Proyecto Invernadero Con Plc

Colegio Politcnico San Jos Especialidad Electrnica Curic.

Integrantes: Katherine Aedo. Francisco Gallardo. Luis Felipe Inostroza. Pablo Serrano.

Curso: 4A.

ndice.

Proyecto final PLC - Potencia

Introduccin.Proyecto final PLC - Potencia

En la actualidad los procesos automticos y semi-automticos, son muy utilizados en el rea industrial, agrcola, ganadera y minera; ya que gracias a ello se facilitan muchos procesos, se mejora la calidad del producto y se aumenta la produccin. En nuestro pas y especialmente en nuestra zona, se encuentran variadas plantaciones agrcolas, La actual agroindustria requiere de grandes innovaciones tecnolgicas en los procesos de cultivos de distintos vegetales, ante esto tambin es necesario mejorar los sistemas tradicionales de riego y mantencin de las plantaciones, para aumentar la calidad y cantidad de los productos que se cosechan en cada temporada. Para aquellos frutos que se necesitan producir fuera de su temporada existe una solucin llamada invernadero, ya usada desde hace mucho tiempo. Ante lo ya planteado el objetivo de este proyecto es realizar un sistema invernadero automatizado, para crear un microclima artificial controlado en un espacio cerrado, es decir que ciertas caractersticas climticas puedan mantenerse dentro de los parmetros preestablecidos que ayude a maximizar la produccin y la calidad de los productos, ahorrar agua y fertilizantes, mejorar el control de insectos y enfermedades, de manera autnoma, evitando en gran parte la manipulacin humana del proceso.

Justificacin.Proyecto final PLC - Potencia

En relacin a la justificacin del porque de la realizacin de nuestro proyecto, podemos referirnos tanto a los conocimientos tericos que pondremos en prctica, a las actitudes y valores involucrados, como tambin a las ventajas y beneficios propios que entregar al mercado agrcola, nuestro invernadero automatizado. En relacin a los conocimientos puestos en prctica, tenemos entre ellos: PLC. Control elctrico. Hidrulica. Captores y sensores. Electrnica general. Gestin empresarial. En relacin a las actitudes y valores puestos en prctica tenemos: Trabajo en equipo. Responsabilidad. Respeto. Empata.

En relacin a las ventajas y beneficios que nuestro proyecto entregar a la produccin agrcola tenemos: Aumento de la produccin. Mejor calidad en nuestros productos y mayor rendimiento. Control eficaz de insectos y enfermedades. Menores riesgos de catstrofes. Capacidad de cultivar en cualquier poca del ao y zona climtica. Obtencin de ms de un ciclo de cultivo al ao. Ahorro de fertilizantes y agua en los riegos. Trabajo en un medio ms seguro y cmodo. Ms confianza y aprobacin de nuestros clientes al ejercer su control de calidad. Dentro de las justificaciones se puede hacer referencia especfica a las variables que se pueden controlar con un Sistema Invernadero, dentro de ellas: Temperatura: La temperatura ejerce una gran influencia sobre el metabolismo de las plantas. La mayora de las plantas solo pueden vivir dentro de un rango de temperatura bastante estrecha, que va de 0 a 50C. Sin embargo el crecimiento de la mayora de los cultivos de hortalizas ocurre dentro de un rango de temperaturas ptimas, que oscila entre los 10 y 35C.


Luz solar: La luz es un elemento que no se puede almacenar, solo se dispone de ella durante el da para emplearse en la fotosntesis. Las plantas captan la energa solar en sus hojas para transformar la materia inorgnica (que en este caso est representada por la solucin nutritiva), en materia orgnica que utilizan para su crecimiento y desarrollo. As, en los cultivos en invernadero, sobre todo en los sistemas hidropnicos, en donde la competencia de agua y nutrientes es mnima, las plantas compiten por la luz del sol cuando tienen poco espacio para su desarrollo. Del tal manera que la luz se convierte en un elemento fundamental, para un invernadero. Ventilacin: La funcin principal de la ventilacin es la renovacin del aire dentro del invernadero con la finalidad de aportar CO2 necesario para el desarrollo de los cultivos y disminuir la temperatura interna. Para esto es necesario colocar ventilas, existiendo 3 posibilidades de hacerlo; a) en la parte alta del invernadero o ventilas cenitales b) en los costados o ventilas laterales y c) en la parte alta de los frentes y posteriores o ventilas frontales. Las ventilas deben de protegerse con malla antifidos para impedir el paso de insectos y aves, adems se deben proveer de una cortina de plstico enrollable para bajar y subir las cortinas. Humedad ambiental: La humedad relativa dentro de un invernadero interviene en varios procesos, como; el amortiguamiento de los cambios de temperatura, el crecimiento de las plantas, la viabilidad del polen para obtener mayor porcentaje de fecundacin y el desarrollo de enfermedades. La humedad relativa se puede controlar y aumentar mediante sistemas de evaporacin de agua, como nebulizadores, micro aspersores y muros hmedos o regando agua en el piso para que se evapore, disminuya le temperatura y aumente el contenido de humedad relativa.


Conocimientos PreviosPara comenzar el tema, es necesario definir los distintos aspectos que tiene el realizar un microclima, en este caso controlarlo automticamente por medio de la electrnica. Por definicin un microclima es un entorno o mbito reducido que tiene diferentes condiciones ambientales a las encontradas en la misma rea. Por ejemplo, un microclima puede existir cerca de una enorme piedra; porque, al calentarse con la luz solar, la piedra emite calor y, consecuentemente, la temperatura a su alrededor es ms alta que la del rea localizada a distancia; la piedra, as, define el contorno de un microclima. De igual forma, la sombra producida por un rbol puede considerarse como microclima, porque la temperatura debajo de un rbol es diferente a la del rea en donde ste no provee sombra. Tambin podemos encontrar construcciones hechas por el hombre en las cuales se crean microclimas artificiales una heladera, un horno, una pecera, un invernadero. Un microclima puede estar tipificado, tambin, por elementos topogrficos, accin del calor, temperatura media anual, humedad, lluvias y vientos, altura sobre el nivel del mar, hidrografa, naturaleza del suelo, potencial electromagntico, espacio atmosfrico, etc. Como se puede apreciar un microclima abarca muchos aspectos, pero en este caso puntual un invernadero automatizado.

