se le adicionará

un rack que permitirá que se le adicionen cuatro módulos de expansión a los cuales

se le se deben instalar una tarjeta de 16 entradas digitales de tipo IO-DI16, un de 8

salidas digitales de tipo IO-DO08 y otra de cuatro entradas analógicas de tipo IO-

AI-04, además de la selección de una CPU del tipo 060(CPU-060).

3.4 Requisitos del Sistema.

Este sistema presenta algunos requisitos que son de gran importancia a la hora de realizar

su automatización. Es necesario especificar que este es un proyecto de costo medio ya que

el equipamiento se seleccionó teniendo en cuenta las necesidades a cubrir en el mismo sin

un diseño totalmente nuevo, también se tomó como punto de partida el proyecto original en

el cual no se incluyó la automatización de la estación de almacenamiento en el diseño

inicial, esto permitió que se reutilizara el equipamiento ya existente y se sustituyeran solo


los componentes dañados. En esta propuesta no es necesario utilizar estrategias de control

de alta complejidad, solo se implementarán lazos de control simples para cada variable a

corregir. Algo muy importante es la comunicación de las dos estaciones por su distancia, lo

que exigía la utilización de un canal de comunicación inalámbrico; donde se seleccionó el

radiomodem por sus posibilidades en la comunicación a gran distancia y su fácil manejo en

nuestro país.

Era como objetivo además garantizar las condiciones técnicas para en la segunda etapa del

proyecto instalar el sistema de supervisión, el cual radicará en la estación de tanques de

almacenamiento.

De forma general se desea garantizar un control local en ambas estaciones (bombeo y

almacenamiento) independientemente de la comunicación, o sea que ante una falla en la

misma el sistema tiene que seguir funcionando sin interrupciones. La comunicación no

debe ser un proceso vital en el sistema que se desea, sino un medio de supervisión y control

puntual trabajando en óptimas condiciones.

3.5 Propuesta de equipamiento y mano de obra

Para la propuesta de automatización se hará un desglose del equipamiento por panel de

control en ambas estaciones. Ver tabla.3.1


Tabla.3.1 Listado de precios para el equipamiento de la automatización y la comunicación.


3.6 Balance económico.

El polo turístico de Cayo Santa María ha adquirido una importancia relevante para la

economía del país. Se trata de una zona de constante crecimiento y la eficiencia y los

resultados futuros en la consolidación del producto turístico dependen del buen trabajo en

el presente. Para ello, el suministro estable de agua es vital. Un cliente satisfecho significa,

estadísticamente, 10 nuevos clientes. Sin embargo, un cliente insatisfecho presupone la

pérdida de otros 100. Para determinar el impacto de la calidad del servicio de suministro de

agua hay que tener en cuenta la importancia estratégica que tiene para el producto turístico

que se promueve y la imagen que se desea proyectar.

Por este motivo, para determinar el impacto económico del trabajo que se propone, es

necesario tomar en cuenta el significado económico de una afectación en el suministro de

agua por motivo de una operación ineficiente del sistema de bombeo o de una avería.

Teniendo en cuenta que el sistema proporciona un volumen de agua de 4.5 m³/min que, al

precio actual de 1.20 CUC/m³ equivalen a 5.4 CUC, podemos calcular las pérdidas

económicas por concepto de roturas o salideros que puedan presentarse, partiendo de que

cualquier medida que se necesite tomar requiere de tiempo para ejecutarse debido a la

distancia a que se encuentran las estaciones desatendidas.

Para realizar este análisis partiremos de que el costo inicial de esta propuesta de

automatización oscila por los 30000 CUC, cifra que resulta insignificante comparada con la

importancia que tiene un suministro estable de agua a un polo turístico de tanta necesidad

para la economía. En este caso no se puede saber en que período de tiempo se recupera la

inversión inicial como en otros tipos de proyectos, dada la variedad de situaciones que se

puedan presentar.

