Telemedición

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INSTITUTO TECNOLOGICO DE ZACATEPEC

PUESTA EN MARCHA DE SISTEMAS DE TELEMETRIA PARA LA MEDICIÓN REMOTA DE SISTEMAS DE REDES

HIDRÁULICAS

MEMORIA DE RESIDENCIA PROFESIONAL

OPCION X

QUE PARA OBTENER EL TITULO DE:

INGENIERO EN ELECTROMECANICA

PRESENTA

VACLAV ZELENKA VON SHONBACH LLANAS

ZACATEPEC, MORELOS MAYO 2006

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Índice 1.- Resumen 62.- Descripción de lugar 62.1.- Lugar de residencia 62.2.- Localización 62.3.- Logo 62.4.- Giro principal de la empresa 72.5.- Fundación de la empresa 72.6.-Filosofía de la empresa 72.7.- Proveedores 72.8.- Productos que ofrece 72.9.- Servicios que ofrece 72.10.- Clientes 102.11.- Organigrama de la empresa 103.- Desarrollo del proyecto 103.1.- Descripción del área de trabajo

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3.2.- Objetivo general 103.3.- Objetivo especifico 113.4.- Introducción 113.5.- Justificación 173.6 alcances 173.7.- Limitaciones 173.8.-Fundamentos teóricos 174.- Descripción de actividades realizadas

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5.- Resultados 696.- Conclusiones 827.- Bibliografía 83

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Lista de figuras Fig. 1.0 diagrama del Sector-matic 13Fig. 1.1 Especificaciones del Sctor-matic 14Fig. 1.2 El producto 15Fig. 1.3 Diagrama de operación 16Fig. 1.4 Transmisor piezoeléctrico 20Fig. 1.5 Tubo annubar 21Fig. 1.6 Transmisor ultrasónico 22Fig. 1.7 Medidor de presión diferencial 22Fig. 1.8 Diferencia de presión 23Fig. 1.9 MOSCAD L. 29Fig. 1.10 Especificaciones del transmisor de presión Endress + Hauser

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Fig. 1.11 Endress + Hauser Cerabar T 33Fig. 1.12 AMETEK 88C 34Fig. 1.13 FlowLine MiniMe 35Fig. 1.14 Especificaciones del transmisor de presión Endress + Hauser

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Fig 1.15 Endress + Hauser Cerabar T 37Fig. 1.16 OMEGA 38Fig.1.17 Válvula de control de flujo 700 series control valves

40Fig.1.18 Especificaciones del radio motorola pro 5150

40Fig. 1.19 Transmisor del radio motorola pro 5150

41Fig. 1.20 Receptor del radio motorola pro 5150 41Fig.1.21 Motorola Pro 5150 42Fig. 1.22 Medidor de potencia serie pm 130 SATEC

43Diagrama 1.- Arreglo general del equipo

44Diagrama 2.- Fuente de poder supresor y batería 45Diagrama 3.- Módulo CPU 46Diagrama 4.- Módulo mixed I/O 47

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Diagrama 5.-Módulo 24DI & 8DO 48Diagrama 6.- Selectores del sistema 49Diagrama 7.- Alimentación eléctrica y tablilla de conexiones 50Diagrama 8.- Medidor de parámetros eléctricos 1 51Diagrama 9.- Medidor de parámetros eléctricos 2

52Diagrama 10.- Contactares de paro, arranque y retroaviso bomba 1

53Diagrama 11.- Contactores de paro, arranque y retroaviso bomba 2 54Diagrama 12.- Transmisores 55Diagrama 13.- Diagrama elemental, conexiones en arrancador 56Diagrama 14.- Diagrama elemental, conexiones de arrancador

57Diagrama 15.- Distribución de componentes y conduit

58Fig. 2.0 Válvula de control hidráulico Bermad instalada en el sitio

60Fig. 2.1 UTR en operación 61Fig. 2.2 Caseta de rebombeo, Acapulco, Gro.

62Fig.2.3 especificaciones de los equipos 63Fig.2.4 Equipo de bombeo 65Fig. 2.5 UTR instalada en un tanque de Acapulco 65Fig. 2.6 Instalación de transmisores de presión

67Fig.2.7 Instalación de transmisor de nivel (ultrasónico) 67Fig.2.8 Funcionamiento del medidor de potencia SATEC

68Fig. 2.9 Despliegue en pantalla del proyecto en operación desde la central

69Fig. 3.0 Gráfica en modo monitor de la válvula de control hidráulico Bermad en una posición fija

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Fig. 3.1 Gráfica de válvula de control hidráulico Bermad funcionando

71Fig. 3.2 AHORRO DE 6478 M3 = 17% 71Fig. 3.3 parámetros eléctricos pozo 1 Matilde

72Fig. 3.4 Datos del motor 73Fig. 3.5 Consumo de energía 74

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Fig. 3.6 Horas de operación por semana 74Fig. 3.7 Costo de energía en sistemas de bombeo operando en hora punta y horario de invierno

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Fig. 3.8 Costo de energía en sistemas de bombeo operando en hora no punta y horario de invierno

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Fig. 3.9 Costo de energía en sistemas de bombeo operando en hora punta y horario de verano

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Fig. 3.10 Costo de energía en sistemas de bombeo operando en hora no punta y horario de verano

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Fig. .3 11 Nivel y presiones de caseta de bombeo Acapulco, Gro.

79Fig. 3. 12 Desplegado en pantalla de Caseta de rebombeo Acapulco, Gro.

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1.- Resumen En este reporte se describen las actividades realizadas durante la residencia profesional, realizada en la empresa llamada “Ingeniería Computacional Para El Ser Humano, SA de CV.”, ubicada en Cuernavaca, Mor. El giro de la empresa es la automatización, diseño e implementación de sistemas de monitoreo. La residencia profesional se realizó en las instalaciones de la empresa y también en dos ciudades, las cuales fueron: la Ciudad de México y Acapulco, Gro, en donde se desarrollaron y pusieron en marcha proyectos de automatización. Las actividades realizadas por el alumno enfocado en su proyecto denominado “puesta en marcha de sistemas de telemetría para la medición remota de sistemas de redes hidráulicas” consistieron en la adquisición de datos y control, instalación de equipo, pruebas, puesta en marcha del proyecto. Las actividades estuvieron presentes en los sitios remotos de trabajo tales como: pozos de extracción de agua potable, tanques, rebombeos y redes hidráulicas potables.

2.- Descripción del lugar de residencia 2.1.- Lugar de residencia: Ingeniería Computacional para el Ser Humano SA. De CV.

2.2.- Localización: Paseo del conquistador 309, Col Maravillas, 62230 Cuernavaca, Morelos. 2.3.- Logo:

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2.4.- Giro principal de la empresa: Especificación, diseño e implementación de sistemas de monitoreo y control (Sistemas SCADA). 2.5.- Fundación de la empresa: Fundada en el año de 1989. 2.6.-Filosofía de la empresa: Brindar un servicio de calidad y la mejor tecnología en beneficio del Ser Humano. 2.7.- Proveedores: Motorola, Axeda, ABB, Endress + Hauser, AMETEK, Flow line, Omega. 2.8.- Productos que ofrece: Sector-matiC, Hidro-matico, Agua-logger, Automatización Total, Mos1water, Scada-ich, Pz-tk. 2.9.- Servicios que ofrece:

• Consultoría para la definición de requerimientos y planteamientos de proyectos.

• Desarrollo de especificaciones. • Ingeniería básica y de detalle. • Suministro de instrumentos, equipo de control y comunicaciones de

monitoreo y control, unidades terminales remotas, equipo y programas de cómputo. En general todos los implementos de insumos requeridos. para la automatización.

• Instrumentación. • Desarrollo de programas especiales. • Documentación. • Puesta a punto de comunicaciones (redes amplia y local).

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• Instalación y obra. • Configuración. • Puesta en marcha. • Pruebas. • Capacitación. • Soporte técnico. • Mantenimiento y proveeduría de refacciones.

2.10.- Clientes:

Agua de Hermosillo (antes COAPAES Hermosillo)

SIAPA - Sistema Intermunicipal de Agua Potable y Alcantarillado (Jalisco)

DGCOH - Dirección General de Construcción y Operación Hidráulica

(México, D.F.)

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JMAS - Junta Municipal de Agua y Saneamiento de Cd. Juárez

CFE - Comisión Federal de Electricidad

LyF - Luz y Fuerza del Centro

PEMEX - Petróleos Mexicanos

ICE - Instituto Costarricense de Electricidad

CEL - Comisión Ejecutiva Hidroeléctrica del Río Lempa (El Salvador)

MOTOROLA INC.

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2.11.- Organigrama de la empresa

3.- Desarrollo del proyecto

3.1.- Descripción del área de trabajo:

El área en que se estuvo trabajando esta enfocada principalmente:

• Recopilación de datos del proyecto (datos físicos). • Planteamiento o conocimiento del problema. • Reconocimiento del sitio del proyecto • Evaluación y solución del problema. • Desarrollo del proyecto • Puesta en Marcha.

3.2.- Objetivo general El objetivo general de este proyecto es implementar un sistema automático en redes hidráulicas. Para mejorar la distribución de agua potable en la

Dirección General Ing. Humberto González Ruiz

Administración General

Ing. Vicente Javier Mariela Marino

Gerencia de Telemetría y control.