Qu es un invernadero?Un invernadero o invernculo es un ambiente cerrado de materiales aislantes y transparentes. Capaz de crear un espacio con el microclima apropiado para el ptimo desarrollo de una plantacin especfica. Partiendo de un estudio tcnico de ambientacin climtica, es necesario obtener en l, la temperatura, la humedad relativa y la ventilacin apropiada para alcanzar alta productividad a bajo costo, en menos tiempo, sin dao ambiental, protegiendo al cultivo de lluvias, granizo, heladas, insectos o excesos de viento perjudiciales. Las ventajas del empleo de invernaderos son: Produccin fuera de poca. Posibilidad de obtener ms de un ciclo de cultivo al ao. Aumento de la calidad y del rendimiento. Precocidad en los frutos. Ahorro de agua y fertilizantes. Mejora del control de insectos y enfermedades.


La eleccin de un tipo de invernadero se concreta en funcin de una serie de factores: Tipo de suelo: Se eligen suelos con buen drenaje y alta calidad, aunque, con los

sistemas modernos de riego, es posible utilizar suelos pobres con buen drenaje o con sustratos artificiales. Topografa: Son preferibles aquellos lugares con poca pendiente. Vientos: Es importante la direccin, la intensidad y la velocidad de los vientos dominantes. Exigencias bioclimticas de la especie en cultivo. Caractersticas climticas de la zona o del rea geogrfica donde va a construirse Disponibilidad de mano de obra (factor humano) Imperativos econmicos locales (mercado y comercializacin). Desventajas del uso de invernaderos

Alta inversin inicial. Alto costo de operacin. Tipos de Invernaderos Algunas de los tipos de invernadero ms comunes son1:1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

Invernadero plano. Invernadero en raspa y amagado. Invernadero asimtrico. Invernadero de capilla. Invernadero de doble capilla. Invernadero tnel o semicilndrico. Invernadero de cristal.

1. Invernadero plano: El invernadero plano est compuesto de dos partes: una estructura vertical y otra horizontal, bien diferenciadas. Generalmente, se utiliza en zonas con escasas precipitaciones2. El invernadero en raspa y amagado:

Tiene una estructura similar a la del invernadero plano; pero, vara la forma de la cubierta. En la cumbrera, la altura mxima del invernadero oscila entre 3 y 4.2 m, formando una raspa. En la parte ms baja -amagado- se unen las mallas de la cubierta al suelo mediante vientos y horquillas de hierro.


3. Invernadero asimtrico: Difiere de los tipo raspa y amagado en el aumento de la superficie en la cara expuesta al sur, con objeto de aumentar su capacidad de captacin de la radiacin solar. Para ello el invernadero se orienta en sentido este-oeste, paralelo al recorrido aparente del sol. La inclinacin de la cubierta debe ser aquella que permita que la radiacin solar de forma perpendicular sobre la cubierta.

4. Invernadero capilla:

Los invernaderos de capilla simple tienen la techumbre formando uno o dos planos inclinados, segn sea a un agua o a dos aguas. Este tipo de invernadero se utiliza bastante, ya que es de fcil construccin y de fcil conservacin, aceptable para la colocacin de todo tipo de plstico en la cubierta y una muy buena ventilacin en las paredes. 5. Invernadero doble capilla: Los invernaderos de doble capilla estn formados por dos naves sobrepuestas. Su ventilacin es mejor que en otros tipos de invernadero, debido a la ventilacin cenital que tienen en cumbrera de los dos escalones que forma la sobreposicin de las dos naves; estas aberturas de ventilacin suelen permanecer abiertas constantemente y suele ponerse en ellas malla mosquitera. Adems tambin poseen ventilacin vertical en las paredes frontales y laterales. Este tipo de invernadero no est muy extendido debido a que su construccin es ms dificultosa y cara que el tipo de invernadero capilla simple a dos aguas. 6. Invernadero tipo tnel: Se caracteriza por la forma de su cubierta y por su estructura totalmente metlica. El empleo de este tipo de invernadero se est extendiendo por su mayor capacidad para el control de los factores climticos, su gran resistencia a fuertes vientos y su rapidez de instalacin al ser estructuras prefabricadas. Los soportes son de tubos de hierro galvanizado. 7. Invernadero de cristal: Este tipo de invernadero, tambin llamado Venlo, es de estructura metlica prefabricada con cubierta de vidrio. El techo de este invernadero industrial est formado por paneles de vidrio que descansan sobre los canales de recogida de pluviales y sobre un conjunto de barras transversales. La anchura de cada mdulo es de 3,2 m. Desde los canales hasta la cumbrera hay un solo panel de vidrio de una longitud de 1,65 m y anchura que vara desde 0,75 m hasta 1,6 m.


Tipos de cultivo Al realizar el invernadero, es de gran importancia el saber que se plantara en este, ya que esto determinara el diseo de este y que variables se debern controlar, los pasos para un ptimo resultado con los cultivos en el invernadero parten por seguir los siguientes pasos: 1._ Determinar tipos de cultivos: El estudio de los tipos de cultivo a incluir en un invernadero permite definir los rangos aceptables de oscilacin de las variables controladas, las que dependen de la especie a cultivar 2._ Diseo del invernadero: Involucra el anlisis y la toma de decisiones respecto de la forma, las dimensiones y los materiales que constituirn el invernadero. 3._ Automatismos involucrados para el control de las variables: Implica una definicin del tipo de control a realizar, del sistema de accionamiento, de las tecnologas incluidas y, en funcin de estas decisiones, una valoracin de la eficiencia de funcionamiento En los pasos dados, se encuentra como primera tarea primordial el determinar qu tipos de cultivo se utilizaran, ya que al tener esto claro se puede determinar el diseo del invernadero y por ende que sistemas automticos se utilizaran para regular las variables que necesita la plantacin que se realizara. Los factores a considerar para el cultivo son tres: la humedad que necesita, la temperatura ideal que requiere y por ltimo la iluminacin que debe recibir. De estos tres puntos depender la productividad que se obtendr, ya que si estos tres factores se mantienen como se requiere se obtendr buenos resultados. Entonces cada planta tiene un rango de temperaturas y de humedad relativa dentro del cual producen eficientemente, por debajo o por encima de este rango, las plantas se estresan y su productividad declina. La iluminacin debe analizarse a travs del fotoperiodo, esto es la cantidad de horas luz que recibe, la cual es la principal responsable de la induccin a la floracin, a la bulbificacin y a la tuberizacin