Tomando como punto de partida el volumen de agua que se bombea diariamente se pude

calcular una pérdida de venta de agua de 7780 CUC por parte del acueducto, es decir que si

las afectaciones se extienden por mas de 5 días la cifra invertida para lograr una mejor

supervisión y control del sistema se habrá alcanzado, sin mencionar las pérdidas para el


polo turístico al tener que evacuar mas de 5000 personas que puedan estar hospedadas en

una temporada cualquiera y así dejar de ingresar dinero por servicios. Por todo esto es

necesaria esta inversión, no con el objetivo amortizar una cantidad de dinero determinada,

sino de prevenir en el futuro una perdida significativa que pueda arruinar el correcto

funcionamiento de este sistema y la fiabilidad del mismo.

Este trabajo de automatización servirá para medir el comportamiento del caudal en todos

los puntos necesarios y saber si hay averías en todo el trayecto del agua y así poder

repararlas antes de que se conviertan en pérdidas para acueducto.

Conclusiones

Gracias al esfuerzo de un grupo de personas se logró el cumplimiento de los objetivos de

este trabajo con buenos resultados para la empresa proyectante. Hay que destacar la

importancia de la presente investigación como un punto de partida para la implementación

de su diseño y su aplicación, comprobando la veracidad de la hipótesis planteada y

demostrando la existencia de una estrategia de control, que mejore en gran medida las

prestaciones del sistema sin modificar mucho su forma y contenido inicial.

A partir del análisis correspondiente se puede determinar los requerimientos de diseño que

serán tenidos en cuenta la hora de plantear la aplicación del control. Del análisis detallado

del equipamiento empleado se deduce que el mismo es viable para el desarrollo de las

actividades complementadas en la metodología para el diseño de la aplicación. Según se

muestra en la implementación del proceso real la aplicación del control automático a base

de PLC se puede lograr con excelentes resultados en el funcionamiento del acueducto, pues

se logra la integración de todas las secuencias en los ciclos de de operación manual y

automático.

La realización de este trabajo permitió desarrollar habilidades en cuanto a materia de

investigación, además de brindar un acercamiento al tema para proporcionar mayor cultura

del mismo.


Recomendaciones

Se propone al cliente una valoración detallada de este trabajo para su correcta comprensión

con el objetivo de presentar su aprobación y puesta en marcha.

La bibliografía utilizada esta basada en otros trabajos de investigación, internet y catálogos

de algunos componentes utilizados en el trabajo.

Para lograr una mayor comprensión del mismo se recomienda un estudio de las diferentes

siglas explicadas en toda su extensión, las cuales brindan mayor significado y mejora su

comprensión.

Comprobar que el presente se ha realizado tomando como base las normas de diseño que se

exigen los diferentes organismos involucrados en el.

Es necesario que el lector presente una mínima de conocimiento en los temas tratados como

pueden ser: Automatización, comunicación a distancia y algunos aspectos del

funcionamiento de los acueductos.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 61

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

catálogo, W. "Instrumentos de medición de presioón y temperatura."

Coca, L. V. (2007). Identificación y Representación de las Principal

Variables de la Etiquetadora KOSME de la Rone

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Hidráulico(INRI), I. N. d. R. (2006). Sistemas de Tanques Cayo Santa María. Villa Clara, INHR.

Limonte, A. M. (2007 ). Estrategia de control por realimentación de estad

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Unidos, E. d. l. E. (2011). "Sistemas de acueductos."

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 62

ANEXOS 63

ANEXOS

Los anexos deben recoger aquellos aspectos del trabajo que, por su longitud, complejidad o

que no era adecuado ponerlos, no se incluyen en el texto de la tesis pero que coadyuvan a

una mejor comprensión de lo que se expone en ella. Sin embargo, es necesario dejar bien

claro que los anexos no pueden usarse para extender la tesis más allá del límite establecido.

Es opcional su uso

Anexo I Esquema general del control mediante la comunicación en ambas

estaciones

.

ANEXOS 64

Anexo II Esquema general del recorrido del agua desde los pozos hasta los

tanques de almacenamiento

ANEXOS 65

ANEXOS 66

Denis Propuesta de Automatización Acueducto CSM

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