Ing. Antonio Rosciano Lara

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Ciudad de México (DF) y ahorro de energía en horas pico en Acapulco, Gro. El objetivo general de un proyecto de estas características, es proveer soluciones a cualquier tipo de problema, automatizando e implementando sistemas de control y monitoreo, conjugando de manera integral instrumentación, sistemas de hardware y software, los sistemas de control, sistemas de comunicación, sistemas informáticos para un aprovechamiento eficiente de todos los recursos, así como el recurso humano operador de los sistemas. 3.3.- Objetivo especifico: El objetivo es proporcionar una solución a los problemas inherentes en la red hidráulica e implantar un servicio eficiente para disminuir costos, evitar fugas, derrames en tanques y lograr una buena distribución del agua en todo momento. Una solución para esta tipo de problemas específicos es el desarrollo de sistemas de automatización, telemetría y control en las redes de captación, extracción y distribución de agua potable a nivel estatal y municipal mediante Controladores Lógicos Programables (PLC´s) por medio de UTR´s (Unidades Terminales Remotas). Que regulan de acuerdo a los parámetros preestablecidos, las presiones y/o caudal (gasto); por medio de apertura o cierre de válvulas solenoides, arranque y paro de bombas, controladas por transmisores de nivel en tanques, cárcamos, etc. y transmisores de gasto o flujo. 3.4.- Introducción:

En nuestros días los mantos acuíferos han disminuido notablemente y parte de la población sigue pensando que el agua es un recurso natural ilimitado sin ningún costo y no se dan cuenta del gasto y del trabajo que implica el llevar este líquido a su destino. Hoy en día uno de los mayores problemas en algunas poblaciones es el suministro inadecuado y no eficiente del agua, esto se debe a la mala planeación, mal estado de las redes hidráulicas como son fugas o derrames, también la falta de infraestructura y mantenimiento, el alto costo de la energía eléctrica, la falta de capacitación del personal encargado de la operación de los sistemas.

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Todos estos problemas son resultado de una falta generalizada de previsión y crecimiento demográfico desproporcionado lo cual hace que la red actual no se adecue a estas necesidades, también la falta de mantenimiento de redes y equipos. También hay que considerar que hay zonas en las no se proporciona este servicio por falta de recursos, en otras se proporciona pero no lo pagan, también hay zonas en las que hay un consumo en exceso pero debidamente pagado, y un consumo industrial controlado y correctamente recaudado. Se han invertido grandes sumas de dinero haciendo campañas publicitarias para concientizar a la gente, pero debido a que los resultados se ven a largo plazo con las generaciones en desarrollo y no se han obtenido respuestas como se esperaban, se ha buscado una solución en el ramo de ingeniería las cuales se han desarrollado y aplicado favorablemente. Los sistemas de distribución del agua potable están presentes en todas las áreas pobladas, con algún nivel de automatización en la mayoría de los sistemas, ya sea para controlar o monitorear la operación de las redes. La distribución del agua potable puede hacerse mas efectiva y menos costosa utilizando sistemas de monitoreo y control remotos en el suministro, almacenamiento, distribución y bombeo del vital liquido. En la actualidad las redes de distribución presentan una serie de complicaciones en su operación debido a factores como: grandes longitudes, diferencias de niveles o cotas de terreno, concentraciones de población extensas, diferencias en los materiales de la tubería, etc. Dichos factores aunados a la escasez de agua han traído como consecuencia el que se establezcan nuevos criterios en las topologías de las redes de distribución siendo uno de ellos la sectorización o división en pequeñas subredes. En la sectorización se emplean válvulas de control hidráulico. Ya sea para mantener la presión o el flojo de acuerdo a lo necesario en la zona de influencia o distribución. Debido a los rangos de presiones y/o flujos son muy amplios, esto es, desde ausencia de agua y presión hasta excesos o limites extremos; se requiere contar con un elemento que pueda realizar el manejo de la(s) válvula(s) utilizadas en la sectorización.

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---- = Caudal ---- = Presión

Fig. 1.0 diagrama del Sector-matic

El Sector-matiC es un controlador de presión o flujo para la operación local y/o remota de válvulas de sectorización empleadas en las redes de distribución. Características del Sector-matiC

• Medir presión y flujo de entrada a los sectores de distribución

• Reducir y sostener la presión de entrada al sector a un punto de ajuste o en función de una tabla horaria de presiones preestablecida

• Controlar el flujo de entrada al sector a punto de ajuste o en función

de una tabla horaria de flujo preestablecido.

• Detectar flujos por arriba del máximo establecido que pudieran ser ocasionados por fugas dentro del sector, para que de manera

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automática se haga el cierre y se notifique la alarma a un centro de control.

• Tener acceso directo a las presiones y flujos de los sectores vía una

red de comunicación inalámbrica, de tal manera que se tengan los datos de operación de la red de distribución en tiempo real y se generen los reportes en forma automática para la toma de decisiones

• Proteger la infraestructura de la red de distribución al operarla bajo

parámetros nominales.

Especificaciones del Sctor-matic

Modulación de válvula. Electrónico con actuador hidráulico y solenoide

Modulación por: a. presión b. flujo c. presión/flujo

Medición de presión Sensor de presión manométrica: * aguas arriba. * aguas abajo.

Medición de caudal a. vía 4-20mA. b. Pulsos. c. Digital RS-232/485

Datalogger 32,000 muestras con frecuencia configurable.

Reloj Interno de tiempo real. Comunicación a. GSM/GPRS

b. MODEM telefónico 2400 bps c. Radio VHF/UHF d. Serial RS-232 e. Ethernet (TCP/IP)

Alimentación a. Batería

b. 110 Vac + batería c. Panel solar + batería.

Gabinete Metálico NEMA 4/12 * Capacidad de operar una segunda válvula.

Fig. 1.1 Especificaciones del Sctor-matic

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Fig 1.2 El producto El Sector-matiC es un controlador compuesto por UTR (Unidades Terminales Remotas), transmisores y válvulas. Las UTR´s están conformadas por: MOSCAD (PLC) seleccionado, relevadores, gabinete, clemas con porta fusible, clemas sencillas, batería, antena, conductores. Todas las UTR´s recaban información mediante sus instrumentos, los cuales ya fueron calculados y diseñados previamente. Ésta información es enviada a un sistema Central “Control Central” (C. C.), mediante enlaces de tipo cable de red, cable lineal, radio frecuencia en frecuencia libre o de espectro disperso, o mediante la radio frecuencia de la dependencia, entre otros medios. Para poder utilizar esta información, así como su interpretación y también hacer el control de los equipos remotos, es necesario operar un computadora central con un sistema de software de alta seguridad, confiable y de fácil manejo para el usuario, así como el control y restricción de parámetros y controles por parte de personal especializado. En esta empresa se tiene un control completo en sus últimas versiones del

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sistema SCADA, el cuál tiene una relación directa con los protocolos de comunicación de los sistemas Motorola en envío de datos. En forma didáctica explicaremos que los sistemas remotos son controlados por un PLC con una aplicación propia que le da autosuficiencia local para operar y tomar decisiones programadas. La mayor parte de los desarrollos se hacen con equipo marca Motorola. Estos equipos controlan otros equipos PLC que le entregan información mediante puertos de comunicación con los que cuenta el PLC Maestro (mismos que se describirán a detalle más adelante), una vez recopilada y almacenada esta información en tablas de bases de datos, se procesa y se accionan salidas de control en base a los valores dados. Solo la información requerida por el usuario y la que el sistema central necesita, es enviada mediante bloques de información que en área de comunicaciones se llaman tramas de información pues contienen codificados bloques de bytes. y que se envían por medio de “drivers” preestablecidos por el fabricante del PLC Motorola. En el sistema central el software de aplicación SCADA ayuda a recibir y utilizar esta información en sus diversas aplicaciones y utilerías. El sistema esta conformado de forma integral y mediante el acceso sencillo de gráficos y ventanas ayudan a la obtención de reportes, gráficas de comportamiento, visualización de sitios remotos, estados de operación, control de equipos, generación de alarmas, etc.

El Usuario, en sus diversos Niveles, puede tener un control del Equipo de forma básica, como son sólo arranques y paros de equipos, hasta forma más especializada como son modificación de parámetros de operación, control de válvulas especiales, puntos de ajuste para compuertas, dosificadoras, control de flujo, exploración de sitios, ajustes de niveles, ajustes de horas de operación, condiciones y permisivos de operación, entre otros más.

Fig. 1.3 Diagrama de operación

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3.5.- Justificación:

El propósito de estos proyectos es brindar una buena distribución en todas las redes de agua potable, como también el ahorro de energía, eficiencia de equipos, buen manejo de sistemas, capacitación de personal, aprovechamiento de las condiciones naturales.

3.6.- Alcances: Un proyecto de esta magnitud hablando en términos de ingeniería puede tener el alcance que queramos ya que la capacidad de los sistemas SCADA es demasiado amplia y no nos limita en absoluto. Así pues se puede llegar a automatizar por completo la red hidráulica potable de la mayoría de las ciudades.