Partes del invernadero El invernadero consta de tres partes, la base, estructura y los mecanismos y dispositivos de control. La base es el elemento que soporta a la estructura del invernadero propiamente dicho; contiene la caja de mando con los circuitos elctricos y electrnicos para el control Y la alimentacin del sistema. La estructura est conformada por un armazn metlico o de madera, realizado en perfiles de aluminio o listones que sirven de sostn. Constituye el esqueleto donde van montadas las paredes, la puerta de acceso, las ventanas, el techo, etc. Los mecanismos y dispositivos de ambientacin son todos aquellos elementos de mando o respuesta mecnica, elctrica y/o electrnica que utilizamos para crear un microclima aceptable. Incluyen los motores que accionan las ventanas y el techo, los ventiladores y los sensores que brindan la informacin del estado de las variables a controlar; todos ellos, con sus correspondientes accesorios, y circuitos de alimentacin y de conexin. Etapas de construccin Al construir un invernadero es posible seguir distintas etapas para agilizar el trabajo y obtener resultados aceptables al poner en marcha el proyecto. Etapa 1: construccin de la base Etapa 2: construccin de la estructura Etapa 3: desarrollo de los circuitos Etapa 4: construccin de tableros de mando Etapa 5: construccin de mecanismos y dispositivos para el accionamiento Estos pasos son sugerentes para la construccin del invernadero automatizado, aunque en estos se considera todo lo necesario para llegar al armado final, ya que se tiene en cuenta el tener listo todas las piezas y elementos que componen el proyecto.


Corriente Alterna.Se denomina corriente alterna (abreviada CA en espaol y AC en ingls, de Alternating Current) a la corriente elctrica en la que la magnitud y direccin varan cclicamente. La forma de onda de la corriente alterna ms comnmente utilizada es la de una onda senoidal, puesto que se consigue una transmisin ms eficiente de la energa. Sin embargo, en ciertas aplicaciones se utilizan otras formas de onda peridicas, tales como la triangular o la cuadrada.

Utilizada genricamente, la AC se refiere a la forma en la cual la electricidad llega a los hogares y a las empresas. Sin embargo, las seales de audio y de radio transmitidas por los cables elctricos, son tambin ejemplos de corriente alterna. En estos usos, el fin ms importante suele ser la transmisin y recuperacin de la informacin codificada ( o modulada) sobre la seal AC. Valores significativos A continuacin se indican otros valores significativos de una seal senoidal:

Valor instantneo (a(t)): Es el que toma la ordenada en un instante de tiempo determinado. Valor pico a pico (App): Diferencia entre su pico o mximo positivo y su pico negativo. Valor medio (Amed): Valor del rea que forma con el eje de abscisas partido por su perodo. El valor medio se puede interpretar como la componente de continua de la onda senoidal. El rea se considera positiva si est por encima del eje de abscisas y negativa si est por debajo. Como en una seal senoidal el semiciclo positivo es idntico al negativo, su valor medio es nulo. Por eso el valor medio de una onda sinusoidal se refiere a un semiciclo.


Corriente directa.La corriente continua (CC en espaol, en ingls DC, de Direct Current) es el flujo continuo de electrones a travs de un conductor entre dos puntos de distinto potencial. A diferencia de la corriente alterna, en la corriente continua las cargas elctricas circulan siempre en la misma direccin (es decir, los terminales de mayor y de menor potencial son siempre los mismos). Aunque comnmente se identifica la corriente continua con la corriente constante (por ejemplo la suministrada por una batera), es continua toda corriente que mantenga siempre la misma polaridad.

Conversin de corriente alterna en continua Muchos aparatos necesitan corriente continua para funcionar, sobre todos los que llevan electrnica (equipos audiovisuales, ordenadores, etc ). Para ellos se utilizan fuentes de alimentacin que rectifican y convierte la tensin a una adecuada.

Rectificacin de la tensin en corriente contina. Este proceso de rectificacin, se realizaba antiguamente mediante dispositivos llamados rectificadores, basados en el empleo de tubos de vaco y actualmente, de forma casi general incluso en usos de alta potencia, mediante diodos semiconductores o tiristores.


Polaridad.Generalmente los aparatos de corriente continua no suelen incorporar protecciones frente a un eventual cambio de polaridad, lo que puede acarrear daos irreversibles en el aparato. Para evitarlo, y dado que la causa del problema es la colocacin inadecuada de las bateras, es comn que los aparatos incorporen un diagrama que muestre cmo deben colocarse; as mismo, los contactos se distinguen emplendose convencionalmente un muelle metlico para el polo negativo y una placa para el polo positivo. En los aparatos con bateras recargables, el transformador rectificador tiene una salida tal que la conexin con el aparato slo puede hacerse de una manera, impidiendo as la inversin de la polaridad. En los casos de instalaciones de gran envergadura, tipo centrales telefnicas y otros equipos de telecomunicacin, donde existe una distribucin centralizada de corriente continua para toda la sala de equipos se emplean elementos de conexin y proteccin adecuados para evitar la conexin errnea de polaridad. La polaridad de la circulacin de la corriente continua, se establece por convenio desde el polo positivo hacia el polo negativo. No obstante el movimiento de electrones (cargas negativas) se produce desde el polo negativo al positivo. Y cada vez que se mueve un electrn deja un hueco positivo, que atrae a otro electrn. Este flujo de huecos, es el que se produce en sentido positivo a negativo.


Motor de Corriente ContinuaEl motor de corriente continua es una mquina que convierte la energa elctrica en mecnica, principalmente mediante el movimiento rotatorio. En la actualidad existen nuevas aplicaciones con motores elctricos que no producen movimiento rotatorio, sino que con algunas modificaciones, ejercen traccin sobre un riel. Estos motores se conocen como motores lineales. Esta mquina de corriente continua es una de las ms verstiles en la industria. Su fcil control de posicin, par y velocidad la han convertido en una de las mejores opciones en aplicaciones de control y automatizacin de procesos. Pero con la llegada de la electrnica su uso ha disminuido en gran medida, pues los motores de corriente alterna, del tipo asncrono, pueden ser controlados de igual forma a precios ms accesibles para el consumidor medio de la industria. A pesar de esto los motores de corriente continua se siguen utilizando en muchas aplicaciones de potencia (trenes y tranvas) o de precisin (mquinas, micro motor, etc.)

La principal caracterstica del motor de corriente continua es la posibilidad de regular la velocidad desde vaco a plena carga. Una mquina de corriente continua (generador o motor) se compone principalmente de dos partes, un estator que da soporte mecnico al aparato y tiene un hueco en el centro generalmente de forma cilndrica. En el estator adems se encuentran los polos, que pueden ser de imanes permanentes o devanados con hilo de cobre sobre ncleo de hierro. El rotor es generalmente de forma cilndrica, tambin devanado y con ncleo, al que llega la corriente mediante dos escobillas. Tambin se construyen motores de CC con el rotor de imanes permanentes para aplicaciones especiales.


Termostato.Un termostato es el componente de un sistema de control simple que abre o cierra un circuito elctrico en funcin de la temperatura. Su versin ms simple consiste en una lmina bimetlica como la que utilizan los equipos de aire acondicionado para apagar o encender el compresor. Otro ejemplo lo podemos encontrar en los motores de combustin interna, donde controlan el flujo del lquido refrigerante que regresa al radiador dependiendo de la temperatura del motor. Manuales. Son los que requieren intervencin humana para regresar a su estado inicial, como los termostatos de seguridad que realizan una funcin en caso de que la temperatura alcance niveles peligrosos.

Termostato de gas con ajuste de temperatura. Usado en acondicionadores de aire de ventana. Automticos. Regresan a su estado inicial sin necesidad de intervencin humana. Actan de una forma totalmente automtica, de ah su aplicacin actual en gran parte de los hogares De gas. Consiste en un gas encerrado dentro de un tubo de cobre. Cuando la temperatura sube, el gas se expande y empuja la vlvula, que realiza una determinada funcin.


De parafina.

Empleados en vlvulas de control de fluido, contienen parafina encapsulada que se expande al aumentar la temperatura; sta, a su vez, empuja un disco que permite el paso del fluido. Cuando el fluido baja su temperatura, un resorte vuelve el disco a su posicin inicial cerrando el paso. Un ejemplo de este termostato es el empleado en el sistema de enfriamiento de los motores de combustin interna. Electrnicos. Los Termostatos electrnicos cada vez son ms habituales debido a sus ventajas.

Pueden estar libres de parte mviles y contactos que sufren deterioro. Se puede configurar tanto una temperatura como un umbral o un tiempo mnimo entre activaciones. Se pueden integrar fcilmente en un sistema con ms funciones como programador horario con otros sucesos. Con un controlador PID puede hacer una gestin ms inteligente.

Un termostato electrnico puede mejorar las aplicaciones en que se usar los termostatos mecnicos.

En un frigorfico puede evitar que se encienda si hay una subida breve de temperatura, por ejemplo al abrir la nevera y ventilarse el aire interior. En una casa un termostato se puede complementar con una programacin segn la hora o el da de la semana otros eventos o segn la eficiencia.


PT1000.Dentro de la serie PT 1000 es posible encontrar distintos modelos de sondas de temperatura, el que se utiliza en el proyecto es el modelo ESMB-12 de la serie pt 1000, esta sonda es de tipo universal y el elemento principal es de platino, cumpliendo las normas vigentes de este tipo de sensores. Est diseada para censar desde 0 a 100 C con una constante de tiempo de 20s. La sonda ESMB-12 est compuesta por una capsula de acero inoxidable 18/8 y un cable de 2mts. Recubierto por PVC de 2x0.2 , su conexin elctrica consta de un cable de 2 hilos (2x0.34 ) unidos. En pocas palabras es una sonda de temperatura que cubre las necesidades bsicas sin mayores problemas ya que logra entregar la variable de temperatura ambiente a un termostato o lo que se le conecte que sea compatible con la serie pt 1000

Motobomba elctrica de lavadora.La bomba es una mquina que absorbe energa mecnica que puede provenir de un motor elctrico, trmico, etc., y la transforma en energa que la transfiere a un fluido como energa hidrulica la cual permite que el fluido pueda ser transportado de un lugar a otro, a un mismo nivel y/o a diferentes niveles y/o a diferentes velocidades. En este trabajo se utilizo una bomba del tipo centrifuga que Son aquellas en que el fluido ingresa a sta por el eje y sale siguiendo una trayectoria perifrica por la tangente.


PLC (Controlador lgico programable).Un PLC se trata de un dispositivo de control electrnico que es capaz de automatizar procesos, gracias al uso de un microprocesador interno que es capaz de comandar una gran cantidad de rdenes y mdulos I/o (entradas /salidas) Este dispositivo utiliza un software interno, que es programado por el usuario y que da la pauta para el ptimo desarrollo de los procesos. Algunas de las acciones que un PLC puede realizar son: Contar: tanto de forma ascendente como descendente. Comparar datos. Mover datos de un sector de memoria a otro. Temporizar la conexin o desconexin de un objeto. Interpretar seales de sensores o captores en las entradas. Otros. Mdulos de entradas y salidas. Son dispositivos que reciben y procesan la seal que proviene del proceso y que son enviadas hacia el PLC por sensores (captores), transductores y transmisores. Estas seales pueden ser tanto en voltaje como en corriente y deben ser adaptadas a niveles y cdigos entendibles por el PLC, y en el caso de las salidas, la seal digital debe ser adaptada a una seal de trabajo. a. Entradas Digitales: conocidas tambin con el nombre de entradas discretas o seal todo o nada , algunas seales discretas son: 0/ 10 Vdc. 0/ 24 Vdc. -10/10 Vdc. 4 mA/ 20mA 0 mA/ 20 Ma 0 Vdc / 5 Vdc.