3.7.- Limitaciones: Básicamente la única limitación es el presupuesto destinado para el desarrollo de proyectos vanguardistas debido entre otras cosas a problemas políticos y burocráticos que afectan nuestro país, además la poca capacidad para justificar el presupuesto y si se logra conseguir no tienen el perfil para desarrollar este tipo de proyectos o están dedicados a la operación diaria del sistema y no disponen de tiempo para el proyecto y terminan por improvisar. Actualmente el equipo es viejo y sufre de fallas en tuberías, bombas, válvulas tanques, arrancadores, etc. por lo que ocasionalmente puede provocar problemas en la operación óptima del sistema. Tecnológicamente hablando no hay limitación alguna, ya que se cuenta con todos los instrumentos y equipos necesarios para adecuarse a cualquier necesidad requerida.

3.8.-Fundamentos teóricos: Cuando hablamos de un sistema de automatización y telemetría, debemos conocer cada uno de los elementos de los cuales esta conformado un equipo, Así como los conceptos básicos para tener un panorama amplio de cómo esta conformado el sistema.

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Automatización:

La automatización es un sistema donde se trasfieren tareas específicas, realizadas habitualmente por operadores humanos a un conjunto de elementos tecnológicos.

Un sistema automatizado consta de dos partes principales:

La Parte Operativa: es la parte que actúa directamente sobre la máquina. Son los elementos que hacen que la máquina se mueva y realice la operación deseada. Los elementos que forman la parte operativa son los accionadores de las máquinas como motores, cilindros, compresores, captadores como fotodiodos, finales de carrera, etc. La Parte de Mando: suele ser un autómata programable (tecnología programada), aunque hasta hace poco se utilizaban relés electromagnéticos, tarjetas electrónicas o módulos lógicos neumáticos (tecnología cableada). En un sistema de fabricación automatizado el autómata programable esta en el centro del sistema. Este debe ser capaz de comunicarse con todos los constituyentes de sistema automatizado. Telemetría: En ingeniería, el uso de equipos eléctricos o electrónicos para detectar, acumular y procesar datos físicos en un lugar, para después transmitirlos a una estación remota donde puedan analizarse y almacenarse. El equipo utilizado en cualquier sistema de telemetría debe ser capaz de medir una magnitud física, producir una señal que pueda modificarse de alguna manera para transportar los datos medidos y transmitir esa señal codificada por algún tipo de canal de transmisión. El equipo receptor debe ser capaz de decodificar la señal y de mostrarla en algún formato adecuado para su análisis y almacenamiento.

Datos técnicos Transmisores: Son instrumentos que captan la variable de proceso y la transmiten a distancia a un instrumento receptor indicador, registrador, controlador o una combinación de estos.

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Existen varios tipos de señales de transmisión: neumáticas, eléctricas, digitales, hidráulicas y telemétricas. Las más usadas en la industria son las tres primeras. Los transmisores electrónicos son generalmente de equilibrio de fuerzas; consisten en su forma más sencilla en una barra rígida apoyada en un punto sobre la que actúan dos fuerzas de equilibrio.

La fuerza ejercida por el elemento mecánico de medición (tubo Bourdon, espiral, fuelle...)

La fuerza electromagnética de una unidad magnética. El desequilibrio entre estas dos fuerzas da lugar a una variación de posición relativa a la barra excitando un transductor de desplazamiento tal como un detector de inductancia o un transformador diferencial. Un circuito oscilador asociado con cualquiera de estos detectores alimenta una mitad magnética y la fuerza generada reposiciona la barra de equilibrio de fuerzas. Se completa así un circuito de realimentación variando la corriente de salida en forma proporcional al intervalo de la variable del intervalo del proceso. Estos instrumentos, debido a su constitución mecánica presentan un ajuste del cero y del alcance complicado y una alta sensibilidad a vibraciones. Su precisión es el orden del 0.5-1% Los transmisores eléctricos que son los que se emplean es nuestros proyectos generan la señal estándar de 4-20 mA c.c a distancias de 200m a 1 Km., según sea el tipo de instrumento transmisor. Todavía pueden encontrarse transmisores que envían señales 1-5 mA c.c., 10-15 mA c.c., 0.5 mA c.c., 1-5 mA c.c., 0-20 mA c.c., 1-5 V c.c., utilizados anteriormente a la normalización a la señal indicada de de 4-50 mA c.c. La señal 1-5 V c.c., es útil cuando existen problemas en el suministro electrónico. De todos modos, basta conectar una línea de 250 ohms para tener una señal electrónica de 4-20 mA c.c. La señal electrónica de 4-20 mA c.c. tiene su nivel suficiente y de compromiso entre la distancia del equipo y la robustez del equipo. Al ser contínua y no alterna elimina la posibilidad de perturbaciones, está libre de corrientes parásitas y emplea solo dos hilos que no precisan blindaje.

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Tipos de transmisores de presión utilizados en el proyecto Transmisores piezoeléctricos Son elementos piezoeléctricos cristalinos que, al deformarse físicamente por la acción de la presión, generan una señal eléctrica. Dos materiales típicos en los transmisores piezoeléctricos son el cuarzo y el titanio de bario, capaces de soportar temperaturas del orden de 150°C en servicio continuo y de 230°C en servicio intermitente. Son elementos ligeros, de pequeño tamaño y de constitución robusta. Su señal de respuesta a una variación de presión es lineal y son adecuados para medidas dinámicas, al ser capaces de respuestas fercuenciales de hasta un millón de ciclos por segundo. Tienen la desventaja de ser sensibles a los cambios de temperatura y de experimentar deriva en el cero y precisar ajuste de impedancias en caso de fuerte choque. Asimismo, su señal de salida es relativamente débil por lo que precisan de amplificadores y acondicionadores de señal que pueden introducir errores en la medición

Fig 1.4 Transmisor piezoeléctrico

Tipo de transmisor de caudal utilizado en el proyecto Tubo annubar Es una innovación del tubo pitot y consta de dos tubos, el de presión total y el de presión estática. El tubo que mide la presión total esta situado a lo largo de un diámetro transversal de la tubería y consta de varios orificios de posición crítica determinada por computador, que cubren cada uno la presión total en un anillo de área transversal de la tubería. Estos anillos tienen áreas iguales. En tuberías de tamaño mayor que 1” se dispone en el interior del tubo otro que promedia las presiones obtenidas en los orificios.

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El tubo que mide la presión estática se encuentra detrás del de presión total con su orificio en el centro de la tubería y aguas abajo de la misma. En el tubo annubar es de mayor precisión que el tubo pitot, del orden del 1%, tiene una baja perdida de carga y se emplea para la medida o grandes caudales de líquidos y de gases.

Fig. 1.5 Tubo annubar

Tipo de transmisor de nivel utilizado en el proyecto Transmisor ultrasónico

Transmite pulsos de ultrasonido, los cuales se reflejan en la superficie del medio. Un microprocesador calcula la distancia recorrida. Este microprocesador filtra y suprime posibles fuentes de interferencia como bordes de soldadura, rebordes que actúan como objetivos fijos, ménsulas, escaleras, etc. Los cambios en la velocidad del sonido ocasionados por variaciones de temperatura se compensan automáticamente, no así los que se producen por estratificación de vapores.

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Fig. 1.6 Transmisor ultrasónico

Los medidores de presión diferencial: Tienen en este campo muchos usos digamos que se pueden utilizar para medir presión, caudal y nivel debido al principio utilizado.

Fig. 1.7 Medidor de presión diferencial

Expresión general: La deducción de la expresión que relaciona al flujo de los fluidos incompresibles q con la presión diferencial es una restricción.

(P1 - P2)

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Fig. 1.8 Diferencia de presión

Circulación de fluidos en una tubería (Ec. de Bernoulli)

( P1 + ρgh1 +(ρv21/2) = P2 +ρgh2 +(ρv2

2 /2) )

La Ec. que se obtiene es la siguiente:

( )22120 PPgAKq −=

ρ

El término sensor se refiere a un elemento que produce una señal relacionada con la cantidad que está midiendo. Por ejemplo, en el caso de un elemento para medir temperatura mediante resistencia eléctrica, la cantidad que se mide es la temperatura y el sensor transforma una entrada de temperatura en un cambio de resistencia. Con frecuencia se utilizan los términos transductor y transmisor en vez de sensor. Los transductores se definen como el elemento que al someterlo a un cambio físico experimenta un cambio relacionado. Es decir, los sensores son transductores. Sin embargo en un sistema de medición se pueden utilizar transductores, además de sensores, en otras partes del sistema para convertir señales de una forma dada en una forma distinta. Cabe mencionar que un transmisor es el que convierte una señal analógica en un valor expresado en corriente o voltaje. Términos que se emplean para definir el funcionamiento de los transductores y con frecuencia, el de los sistemas de medición.

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1.- Rango y margen: El rango de un transductor define los límites entre los cuales puede variar la entrada. El margen es el valor máximo de la entrada menos el valor mínimo. 2.- Error: Es la diferencia entre el resultado de una medición y el valor verdadero de la cantidad que se mide. Error = El valor medido – el valor real. 3.- Exactitud: Es el grado hasta el cual un valor producido por un sistema de medición podría estar equivocado. Es por lo tanto, igual a la suma de todos los errores posibles mas el error en la exactitud de la calibración del instrumento. 4.- Sensibilidad: Es la relación que indica que tanta salida se obtiene por unidad de entrada, es decir salida/entrada. 5.- Error por histéresis: Los transductores pueden producir distintas salidas de la misma magnitud que se mide. Si dicha magnitud se obtuvo mediante un incremento o una reducción continuos. A este efecto se le conoce como histéresis. 6.- Error por no linealidad: Para muchos transductores se supone que en su rango de funcionamiento la relación entre la entrada y la salida es lineal, es decir, la grafica de la salida respecto a la entrada produce una línea recta. Sin embrago son pocos los transductores en los que la relación anterior es realmente una línea recta. Por ello, al suponer la existencia de esta linealidad se producen errores. 7.- Repetibilidad/reproducibilidad: Estos términos se utilizan para describir la capacidad del transductor para producir la misma salida después de aplicar varias veces el mismo valor de entrada. 8.- Estabilidad: Es la capacidad para producir la misma salida cuando se emplea para medir una entrada constante en un periodo. 9.- Banda/tiempo muerto: Es el rango de valores de entrada durante los cuales no hay salida.

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10.- Resolución: Cuando la entrada varía continuamente en todo el rango, las señales de salida de algunos sensores pueden cambiar a pequeños intervalos. 11.- Impedancia de salida: Cuando un sensor que produce una salida eléctrica se vincula con un circuito electrónico, es necesario conocer la impedancia de salida dado que ésta se va a conectar en serie o en paralelo con dicho circuito. Características estáticas y dinámicas Las características estáticas son los valores obtenidos cuando se presentan condiciones de estado estable, es decir, valores obtenidos una vez que el transductor se estabiliza después de recibir cierta entrada. Las características dinámicas se refieren al contemporáneo entre el momento en que cambia el valor de entrada y cuando el valor que produce el transductor logra su valor de estado estable. Las características dinámicas se Expresan en función de la respuesta del transductor a entradas con determinadas formas. Sensores de presión Una modalidad muy común de transductores para medir fuerza se basa en el empleo de deformímetros de resistencia eléctrica para monitorear la deformación de cierto elemento cuando éste se estira, comprime o dobla por la aplicación de una fuerza. A este transductor se le conoce como indicador de presiones éste es un tubo cilíndrico en el que se le colocan deformímetros producen un cambio de resistencia, el cual es la medida de la deformación y, por lo tanto, de las fuerzas aplicadas. Dado que la temperatura también produce cambios en la resistencia, el circuito acondicionador de señal que se utilice deberá eliminar los efectos debido a la temperatura. Por lo general, estos indicadores de presión de hasta 10 MN, su error por histéresis de +/- 0.02% el rango total y el error de repetibilidad de +/- 0.02% del rango total. Los indicadores de presión con deformímetros que se basan en el doblamiento de un elemento metálico se deben usar para fuerzas menores de 0 a 5 N y hasta 0 a 50 KN. Los errores mas comunes se deben a un error por no linealidad de casi +/- 0.03% del rango total, el

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error por histéresis de +/- 0.02% del rango total y el error de repetibilidad de +/- 0.02% del rango total. Sensores de nivel El nivel de líquidos en un recipiente se mide en forma directa monitoreando la posición de la superficie del líquido, o de manera indirecta midiendo alguna variable relacionada con la altura. En los métodos directos una posibilidad es usar flotadores; entre los indirectos figura el monitoreo del peso del recipiente, usando, por ejemplo, indicadores de presión. El peso de un líquido es igual a: Ahρg, Donde: A = área h = altura. ρ = densidad g = aceleración de la gravedad. Por lo tanto, los cambios en la altura del líquido causan cambios en el peso. Es común que en los métodos indirectos se mida la presión, en alguna parte del liquido, que produce por una columna de liquido h, puesto que es igual a hρg, en donde ρ es la densidad de liquido. Presión diferencial Se manejan dos formas de medición de nivel basadas en la medición de una presión diferencial. La celda de presión diferencial determina la diferencia de presión entre el liquido que esta en la base del recipiente y la presión atmosférica, suponiendo que el recipiente esta abierto y recibe presión atmosférica. En recipientes cerrados o abiertos, la celda de presión diferencial monitorea la diferencia de presión entre la base del recipiente y el aire o gas en la superficie del líquido. Conversión analógica-digital (ADC) La conversión analógica-digital es una codificación realizada a señales continuas en amplitud y el dominio del tiempo para modificarlas a señales discretas del tiempo y la amplitud. Propósito

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El propósito de convertir señales análogas a señales digitales es que las señales digitales son más fáciles de encriptar, procesar, comprimir y son más inmunes al ruido y otras interferencias que las señales analógicas. Procedimiento de conversión El primer paso es convertir la señal continua en la amplitud y el tiempo a una señal discreta en el tiempo y continua en amplitud. Esto se realiza muestreando la señal. Para convertir la señal de continua a discreta en la amplitud existen diversos métodos, uno de ellos es usando un contador, comparador y un convertidor digital-analógico. Precisión Independientemente del tipo de convertidor analógico-digital, cuanto más sea el número de niveles de comparación mayor será la exactitud de la conversión. Entre mayor sea la conversión, mayor será el número de bits de la conversión. Un número mayor de bits implica una conversión más lenta y un mayor costo del sistema, así que se debe evitar escoger un número de bits mayor al necesario. Ésta conversión analógico-digital funciona de ésta manera:

1. El contador inicia su conteo desde cero y con la primera muestra de la señal.

2. El contador aumenta su valor, este valor es convertido a su valor análogo y comparado con la muestra de la señal.

3 Si esta señal es mayor que el valor análogo del contador, el valor es escogido. Sino se vuelve al paso 2. 4. Se selecciona la siguiente muestra.

Componentes básicos de una UTR MOSCAD: MOSCAD (Motorola SCADA) es el producto de Motorola específicamente diseñado para cubrir los requerimientos del los sistemas Fijos de Datos. El "núcleo" del MOSCAD es un CPU basado en el procesador 68000 de Motorola, complementándose con RAM, ROM, reloj en tiempo real, puertos RS-232 y RS-485, y un puerto de comunicaciones configurable.

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Los módulos "insertables" de Entradas/Salidas proveen el enlace con datos digitales (binarios) y analógicos de sensores, y proveen relevadores (para controlar dispositivos) y salidas analógicas (para cambiar "punto de referencia" de procesos). La Modularidad le permite al MOSCAD ser configurado y optimizado para cumplir con los requerimientos específicos de cada sitio. También dispone de conectividad mediante sus puertos RS-232 y RS-485, para enlazarse a dispositivos con comunicación de datos serial.

El MOSCAD-L:

Es un miembro más pequeño de la familia MOSCAD. El MOSCAD-L tiene las capacidades RS-232, RS-485, etc. del MOSCAD y provee las capacidades de E/S comúnmente más utilizadas. Su tamaño más pequeño limita la cantidad de módulos E/S, y está restringido a radios de baja potencia VHF, UHF, y 800 MHz.

MOSCAD provee las características de una Unidad Terminal Remota (UTR) y un Controlador Lógico Programable (PLC). Si el programa de aplicación cargado en el CPU es simple, entonces el MOSCAD funciona como una UTR; si el programa de aplicación tiene implementado código para toma de decisiones, el MOSCAD funciona como un PLC. Cualquiera de estos tipos de aplicaciones se crea mediante la herramienta de programación "Toolbox", se compila, y posteriormente se "baja" al módulo del CPU.

La aplicación residente en cualquier MOSCAD local o remoto, puede ser monitoreada mediante "Toolbox". Cuando se monitorea un MOSCAD local, el "Toolbox" se conecta a un puerto RS-232 disponible en el módulo del CPU. Cuando se monitorea un MOSCAD remoto, "Toolbox" se conecta a un puerto RS-232 en cualquier MOSCAD local, y utiliza la red de comunicaciones para acceder al MOSCAD remoto deseado. Cuando se opera en una Red Ethernet (INTRANET), "Toolbox" puede conectarse directamente a la Red (LAN) y comunicarse con MOSCAD remotos a velocidades de datos 10baseT. Se puede "descargar" código de nuevas aplicaciones al CPU del MOSCAD; se pueden leer datos en tiempo real o históricos del CPU; y se puede leer el contenido de la bitácora de errores del CPU.

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Fig. 1.9 MOSCAD L.

Toolbox (software)

Toolbox es una colección de programas basados en Windows para PC, sirve para configurar el MOSCAD, definir la aplicación que será ejecutada, "bajar" la aplicación al MOSCAD, y finalmente, monitorear la ejecución de la aplicación en el MOSCAD. También se proveen programas de utilerías para leer la bitácora de eventos, realizar pruebas de hardware y calibración de ciertos módulos de E/S, ajustar el reloj de tiempo real, y más.

Cuando se está configurando el MOSCAD, se define la ubicación física de cada módulo de E/S, la función de cada uno de los tres puertos de datos en el módulo del CPU, y un identificador único (su nombre) e identificación en el medio de comunicación (su dirección) también son asignados.