Las entradas en el PLC internamente se encuentran protegidas usando opto acopladores. b. Seales de entrada anlogas: cuando la seal de entrada es anloga, ya sea en voltaje o corriente quiere decir que puede tomar un nmero infinito de estados en una unidad de tiempo determinada. Para ingresas estas seales y hacerlas compatibles con el PLC se deben ingresar a travs de un modulo de entradas anlogas, los cuales poseen una cierta resolucin. El criterio para seleccionar un modulo de entradas anlogas es: Tipo de seal (voltaje o corriente).

El rango de trabajo del mdulo. La resolucin: la cual puede estar expresada en bits o en Voltaje o corriente. Si est expresada en bits, a mayor cantidad de bits, la resolucin es mayor y el rango es menor. Salidas del PLC A las salidas se deben conectar los actuadores o los elementos que controlan los actuadores (por ejemplo: rels, contactores) generalmente estn indicadas por LED y estas salidas pueden ser anlogas o digitales. Existen 3 tipos de salida:

A rel. Se utiliza para carga AC.

Transistorizada. Se utiliza para cargas en DC. A triac. Se utiliza para carga AC. Al conectar las salidas se debe tomar en cuenta: El rango de voltaje admisible por los contactos de salida. Si es corriente alterna o corriente continua. La potencia mxima admisible. El voltaje que se aplica en un grupo de salidas es nico, por tanto, podrn existir tantas tensiones distintas como grupos de salidas existan. PLC Panasonic. Modelo: FP0. CPU: C14R. Tipos de ContactosProyecto final PLC - Potencia

Tipos entradas salidas Rel interno Temporizador Contadores Rel interno especial.

Smbolo X Y R T C R

Rango X0-X12f Yo-Y12f R0-R62f T0-T99 C100-C143 R900-R903f

Cantidad 208 208 1008 100 44 64

La numeracin (direccin) de los contactos de entrada (x), salidas (y), rels y rels especiales (R) se realiza usando un nmero decimal y un nmero hexadecimal. Adems se agrupan bajo palabras (W) de 16 bits. Por ejemplo: X0X f X10.X1f X20.X2f *El numero decimal indica la palabra y el numero hexadecimal indica la entrada. Entradas y salidas Los contactos de entradas y provenientes del proceso. salidas externas suministran al PLC seales

Las limitaciones de las entradas externas son: Las entradas que no existen fsicamente no se pueden direccionar por programa. El estado de una entrada externa no puede cambiarse por programa. El contacto de una entrada externa (que puede ser NA o MC se puede usar ilimitadamente dentro de un programa. Las limitaciones de las salidas son: Las salidas que no existen fsicamente no pueden direccionarse por programa. Toda bobina de salida tiene asociado un contacto auxiliar NA y otro NC los que pueden ser utilizados ilimitadamente dentro de un programa.


Cuando una bobina de salida se emplea como destino est prohibido su empleo en duplicado.

FPSOFT.El FPSOFT es un software que est relacionado con la programacin del PLC Matsushita FP0.En este software se crea el programa que posteriormente ser ejecutado por el PLC.

Hidrulica.La hidrulica es la parte de la fsica que estudia la mecnica de los fluidos lquidos; analiza las leyes, que rigen el movimiento de los lquidos y las tcnicas para mejorar el aprovechamiento de las aguas; se divide en hidrosttica (lquidos en reposo) e hidrodinmica (lquidos en movimiento) Aplicaciones de la hidrulica. La hidrulica es aplicada a la mecnica de fluidos e ingeniera para construir dispositivos que funcionan con lquidos por lo general agua o aceite; con el propsito de lograr convertir la energa hidrulica en movimiento y fuerza. La hidrulica resuelve problemas como el flujo de fluidos por conducto cerrado o canales abiertos y diseo de represas para embalses, bombas y turbinas. En otros dispositivos como boquillas, vlvulas, surtidores, y medidores encargados del control y de la utilizacin de lquidos. Energa hidrulica tpica. Energa que se obtiene de la cada del agua desde cierta altura a un nivel inferior lo que provoca el movimiento de ruedas hidrulicas o turbinas. La hidroelectricidad es un recurso natural disponible en las zonas que presentan suficiente cantidad de agua. Su desarrollo requiere construir canales de derivacin, represas y la instalacin de grandes turbinas con su equipamiento para generar electricidad. Todo ello implica la inversin de grandes sumas de dinero, por lo que no resulta conflictivo en regiones donde el carbn y el petrleo son baratos, aunque el coste de mantenimiento de una central trmica debido al combustible, sea ms caro que el de una central


hidroelctrica. Sin embargo, el peso de las consideraciones medio ambientales centra la atencin en estas fuentes de energa renovable. Ley de conservacin de la energa Esta ley nos dice que la energa no puede ser creada ni tampoco destruida, sin embargo, ella pasa de una forma a otra. El estado cintico de la energa La energa en estado cintico es la que est en movimiento. Ella causa movimiento cuando roca la superficie de un objeto. El estado potencial de la energa Se dice que la energa est en estado potencial cuando esta acumulada, es decir, ella est lista para usarse y esperando para entrar en accin, para transformarse en energa cintica. La energa potencial tiene la propiedad de transformarse en energa cintica por causa de su constituyente fsico o de su posicin encima de un cierto punto de referencia. Por causa de la elevacin, el agua contenida en una torre de almacenamiento es energa potencial. Ella tiene la propiedad de bajar por gravedad a la llave de agua de una residencia que est a un lugar ms bajo.

Estados de alteracin de la energa La energa potencial tiene la propiedad de ser transformada en energa cintica, y la energa cintica puede tambin ser transformada a energa potencial. El agua en la torre es energa potencial que se transforma en energa cintica hidrulica por la altura. Precisamente esta energa cintica se transforma en energa potencial a medida que se llena el vaso.

Definicin de presinPresin es la fuerza ejercida por unidad de superficie en hidrulica, la presin se expresa en Bar. La presin tambin puede expresarse en PSI (P ound Square Inches)


Herramientas.

Multitester Digital

Escuadra

Alicate

Nen

Desatornillador de cruz

PelacablesProyecto final PLC - Potencia

Cortante

Martillo

Huincha de medir

Cautn

Sierra Caladora

Pulidora

Taladro

Guantes Brocas

Sierra con marco


Mquina soldadora

Corchetera

Mscara para soldar

Carta Gantt.