La definición de la aplicación es un proceso de cuatro pasos. Las variables de datos que serán utilizadas entro de la aplicación se definen y organizan en grupos lógicos llamados tablas. La organización seleccionada se basa en las necesidades del sistema, ayudas, y transferencias entre sitios, y ayuda posteriormente al ingeniero de sistemas a monitorear variables. Se pueden crear hasta 127 tablas, y cada tabla puede contener hasta 2000 variables.

La lógica del programa se codifica utilizando una versión avanzada de Lógica de Escalera, donde cada "escalón" puede tener hasta seis derivaciones, y cada derivación puede contener hasta ocho símbolos

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lógicos. Cada "escalón" puede ser normalmente un enunciado lógico, lo cual permite futuras correcciones de la aplicación. Se pueden escribir rutinas en lenguaje "C", y ser llamadas por los enunciados de la Lógica de Escalera, de tal manera que código existente en "C" se puede utilizar dentro del MOSCAD.

Las variables de entrada y salida se ligan a los módulos E/S correspondientes en el siguiente paso: el enlace. La misma aplicación se puede transportar a otras unidades MOSCAD que tengan diferentes configuraciones de módulos de E/S, simplemente cambiando la definición de enlaces.

El archivo de Tablas, el archivo de Lógica de Escalera, y el archivo de Enlaces se compilan para generar el programa a "descargar" al CPU del MOSCAD. El formato compilado es idéntico al código que normalmente se utiliza para programar EPROMs; el proceso de "descarga" crea un EPROM virtual en el MOSCAD, y el código es ejecutado por el módulo del CPU. El proceso de "descarga" se puede realizar desde cualquier computadora con Toolbox conectada directamente al CPU a programar, o bien, a través del sistema de comunicaciones para programar remotamente cualquier unidad MOSCAD en el sistema.

De la misma manera que se puede realizar la "descarga" de un programa, también se puede realizar la "carga" de cualquier unidad MOSCAD al Toolbox. Los datos pueden ser vistos a través de las tablas de datos creadas, o directamente en el programa de escalera. La "carga" puede "ligar" la información contenida en la bitácora de errores del MOSCAD, para cuestiones de apoyo o depuración de programas.

El programa de aplicaciones ToolBox para las UTR MOSCAD es usado para crear un programa o un proceso de control para ser ejecutado por la UTR. Se puede crear una aplicación para leer información de la unidad (por ejemplo: medición de temperatura y verifica si un botón ha sido presionado) y desarrollar operaciones en el equipo (activar una bomba, prender o apagar una luz, etc.) La UTR es una computadora, con un CPU, reloj de tiempo real, memoria RAM y ROM, puerto serial de comunicación, etc. Es instalada en un sito de campo, actuando como controlador o como puente de comunicación entre el sistema de radio comunicación y el centro maestro de control, La UTR puede desarrollar cálculos, comunicar, monitorear y controlar, basado en la aplicación de un programa.

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Se puede crear una aplicación fuera de línea, sin estar conectado a la actual UTR y después trasferirlo, compilarlo y cargarlo a la unidad para su ejecución. La aplicación se escribe en diagrama de escalera y en lenguaje C, basado en las variables y constantes en la base de datos y el sistema de instalación. Este manual describe como definir la base de datos, el proceso de programación, liga las variables en la base de datos a señales físicas de entrada o salida de la UTR. Y describe como instalar la aplicación a la unidad. Incluyendo toda una descripción del concepto de la tabla basada de la base de datos, el lenguaje de diagrama de escalera con sus diversos elementos y un vistazo al protocolo de comunicación. También incluye un paquete con características especiales las cuales están disponibles con el MOSCAD Programming ToolBox. Algunas de estas son opciones se venden por separado, las características incluyen accesos a las variables de la base de datos vía coordenadas, MDLC sobre IP, RDLAP, X.25 protocol support, programación basada en eventos, INTRAC protocol, operación de procesamientos por llamada, sistema de posicionamiento global (GPS). Hay dos archivos de ayuda para los usuarios, el primero es Error messages describe errores de software y alertas generadas por registrador de errores, errores en base de datos, errores de compilación, y alertas. Los mensajes están listados como aparecen en la pantalla, seguidos por la descripción del tipo de error. El segundo, una guía de Software Diagnostics Output de módulos de software MOSCAD. Esto puede ser muy útil para el buen ajuste de comportamiento del sistema y asignación en la memoria.

Instrumentos de medición utilizados en este proyecto

Los transmisores utilizados para los proyectos dependen específicamente de lo que se vaya a medir en este caso se utilizan transmisores de presión, nivel, flujo, válvulas de control hidráulico A continuación se describe cada uno de los transmisores utilizados.

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-Transmisores de presión Endress + Hauser: Pressure Transmitter (transmisor de presión). Transmisor de bajo costo, con sensor cerámico capacitivo para mediciones de presión absoluta y manométrica. Aplicaciones y características: El transmisor de presión Cerabar T es conveniente para una amplia variedad de aplicaciones en el sector industrial incluyendo líquidos, gases y vapores. Es un sistema económico y compacto el cual proporciona mediciones de presión absoluta o presión manométrica de completo vacío hasta 500 psig. Operación segura con el probado sensor cerámico capacitivo, extremadamente estable y resistente a sobrecargas, fácil instalación, bajo costo, calibración no necesaria.

Especificaciones del transmisor de presión Endress + Hauser

Principio de medición

La presión para ser medida causa una pequeña defección en el diafragma cerámico del sensor, el cambio de le capacitancia proporcional de la presión es medida por electrodos en el sensor cerámico

Variables de medición

Presión manométrica y absoluta

Rango de medición

Máximo de 600 psi (42.2 Kg./cm2) véase el código

Alimentación: 11 – 30 VDC.

Señal de salida: 4 a 20 mA.

Precisión : DIN IEC 770

Termino de estabilidad

0.15% por año

Rango de temperatura ambiente

-4º a 185ºF (-20º a 85ºC)

Temperatura de -58º a 212ºF (-50º a 100ºC)

Fig. 1.10 Especificaciones del transmisor de presión Endress + Hauser

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Fig. 1.11 Endress + Hauser Cerabar T

- AMETEK 88C

Transmisor construido totalmente en acero inoxidable, diseñado para un desarrollo estable durante años en cualquier condición de uso. Su pequeño y peso reducido elimina las complicadas maniobras del montaje y soportes mecánicos, la caja integrada al mecanismo, permite un fácil cableado sin necesidad de incluir otros accesorios lo cual permite una sencilla y rápida instalación. A prueba de incendios e inundaciones, garantía por 5 años.

Especificaciones transmisor de presión AMETEK 88C

• Bajo costo.

• Peso reducido de 752grs.

• Rangos desde 0 – 3 psig hasta 0 – 5000 psig.

• Precisión de +/- 0.25%.

• Estabilidad: +/- 0.5 % del rango limite.

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• Tiempo de respuesta: 20 milisegundos.

• Ajuste de calibración.

• Alimentación 12-40 VDC.

• Señal de salida 4 – 20 mA.

• Garantía por 5 años.

Fig. 1.12 AMETEK 88C -Transmisores de nivel Flowline MineMe Ultrasonic level transmitter Características: -Calibración de punto de medición programable para rangos de aplicación personalizado. -Señal de salida de 4-20 mA ideal para interfase directa a computadoras, PLC´s, etc. -Precisión y confiabilidad en las mediciones desde .05 hasta 40 ft. -Disponible en tres rangos: 10, 25 o 40 ft. -Construido totalmente en plástico con PVDF en el transductor y PP en la carcaza.

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-Provisto de 3 mts. De cable para una fácil calibración de punto de medición. Aplicaciones:

• Típicamente ofrece una medición de nivel sin contacto para fluidos corrosivos, aguas no potables, etc.

• Aplicable para tanques de tamaño mediano y grande

Especificaciones del Transmisores de nivel Flowline MineMe Ultrasonic

• Rango: de 2” montado: de 0.33 hasta 40 ft.

• Precisión: +/- 0.15 % de rango

• Resolución: 0.125” (3 mm)

• Banda muerta: en 2” montado de 0.33´.

• Voltaje de alimentación: 12 – 28 Vdc.

• Señal de Salida: 4 – 20 mA.

• Calibración: Por cable.

• Temperatura del aire: -40º a 71ºC.

• Rango de presión: 30 psi @ 25º C.

fig. 1.13 FlowLine MiniMe

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Endress + Hauser. Pressure Transmitter (transmisor de presión): Transmisor de bajo costo, con sensor cerámico capacitivo para mediciones de presión absoluta y manométrica. Aplicaciones y características: El transmisor de presión Cerabar T es conveniente para una amplia variedad de aplicaciones en el sector industrial incluyendo líquidos, gases y vapores. Es un sistema económico y compacto el cual proporciona mediciones de presión absoluta o presión manométrica de completo vacío hasta 500 psig. Operación segura con el probado sensor cerámico capacitivo, extremadamente estable y resistente a sobrecargas, fácil instalación, bajo costo, calibración no necesaria.

Especificaciones del transmisor de presión Endress + Hauser

Principio de medición

La presión para ser medida causa una pequeña deflexión en el diafragma cerámico del sensor, el cambio de le capacitancia proporcional de la presión es medida por electrodos en el sensor cerámico

Variables de medición

Presión manométrica y absoluta

Rango de medición

Máximo de 600 psi (42.2 Kg./cm2) véase el código

Alimentación: 11 – 30 VDC.