Simbologa. = TODOS = Francisco y Katherine = Felipe y Pablo = Trmino del Proyecto (Todos) = Festivos o Actividades Extra Programticas = Pablo Serrano


DESARROLLO DEL PROYECTO Bitcora de Trabajo.A continuacin se presentan las actividades desarrolladas en los tiempos planificados. 21 de septiembre de 2009: Elegimos nuestro proyecto a partir de un anlisis productivo de nuestra regin, donde se destaca la agricultura por sobre otras, es por ello que seleccionamos como proyecto final un Sistema Invernadero Automatizado. Ese mismo da determinamos los materiales bsicos a utilizar para su montaje a escala. 25 de septiembre de 2009: visita pedaggica a la facultad de Ingeniera de la Universidad de Talca. 28 de septiembre de 2009: recoleccin de informacin relacionada a sistemas invernaderos y posibles componentes y materiales a utilizar. 02 de octubre de 2009: Llegada y recepcin de los materiales pedidos, se procede a revisar cada uno de ellos, y se comienza la construccin del invernadero de la parte inferior, cortando los palos, corcheteando y pegndolos con pegamento de madera. 05 de octubre de 2009: Trmino de la parte inferior del invernadero, comienzo de la parte superior del invernadero, de la misma manera que se realiz la construccin de la parte inferior. 07 de octubre de 2009: Se confecciona la torre que sostendr al recipiente con agua, se confecciona la puerta del invernadero y se conectan las caeras por donde ir el agua.-


09 de octubre de 2009: Se coloca el polietileno en todo el invernadero, los ventiladores y se empiezan a fijar las piezas en la superficie, para comenzar a cablear. 14 de octubre de 2009: Se realiza el programa del PLC. 19 de octubre de 2009: Termino del programa del PLC, y se comienza el cableado. Lo que primero se cablea, son los reles de control, y los conectores, donde se dividen las alimentaciones a utilizar (220Vac, 12Vdc, 24Vdc, Fase, Neutro). 21 de octubre de 2009: Se conectan los componentes a los reles de control (Ventiladores, Ampolleta, Motor). 23 de octubre 2009: Se termina la conexin de los componentes, y se empieza a la conexin de la PT1000, junto con el termostato. 26 de octubre de 2009: Se empieza el informe final, se modifica parte del programa realizado con anterioridad. 27 de octubre de 2009: Se trabaja en el informe final. 28 de octubre de 2009: Se revisan cada uno de los componentes, si funciona su conexin con el rel, pero de forma manual. 30 de octubre de 2009: En la maana se realiza visita a terreno a la via San Pedro de Tarapac, y posteriormente en la tarde, se corrigen los errores encontrados durante el testeo manual, y se afinan algunos detalles de esttica. 2 de octubre de 2009: Se trabaja en el informe final y se realiza la primera prueba del automatismo con el PLC, y se buscan las posibles fallas. 4 de octubre de 2009: Correccin fallas, y segunda prueba con el PLC. Funcionamiento Correcto del circuito. 5 de Octubre de 2009: Trmino informe final, y ltimos detalles del invernadero (echar la tierra).


Estructura Fsica.La maqueta, se confeccion en una base de madera de 1.22 x 70, en la cual que confeccion toda la estructura del invernadero a base de palos de 1 x 1 pulgada y una parte de su estructura con pilares ngulo. Las medidas del invernadero fueron de la siguiente forma:

Parte inferior (superficie):

Como se puede visualizar en la imagen anterior, se cortaron 4 Palos de 1 x 1 pulgada, de 65 cm, y otros 4 palos de 1 x 1 pulgada de 45 cm, los cuales fueron utilizados para hacer lo que eran todas las aristas horizontales. Ahora los palos de 1 x 1, utilizados para formar los aristas verticales, fueron cortados de 30 cm cada uno.


Parte Superior (Techo):

Como se puede observar en la imagen anterior, el techo que se hizo, fue de forma prismtica triangular regular. Esta parte de la maqueta tambin fue hecha a base de palos de 1 x 1 pulgada. Todas las aristas horizontales (a excepcin de las aristas horizontales del triangulo), miden 6.5 cm cada una. Ahora los que es la forma triangular, cada una de sus aristas mide 31 cm. Torre de agua: Esta torre de agua, sirve para sostener un recipiente de agua, el cual despus por accin de la gravedad, cae hacia la superficie, mientras la motobomba elctrica este activada. La torre fue construida a base de perfiles rectangulares. Los perfiles rectangulares son de 15 mm x 15 mm, y sus uniones son de una platina de 15 mm x 3 mm. La siguiente imagen referencial, muestra como es la torre, y cules son sus medidas.-


Como se ve en la ilustracin anterior, podemos visualizar que tiene una altura de 50 cm, y que cada uno de sus pilares verticales, miden 50 cm tambin. En la parte superior se encuentra una base o plataforma, que sirve como asiento para sostener el recipiente, esta plataforma, mide 18 cm x 18 cm.Algunas de las fotografas tomadas durante la confeccin de la maqueta.-

Invernadero

Torre de AguaProyecto final PLC - Potencia

Circuito Electrnico (sensor de humedad).Lista de Materiales:

1 Protoboard. 1 Integrado LM 555. 2 Diodos led verdes. 3 Resistecias 1K. 1 Condensador 10 uF/25V. Alambre de timbre. 1 Potencimetro. 1 Fuente del 12VDC. Circuito:

Puntas de Prueba


Funcionamiento: En el presente circuito encontramos dos puntas de prueba, las cuales deben ser enterradas en la tierra dentro del invernadero, su funcin es determinar la resistencia elctrica de la tierra; a mayor humedad en la tierra, menor resistencia, lo que conlleva al parpadeo de ambos leds verdes (nos indican que la tierra est lo suficientemente hmeda), sin embargo si la tierra est seca, mayor resistencia, lo que conlleva al encendido permanente slo de un led verde, en ese momento se debe accionar la moto-bomba para humedecer la tierra. 1 Caso: Tierra seca, alta resistencia entre las puntas de prueba enterradas en la tierra, se enciende slo un led verde, se recomienda el regado.