Señal de salida: 4 a 20 mA.

Precisión : DIN IEC 770

Termino de estabilidad

0.15% por año

Rango de temperatura ambiente

-4º a 185ºF (-20º a 85ºC)

Temperatura de almacenamiento

-58º a 212ºF (-50º a 100ºC)

Fig. 1.14 Especificaciones del transmisor de presión Endress + Hauser

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Fig 1.15 Endress + Hauser Cerabar T

Transmisores de caudal OMEGA.

El transmisor de baja presión OMEGA PX771A, es compacto y de tecnología avanzada, diseñado para realizar mediciones precisas de presión diferencial y transmitir señales de salida de 4 20 mA. El PX771A tiene un rango de ajuste con un rango de giro de 6: 1. calibrado de fábrica en el rango más alto. Rangos de 17 in. De H20 hasta 300psid. Ajustes de cero a rango alto ajustable dentro de la carcasa electrónica. El punto cero puede elevarse y reducirse hasta en un +/-600%. El transductor esta constituido internamente en un diafragma de silicón dentro del cual señales de ganancia piezoresistiva son difundidas, luego interconectadas para formar un puente de weatstone sensitivo a la presión. Especificaciones del transmisor de caudal OMEGA Uso: liquido, gas o vapor. Alimentación: 7-36 Vdc para salida en señal de corriente. Señal de salida: 4 -20 mA. A dos cables. Precisión: +/- 0.1% del rango limite superior (incluye linealidad, histéresis y repetibilidad).

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Fig. 1.16 OMEGA Válvula de control hidráulico Bermad 700 series control valves Descripción del producto: Las válvulas de control hidráulico Serie 700 Bermad permiten alta eficiencia en el control, regulación de presión, caudal, nivel del agua, sistemas de bombeo y aplicaciones adicionales en plantas de tratamiento, en sistemas industriales y también en redes de riego. Esta serie formada por válvulas con un amplio campo de aplicaciones, constituye una línea de productos universal. Sus destacadas cualidades han sido bien probadas durante muchos años de eficiente servicio alrededor del mundo. La Serie Bermad 700 esta complementada por una línea de válvulas piloto y otros accesorios de control para facilitar una completa flexibilidad en una variada gama de aplicaciones. Las válvulas pueden obtenerse en tamaños de 2" a 24" (50 a 600 mm.) y para presiones de trabajo de hasta 35 bar. (500 psi). Las normas de presión son de acuerdo a las normas ISO, ANSI, BS y JIS. Características: • Tipo "Y", Angular con el cuerpo de la válvula ancho. Están diseñadas hidrodinámicamente para abastecer grandes caudales con pérdidas de carga mínimas. • Actuador de doble cámara Permite respuestas inmediatas, control exacto, como también una suave acción de la válvula para evitar el golpe de ariete hidráulico.

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• Tapón de cierre con vástago autoaliniante sella elastómero contra metal asegurando hermeticidad completa. • Asiento completamente desmontable sin guías del vástago que obstaculizan el flujo. • El tapón de cierre en-V (Viport) opcional, permite control suave y exacto en condiciones extremas de caudal variable y/o altos diferenciales de presión. • Control de calidad industrial de acuerdo a las normas internacionales ISO 9001 en control de calidad de materiales y control de performance de la válvula. • Certificados y aprobaciones: WRc, NASF, FM, UL. Especificaciones de la válvula de control hidráulico Bermad 700 series control valves Tipo de válvula: "Y" o Angulo Tamaños: 2"-24" Conexiones: – 2"-3": Roscado BSP, NPT

– 2"-24": Bridado ISO/BS/ANSI –

Rango de Temperatura: Agua hasta 80°C (180°F). Materiales: – Cuerpo principal de la válvula/actuador: Hierro fundido o hierro dúctil cubierto con Poliéster. – Asiento de la válvula principal: Acero inox., bronce. – Diafragma y empaques: Buna-N, Neopreno reforzado con malla de Nylon Otros materiales disponibles.

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Fig.1.17 Válvula de control de flujo 700 series control valves

Radio motorola pro 5150

Especificaciones del radio motorola pro 5150

Fig.1.18 Especificaciones del radio motorola pro 5150

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Transmisor del radio motorola pro 5150

Fig. 1.19 Transmisor del radio motorola pro 5150 Receptor del radio motorola pro 5150

Fig. 1.20 Receptor del radio motorola pro 5150

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Fig.1.21 Motorola Pro 5150

Medidor de potencia serie pm 130 Satec

El PM 130 es un medidor, compacto trifásico para montaje en el panel, especialmente diseñado para los requerimientos de los usuarios, desde

constructores de paneles eléctricos hasta las operadoras de subestaciones.

Características: Panel delantero ofrece visualizaciones de LED brillantes con pantalla ajustable al tiempo actual, y un grafico de barras LED que muestra el porcentaje de carga (corriente primaria CT) La configuración se maneja por medio de menú, con contraseña opcional de protección. Las comunicaciones están disponibles usando un estándar RS-485, con los protocolos ASCII/DNP3.0. tiene disponible 120 registros asignables para el uso.

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Un relé (opcional) es provisto para los pulsos en energía (KYZ) o control remoto y alarma. Se proporcionan contadores de operación de cuatro tiempos, los cuales son operados y liberados por disparadores definidos por el usuario. Estos se utilizan para contar el tiempo total de los generadores o el tiempo de la sobrecarga de los transformadores o cables. La sincronización externa del intervalo de la demanda de la potencia se proporciona a través del puerto de comunicaciones en el PM 130.

Especificaciones del medidor de potencia serie pm 130 SATEC

• 3 entradas de voltaje: 690 V. Standard • 3 entradas de corriente aisladas galvánicamente: 5A. • Puerto de comunicación: RS Standard sección máxima de hilo (12

AWG) • Salida de Relé: valuado en 3A, 250 VAC/3A, 30 VDC /.5A,110

VDC. • Pantallas: 3 ventanas luminosas LED´s digital de 7-segmentos. • Temperatura de operación: -20°C a + 60°C (-4°F +140°F). • Temperatura de almacenamiento -25°C a +80°C (-13°F +176°F).

Fig. 1.22 Medidor de potencia serie pm 130 SATEC

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Diagramas eléctricos de conexión

PROYECTO:

DESCRIPCION:

VERSION FECHA

ELABORO:

APROBO: No. DE PLANO

Ingeniería Computacional Para El Ser Humano, S.A. de C.V.

Distribuidor AutorizadoSistemas SCADA

T.Altamira1-W-1

Ing. Gerardo De Jesùs Hdez. Olmos

Ing. Antonio Rosciano Lara

CAPAMA 3

INSTALACIÓN:

Tanque Altamira 1

ARREGLO GENERAL DEL EQUIPO

BAT

RADIO

UTR

TR1

TBA

1 2 37

RP1

RA1

RR1

RP2

RA2

RR2

1.0 1 Julio del 2005

MODEM

Diagrama 1.- Arreglo general del equipo

BAT = batería RP1 = relevador de paro 1 RA1 = relevador de arranque 1 RR1 = contactor de retroaviso 1 RP2 = relevador de paro 2 RA2 = relevador de arranque 2 RR2 = contactor de retroaviso 2 TBA = terminales tipo clema TBA TR1 = transformador 1 RADIO = radio MODEM = MODEM

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Diagrama 2.- Fuente de poder supresor y batería

PWR = power AUX = auxiliar ANT = antena EQP = equipo

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Diagrama 3.- Módulo CPU

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Diagrama 4.- Módulo mixed I/O

M1 = mixed I/O

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Diagrama 5.-Módulo 24DI & 8DO

M2 = modulo 24DI & 8DO

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Diagrama 6.- Selectores del sistema

SB1 = selector bomba 1 SB2 = selector bomba 2

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Diagrama 7.- Alimentación eléctrica y tablilla de conexiones

SUP = supresor CT1 = contacto telefónico

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Diagrama 8.- Medidor de parámetros eléctricos 1

SAT 1 = medidor de potencia serie pm 130 SATEC 1

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Diagrama 9.- Medidor de parámetros eléctricos 2

SAT 2 = medidor de potencia serie pm 130 Satec 2

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Diagrama 10.- Contactares de paro, arranque y retroaviso bomba 1

RP1 = relevador de paro 1 RA1 = relevador de arranque 1 RR1 = contactor de retroaviso 1

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Diagrama 11.- Contactores de paro, arranque y retroaviso bomba 2

RP2 = relevador de paro 2 RA2 = relevador de arranque 2 RR2 = contactor de retroaviso 2

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Diagrama 12.- Transmisores

T1 = Transmisor nivel T2 = Transmisor presión

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Diagrama 13.- Diagrama elemental, conexiones en arrancador

L1 = línea 1 L2 = línea 2

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Diagrama 14.- Diagrama elemental, conexiones de arrancador

M = motor trifásico

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Diagrama 15.- Distribución de componentes y conduit