Alta resistencia

2 Caso: Tierra hmeda, baja resistencia entre las puntas de prueba enterradas en la tierra, parpadean ambos leds verdes, no es necesario regar.


Baja resistencia

Circuito Hidrulico.Lista de materiales:

Caera de PVC. Vinilit. 2 codos de PVC 1 T de PVC. 2 Tapones de PVC. 4 Goteadores regulables. 1 Bidn de 2 litros. 1 Reduccin de PVC (40mm a 20mm). 1 Reduccin de PVC (32mm a 20mm). 1 Unin brida de PVC (20mm) 1 Moto-bomba de Lavadora automtica (220VAC).


Funcionamiento: El agua utilizada para regar nuestro invernadero, es depositada en un bidn plstico de 2 litros, el cual se ubica en una altura superior, similar a las copas de agua rurales, aprovechndose as la energa potencial obtenida por el agua, a la baja de sta agua, se encuentra una moto-bomba de lavadora automtica, su funcin es dar presin al fluido lquido para que este sea depositado en el suelo del invernadero por medio de los goteadores regulables. En la figura de la derecha se muestra en funcionamiento la motobomba de la lavadora automtica, la cual da la presin necesaria al fluido lquido para que este sea rociado en el suelo del invernadero, por medio de los goteadores regulables.

Imgenes:


Programa del PLC.Para hacer la automatizacin del invernadero, ocupamos el PLC Matsushita, el cual lo conectamos de la siguiente forma para poder realizar la automatizacin:

En donde:Entra da Qu es?


X0 X1 X3 X5 X6

Partida General Parada General Pulsador Puerta Termostato Pulsador Motobomba elctrica de lavadora Salid a Y0 Y1 Y2 Y4

Qu es? Ventilador Ampolleta Motor Motobomba Electrica de lavadora

Al activar manualmente el contacto X0, le damos la energa todo el circuito, dejndolo listo para que entre en accin. Automticamente, X5 se abrir o cerrara, ya que este depende de la PT1000, la cual enva al termostato, la temperatura que hay en el ambiente, y le dice si hay variaciones de ella. Al haber una alta temperatura, se activa el ventilador, y al haber una baja temperatura, se activa la ampolleta que simula la fuente calefactora. El pulsador X3, al ser presionado, alimenta R1, el cual hace que se enclave y energice el T0, y como uno de sus contactos est conectado N.C con una salida, tambin se energiza inmediatamente. Al transcurrir 15 segundos, el temporizador cambiar sus contactos, abriendo el que estaba cerrado, y por lo cual se desernergizar la salida Y2, es decir se detendr el motor. El pulsador X6, lo que hace, es activar manualmente el riego del invernadero, Cuando pulsamos X6, se alimentar R2, enclavndose y alimentando la salida Y4,la cual est conecta en serie a un contacto cerrado de T1, T1 al ser alimentado, empezar la cuenta de 10 segundos, y al finalizar la cuenta, el temporizador cambia sus contactos, por lo cual el contacto cerrado que se encontraba en la lnea de la salida Y4, se abrir, por lo tanto se desenergizar Y4, cortando el flujo de agua.


Funcionamiento.El funcionamiento del invernadero automatizado, puede dividirse en tres partes: Temperatura: el control de la temperatura al interior del invernadero se realiza por medio de una PT1000, la cual est conectada al termostato, la PT1000 se encarga de determinar la temperatura existente al interior del invernadero, sta medicin es enviada al termostato, que nos la muestra digitalmente y adems nos permite seleccionar una temperatura, si la temperatura existente en el invernadero es diferente, el termostato cambia un contacto conectado a la entrada X5 del PLC, que acciona una ampolleta de 150W si la temperatura baja de la determinada previamente, o si no por medio de dos ventiladores se baja la temperatura interna del invernadero. As funciona cclicamente, para mantener una temperatura lo ms cercana a la predeterminada en el termostato


Puerta: para automatizar al mximo nuestro invernadero decidimos que la puerta creada sea abierta con tan slo presionar el pulsador X3, que pondr en movimiento al motor abrindose la puerta y el cerrado de sta se ha configurado por un temporizador interno, despus de cierto tiempo programado, el motor ser desenergizado y la puerta se cerrar automticamente, por fuerza de gravedad.


Humedad: nuestra primera idea era utilizar nuestro sensor de humedad como la entrada para el accionamiento de la moto-bomba, lamentablemente no encontramos la forma de adaptarlo con los recursos que poseamos, por ello decidimos dejar nuestro sensor de humedad, pero tan slo con indicadores luminosos de la humedad en la tierra; recordar que si ambos leds verdes pestaeaban, la tierra esta hmeda, sin embargo si slo uno de los diodos esta encendido, eso nos indica que la tierra est seca, por lo que debemos regar, y eso lo realizamos presionando X6, que nos activa por medio de un rel la moto-bomba, la cual regar por un tiempo predeterminado desconectndose gracias a un temporizador interno.


Conclusin.En este informe fue presentada la informacin recopilada del proyecto realizado para el rea tcnica de electrnica, especficamente de dos mdulos, Mantenimiento y operacin de equipos de control electrnicos de potencia y Operacin, y el modulo programacin de sistemas de control con controladores lgicos programables, con lo cual fue posible abarcar conocimientos de estas ramas, y no solo esto porque tambin fueron aplicados conocimientos de electricidad e hidrulica, subsectores impartidos dentro de la misma especialidad, lo cual facilita el trabajo y logro de los objetivos gracias a estos diversos aprendizajes. Ante el esfuerzo desplegado por lograr realizar el proyecto este fue concretado en su totalidad, lo cual permiti afianzar conocimientos y adquirir nuevos aprendizajes muy enriquecedores para los integrantes del grupo. Dentro de los nuevos conocimientos se encuentra uno muy atpico al tema de la electrnica, especficamente el invernadero. El invernadero es un lugar en donde se busca crear un microclima especfico para un tipo de plantacin, crear un espacio propicio para el cultivo y mantenimiento de los vegetales plantados, con esto mejorar la productividad y obtener resultados satisfactorios que justifiquen la creacin de un invernadero de plantaciones fuera de su poca habitual. Para este proyecto la creacin de un invernadero automatizado se justifica, ya que al encontrarse poca intervencin humana los sembrados lograran con mayor facilidad su desarrollo a una temperatura y humedad estable que satisfaga las necesidades correspondientes a lo que se desee cultivar, llevar a cabo esto significa una tareaProyecto final PLC - Potencia