4.- Descripción de actividades realizadas Durante las primeras 3 semanas la actividad principal fue familiarizarse y conocer el equipo usado, así que la lectura de manuales estuvo presente, cabe mencionar que gran parte del material esta en inglés, algunos impresos y otros en formato pdf. Esta actividad es muy importante ya que al conocer el equipo facilita mucho la puesta a punto y la instalación del equipo. Los manuales que se estudiaron fueron los del MOSCAD, MOSCAD-L, transmisores de flujo, de presión, de nivel de diferentes tipos y marcas, también se leyó el manual de la válvula de control hidráulico Bermad. Una vez leídos los manuales, la segunda actividad que se realizó fue en el taller de armado; conocer los equipos físicamente para poder armar los gabinetes conociendo los diagramas correspondientes. Cuando se armaron

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los gabinetes se prosiguió a cargar el programa y realizar pruebas de funcionamiento. Las pruebas que se hacen son: verificación de continuidad, voltajes de alimentación VAC, funcionamiento de la fuente de salida al perder alimentación y proporcionar el voltaje de respaldo de DC, corriente (serie), protocolos en el MOSCAD-L, activación de señales digitales de salida para activación de los relevadores. Los gabinetes probados y ya funcionando se guardan en cajas de cartón para su protección y se dejan listos para transportarlos al sitio de instalación. Las actividades realizadas en campo durante la residencia profesional estuvieron enfocadas básicamente en dos proyectos: El primero con el proyecto denominado Sector-matiC, realizado en la Ciudad de México. Éste consiste en dividir estratégicamente la red hidráulica de distribución de dicha ciudad en subredes denominándolas “sectores” los cuales son controlados independientemente para brindar una mejor distribución del agua y así abastecer correctamente las zonas en donde anteriormente estaban mal distribuidas y mejorar así las que padecían escasez de agua. La Ciudad de México es un gran valle y el problema principal es la mala distribución del agua, debido a complicaciones en la operación así como por grandes longitudes de la línea, concentración de población, mala inversión en el mantenimiento de las redes y equipos, aunados a la escasez de agua la cual es traída de grandes distancias. El Sector-matiC consiste básicamente en la regulación de presión/flujo por medio de válvulas de control hidráulico las cuales mantienen parámetros previamente establecidos por un estudio de los organismos encargados del suministro. Para medir la presión/flujo se instalan transmisores de presión/flujo aguas arriba y aguas abajo esto consiste en evaluar los valores antes y después de que pasa por la válvula de control hidráulica para así controlar la apertura o cierre de la misma.

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Fig. 2.0 Válvula de control hidráulico Bermad instalada en el sitio Las actividades realizadas para la puesta a punto del producto consistió en la instalación de UTR’s en los puntos de control de cada sector es decir en donde están instaladas las válvulas de control hidráulico, las UTR´s se alimentan con 110VAC las cuales por medio de arreglos proporcionan 12 y 24 VDC para alimentar transmisores instalados antes y después de las válvulas de control hidráulico. Estos transmisores son probados para verificar si están recibiendo el voltaje adecuado y proporcionando una medición correcta dando la respuesta entre un rango de 4 -20mA. Si estas mediciones no corresponden a las esperadas se tiene que solucionar el problema. El cual puede ser sencillo o se puede llegar a complicar, las fallas mas comunes son las siguientes: un mal contacto, falta de continuidad en los empalmes o conductores, daño del transmisor, problemas de humedad, error de conexión, errores en los diagramas, etc. Una vez que todos los problemas han sido solucionados dentro y fuera de la UTR así como en los transmisores, se procede a hacer pruebas de comunicación del punto de ubicación a la central, estas pruebas se pueden hacer en comunicación con la central o bien con las instalaciones de ICSH ya que ellos están autorizados para accesar en el sistema y realizar pruebas de comunicación y enlace. Hay que recordar que la operación puede ser local o remota. Otro punto muy importante es cargar los programas con los parámetros correspondientes para la medición, adquisición de datos y control del sistema esto se realiza ya sea en el sito o en las instalaciones de la

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empresa. Esta operación se hace por medio de una interfaz de la computadora al puerto serial del MOSCAD, o bien vía radio o Internet. Cuando ha sido acoplado todo el sistema se realizan las últimas pruebas antes de poner en marcha el producto, una vez listo se procede a tomar mediciones, regular los parámetros, verificar el funcionamiento y se entrega al cliente listo para su operación.

Fig. 2.1 UTR en operación El segundo proyecto se realizó en Acapulco denominado “proyecto CAPAMA” (Comisión de Agua Potable y Alcantarillado del Municipio de Acapulco). La problemática en esta ciudad es la orografía del lugar ya que es muy irregular y el costo para llevar el agua de un lugar a otro es muy alto puesto que se utilizan bombas de capacidad muy elevada y el consumo de energía en horas pico es muy costoso. Estas bombas transportan el agua a grandes tanques de distribución que se encuentran en lugares elevados para así por medio de gravedad distribuir el agua directa a las redes de distribución. En este caso el sistema de automatización y control es con la finalidad de un ahorro en el consumo de energía.

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Fig. 2.2 Caseta de rebombeo, Acapulco, Gro. El equipo utilizado por “CAPAMA” en los sitios de bombeo es muy variable ya que depende de las necesidades de bombeo, para esto se debe realizar un reporte del sito para tener una información completa, un ejemplo de éste es el siguiente: Túnel Bajo Se alimenta de Rebombeo Planta (Papagayo 1) a través de un acueducto que llega al sitio hasta un Tanque de concreto que entuba la línea en Tubería Metálica de (Ø de 24”), de ahí se distribuye a toda la Zona Hotelera de Acapulco. De ésta línea sale una derivación hacia una línea de tres equipos de bombeo que mandan hacia Tanque Chinameca.

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Cárcamo Terminal del Acueducto en Túnel Bajo Dimensiones: Ø 3.10m y 2.40m de alto (Espesor de muros descontado). Capacidad: 18.11 m³ Distribuye: Agua Potable Altura Máxima Operación: 2.40 m Altura Mínima Operación: 1.00 m Cuenta con Línea de contragolpe Ø 6” con compuerta reducción a 6” de una línea de bombeo cancelada, y otra igual de la línea de bombeo activa hacia Tanque Chinameca. La línea a Chinameca tiene un Equipo retirado, sólo operan dos. Cuenta con Dos equipos completos de Bombeo Funcionando a 440 V AC, cada uno con su respectivo arrancador de tensión reducida, marca Telemecanique.

Equipo Eléctrico 1 y 2 Motores para Bomba Vertical Motor de 125 Hp 3 Ø 220 V AC para 306 AMP 440 V AC para 153 AMP 1767 RPM Ŋ = 93 % Servicio Continuo F.S. 1.15 Tipo RU Diseño B / Lubrica Aceite Conexión Estrella

Fig.2.3 especificaciones de los equipos

Equipo Hidráulico 1 y 2 Bomba Vertical Bomba de 119 Hp CDT 123 mca 60.00 l/s 1760 RPM Ŋ = 83% Ø Flecha 30 mm.

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Condiciones de operación Debe trabajar sólo UN EQUIPO a la vez. Confirmado

Se alternan equipos por día: Confirmado

Si Se bombea a Tanque Chinameca lunes, miércoles y viernes No se bombea a Tanque Chinameca martes, jueves y domingo Horario de bombeo: 22:20 a 12:00 hrs. día siguiente con un equipo. Si hay Nivel alto en Túnel Bajo y tanque Chinameca tiene capacidad, se bombea con un equipo a Tanque Chinameca hasta bajar nivel Túnel Bajo. Cualquier día de la semana. Sábados depende del nivel de Túnel Bajo. CAPAMA Equipos no Operan en Hora Punta: 19:45 hrs. a 22:00 hrs. Lunes a viernes 18:00 hrs. a 22:00 hrs. sábados Niveles de operación: Nivel Alto Alto Nivel Alto Nivel Bajo Nivel Bajo Bajo

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Fig.2.4 Equipo de bombeo Tanque Chinameca Se alimenta de la línea de llegada de Túnel Bajo (Ø @ 8”). Dimensiones: Perímetro :13.00m + 9.00m + 5.00m + 12.00m + 8.00m en forma poligonal (Espesor de muros no descontado 30.00 cm.). Capacidad: 288.55 m³ Almacena: Agua Potable Altura Máxima: 6.50 m Altura Mínima: 1.00 m Cuenta con Válvula Flotador. Línea de desfogue (Ø de 8”) hacia la barranca Salida a Línea de Distribución (Ø de 8”)*, con Válvula compuerta en registro de reducción a 6” No Cuenta con enrejado de malla ciclónica, alambrado de púas ni con postes con luminaria nocturna operada por foto celda. Cuenta con escalera tipo marinera de acceso a la parte superior, acceso libre,

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Condiciones de operación

1. Solo reporta su nivel

Para la puesta a punto de este proyecto “CAPAMA” el cual cuenta con diversos proyectos , se tuvo que estar presente desde un principio, haciendo visitas a sitio para conocer la obra civil su inicio y terminación, tomar fotografías, coordenadas del punto, elementos que Pudieran interferir con la comunicación, acometidas, bombas, toberas válvulas, cableado, tuberías y también conocer el método de distribución si era por tandeo, nivel, etc.. Las antenas utilizadas en este proyecto fueron antenas direccionales marca MaxRad VHF/UHF utilizaron una frecuencia de 403 – 527 mhz, 1.7 dB de ganancia

Fig. 2.5 UTR instalada en un tanque de Acapulco

Ya que estos actividades fueron realizadas se procedió a instalar y poner en marcha el equipo, realizando las pruebas correspondientes para el buen funcionamiento de los transmisores, cabe mencionar que se utilizaron transmisores de nivel de varios tipo para el nivel correcto de los tanques

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así se evitan derrames y esto se traduce en reducción de costos . También se instalaron transmisores de flujo, y de presión. También se realizaron pruebas de comunicación y debido a que la orografía no es regular había fallas de Comunicación por lo que se tuvo que orientar las antenas e instalar antenas de elevada recepción.