acompaada de varias reas de la electrnica, ya que se ponan en juego las distintas teoras y aprendizajes logrados, y no tan solo esto, porque tambin se desarrollan ciertas habilidades, como es posible apreciar la resolucin de problemas y el trabajo en equipo que se lleva a cabo durante toda la realizacin del proyecto. Una de las tantas reas aplicadas es la hidrulica, la utilizacin de los conceptos de esta es de vital importancia para lograr un regado correcto en el invernadero, sin este es imposible mantener la humedad y por lo tanto no se le brindaran las condiciones ideales que las plantas requieran dentro del invernadero, esta problemtica comenz a ser resuelta gracias a una pequea motobomba elctrica reciclada de una lavadora, la cual cumple como funcin impulsar al agua para que salga por el sistema de riego, el cual ha de ser activado idealmente por el plc, de forma automtica cuando ya no se detecte humedad en el espacio del invernadero, pero en este caso, por problemas del circuito de deteccin de humedad no fue posible lograr esto de forma autnoma, y fue necesario darle la orden desde el mismo PLC con un pulsador para simular la seal que debiese llegar del circuito de humedad. El agua a de caer desde una altura, para esto se coloco una especie de torre de agua con una pequea copa de materiales reciclados, que contena dicho liquido en estado potencial, y una vez alimentada la motobomba el agua pasaba a estado cintico, comportamientos conocidos en el mbito de la hidrulica y que determina el comportamiento de los lquidos. Dejando la hidrulica de lado, tambin se tuvo que solucionar el problema de cmo censar la temperatura para mantenerla en el rango que corresponda, esto se realizo con un termostato electrnico y la conocida sonda Pt1000, utilizando su modelo universal, el cual censa desde 0 a 100 C, lo cual satisfaca nuestra necesidad. Cuando ya se haya decidido la temperatura que se requiere, es necesario instalar elementos que cumplan la funcin de mantener aquella temperatura, para esto fueron colocados dos ventiladores de computador reciclados, con el fin de disminuir la temperatura cuando esta traspasara la temperatura programada en el termostato. Para subir la temperatura, se coloco una ampolleta, aunque idealmente se hubiese deseado tener una resistencia calefactora, pero por falta de recursos se decidi por la ms econmica que sera la de generar calor con una simple bombilla de unos 150W. Aquella ampolleta ha de estar encendida cuando la temperatura no se exceda de la programada, en pocas palabras permanece activa hasta que los ventiladores entren a funcionar por una temperatura ms alta de la que se necesita. Los ya nombrados ventiladores entran en funcionamiento al momento en que el termostato enva una seal continua por estar encima de la temperatura indicada, la cual dejara de ser enviada al momento de que la temperatura logre bajar de nuevo y con esto inevitablemente la calefaccin se encender nuevamente. Mantener la calefaccin siempre encendida genera un consumo extra que podra haber sido evitado si el termostato hubiese tenido todas sus funciones en buen estado, ya que de dos programaciones que se le podan realizar solo una funcionaba como corresponda y la otra no arrojaba ningn tipo de seal en su salida.


Por otra parte buscando automatizar aun ms el invernadero, se le ha agregado una puerta que funciona automticamente, esta funciona por medio del PLC, el cual le enva la energa que necesita y entra a funcionar hasta que queda arriba por unos segundos, y luego baja para quedar cerrado nuevamente el invernadero, no fue posible dejar la puerta de manera permanente arriba, no se encontr una solucin permanente para esto, por lo tanto se tomo la decisin de que solo estuviese un tiempo energizado el motor, lo suficiente para apreciar el interior del invernadero y luego ser cerrado para no modificar la temperatura y el estado general de las plantas que pueda contener en el interior este invernadero. Ante la problemtica de cmo alimentar cada uno de estos componentes, en donde la mayora funcionaban con 12 volts, se instalaron rels de 24 a 12 volts, esto es as porque el PLC entrega en su salida 24 volts continuos, esto conectado de forma directa a los componentes se pone en riesgo el PLC propiamente tal y los dispositivos pudiesen resultar quemados. Al rel se le entregan aquellos 24 volts a la bobina que este tiene, al ser esta alimentada cambia sus contactos de estado y cierra aquellos que estaban abiertos, y los alimenta con 12 volts que son entregados por una fuente que debe ser instalada para ser utilizada con este fin. El PLC utilizado (Matsushita) presento un funcionamiento muy adecuado con el programa cargado, solo generando pequeos problemas que fueron resueltos a la brevedad, pero fuera de esto todo fue como estaba planeado y no presento otros inconvenientes. Una vez logrado todo esto y teniendo en funcionamiento toda la circuitera se realizaron las pruebas de rigor, se procedi a colocar agua en la fuente y se comprob que todo funcionaba como se esperaba, dndose como logrado el proyecto y listo para ser presentado en donde se requiera, ya que como aplicacin al ser llevado a escalas de mayores dimensiones (reales) los principios son los mismos y por ende los resultados tambin. Para finalizar, destacar que esta novedosa experiencia fue muy beneficiosa para todos los integrantes del grupo, se obtuvieron nuevos conocimientos, se lograron nuevas perspectivas acerca de la potencialidad que ofrece la electrnica, y que es posible apreciar que la electrnica es aplicable a diversas reas de las necesidades humanas, como en este caso el de los cultivos en microclimas creados por el hombre, en donde la electrnica ayuda a facilitar las tareas al hombre y permite abaratar costos y lograr mejores resultados.


Bibliografa.

Cuaderno del mdulo Electrnica, 3A - 2008.

Cuaderno del mdulo Neumtica e Hidrulica, 4A 2009. Cuaderno del mdulo PLC, 4A 2009.

Cuaderno del mdulo Control Elctrico, 4A 2009.

Webgrafa.

www.monografias.com www.automatas.org

Softwares utilizados.


FPSOFT para Windows. Zelio Soft. Electronic Workbench. ECG Semiconductor Search.

Apndice Tcnico. PT1000:


LM555:





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