Fig. 2.6 Instalación de transmisores de presión

Fig.2.7 Instalación de transmisor de nivel (ultrasónico) En este proyecto se instalaron en los arrancadores medidores de potencia PM 130 “SATEC” los cuales miden los voltajes entre líneas (3 fases), factor de potencia, potencia eficiente, potencia aparente, potencia real y corriente entre líneas, para esta medición se instalan unas donas antes del

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arrancador las cuales son amperímetro y se tienen que conectar en un orden de las líneas para dar la lectura correcta.

Fig.2.8 Funcionamiento del medidor de potencia SATEC El Proyecto “CAPAMA” tiene la capacidad de encender y parar las bombas una vez que el nivel de los tanques ha disminuido o ha llegado su nivel máximo, estos parámetros se establecen con cierto margen de seguridad para el equipo para que en un bajo nivel no trabajen en vació y puedan tener algún daño, todo esto es controlado dentro de la UTR por medio de relevadores los cuales abren o cierran dependiendo de la señal eléctrica que reciban. Esta señal es enviada por el MOSCAD(PLC) una vez que ha procesado la información obtenida ya sea vía radio o local. El programa maneja también tiempo real por lo que se establecen parámetros para el paro de bombas en hora pico. Todas estas pruebas e instalaciones se realizaron durante varias semanas y una vez que las unidades y el sistema funcionaron correctamente, se entregó al cliente.

69

Fig. 2.9 Despliegue en pantalla del proyecto en operación desde la central 5.- Resultados Los resultados obtenidos en este tipo de proyectos son muy notorios, podemos decir que el desarrollo de la ingeniería es muy redituable. Los dos proyectos en los cuales trabajé, el resultado fue el esperado, por un lado en la Ciudad de México la finalidad era una mejor distribución de agua o sea “que el agua alcanzara para todos” esto se hizo por medio de subredes llamadas sectores, en los cuales se instaló una válvula de control hidráulico Bermad. En las graficas siguientes tenemos registrados los parámetros antes y después de poner a funcionar la válvula, podemos observar una gran diferencia en el flujo, las presiones y el volumen total de cada sector. En la primera imagen vemos los valores proporcionados antes de poner en marcha el producto. El equipo solamente adquiere datos en estado monitor, esto significa que la UTR monitorea pero aún no entra en función la válvula, se podría decir que es de sólo lectura y los valores son actualizados

70

cada 15 minutos. La grafica muestra el comportamiento de la válvula de control hidráulico durante 5 días de continua medición, ésta se encuentra abierta (no totalmente) en una sola posición.

Sitio Observatorio

0.0020.0040.0060.0080.00

100.00

5/11/0

5

5/11/0

5

5/11/0

5

5/11/0

5

5/11/0

5

6/11/0

5

6/11/0

5

6/11/0

5

6/11/0

5

6/11/0

5

7/11/0

5

7/11/0

5

7/11/0

5

7/11/0

5

7/11/0

5

8/11/0

5

8/11/0

5

8/11/0

5

8/11/0

5

8/11/0

5

9/11/0

5

9/11/0

5

9/11/0

5

9/11/0

5

Fecha.

Fluj

o (lp

s)

0.001.002.003.004.005.006.00

Pres

ion

(kg/

cm2)

Flujo (lps) Presión aguas arriba (kg/cm2) Presión aguas abajo (kg/cm2)

Fig. 3.0 Gráfica en modo monitor de la válvula de control hidráulico Bermad en una posición fija

Volumen de Agua en el Periodo (m3) 38,531

Podemos observar los altos parámetros registrados en la red, el primero de ellos es el flujo (lps) se puede ver que el gasto esta por arriba de los 80 lps, llegando a tener valores de hasta 100 lps, la presión aguas arriba (entrada de la válvula) tiene valores que llegan a 4kg/cm2 y la presión aguas abajo (salida de la válvula) es casi una copia fiel de los parámetros registrados aguas arriba solamente que en menor escala oscilando entre los 2 Kg./cm2, esto significa que no hay una regulación de presión y por lo tanto debido a que la apertura de la válvula que esta calibrada en una rango de 2 Kg./cm2 en una sola posición tiene variaciones muy considerables en la presión de la tubería. La gráfica siguiente muestra el flujo y las presiones, una vez puesto en marcha el proyecto, en ella nos damos cuenta que el flujo disminuye considerablemente entre 60 y 80 lps. La presión aguas arriba se mantiene

71

elevada los valores llegan hasta los 4kg/cm2 las cuales pueden provocar daños en la tubería, que los flotadores no soporten la presión y el agua se derrame. Si hay fugas en la red y hay una alta presión aumentará el agua que se desperdicia, estos son algunos problemas que son ocasionados por una alta presión en la red. La válvula de control hidráulico basada en los parámetros preestablecidos regula la presión aguas abajo estabilizando y dando así una distribución más adecuada. Podemos ver que se reduce la presión a un promedio de 2Kg/cm2. manteniéndose una estabilidad permanente , evitando problemas posteriores y perdidas por fuga. El resultado se puede expresar de la siguiente forma: al reducir la presión se reduce flujo y por ende el volumen total, esto significa que hay una mejor distribución de agua y un mejor aprovechamiento.

Sitio Observatrio

50.00

70.00

90.00

26/11

/05

26/11

/05

26/11

/05

26/11

/05

26/11

/05

27/11

/05

27/11

/05

27/11

/05

27/11

/05

27/11

/05

28/11

/05

28/11

/05

28/11

/05

28/11

/05

28/11

/05

29/11

/05

29/11

/05

29/11

/05

29/11

/05

29/11

/05

30/11

/05

30/11

/05

30/11

/05

30/11

/05

Fecha.

Fluj

o (lp

s)

1.502.002.503.003.504.004.50

Pres

ión

(kg/

cm2)

Flujo (lps) Presión aguas arriba (kg/cm2) Presión aguas abajo (kg/cm2)

Fig. 3.1 Gráfica de válvula de control hidráulico Bermad funcionando

VOLUMEN TOTAL EN M3. DEL 5/11/05 AL 9/1105 38,531.00 100% VOLUMEN TOTAL EN M3. DEL 26/1105 AL 30/11/05 32,053.00 83%

AHORRO

6,478.00 17%

Fig 3.2 AHORRO DE 6478 M3 = 17%

Volumen de Agua en el Periodo (m3) 32,053

72

Los resultados mas apreciables con la implementación del proyecto CAPAMA, se pueden ver reflejados en la factura expedida por CFE ya que el consumo bajó considerablemente, también se redujo el gasto por mano de obra, traslado de personal, insumos, etc. Además de tener protegido el equipo con los medidores de potencia. Con los medidores de potencia PM 130 SATEC se puede tener un control del funcionamiento de las bombas evitando así, fallas en el equipo ya que el programa esta hecho con márgenes de seguridad para protegerlo. Estos parámetros de seguridad están predeterminados para que en caso de que el SATEC detecte alto o bajo voltaje, corrientes altas o bajas, bajo factor de potencia, este envía una señal y el equipo realiza un paro de emergencia que hasta que los encargados del sistema revisen y detecten la falla el equipo de bombeo se puede volver a poner en marcha. Hay también una función para desactivar el paro de emergencia poniéndolo en modo manual y desactivando el modo remoto, esto significa que el equipo sólo podrá ser operado desde la caseta en modo manual y la central no tendrá acceso a la operación solo a monitoreo.

Fig. 3.3 parámetros eléctricos pozo 1 Matilde

73

Haciendo un análisis financiero con respecto al consumo y costo de energía en horas picos y en horas no pico podemos decir que el ahorro es bastante considerable y el costo de recuperación de la inversión es muy aceptable. Como se mencionó anteriormente la capacidad de las bombas puede variar con respecto a las necesidades de bombeo. En este caso se hizo un cálculo para bombas de capacidad media de 60 hp, aunque en este sistema de Acapulco hay equipos de bombeo de hasta 350 hp. Utilizando la fórmula I = Kw. x 1000 / (1.732 x V x fp ) Despejando: Kw. = I x 1.732 x V x fp / 1000

DATOS MOTOR POTENCIA [HP] PLACA 60 VOLTS MEDIDO 460 CORRIENTE MEDIDA 62 FACTOR DE POTENCIA MEDIDO 0.90 Kw. 44.46

Fig 3.4 Datos del motor

El consumo de energía se calcula multiplicando las horas de operación por la potencia Kw.

Considerando un mes de 31 días esto equivales a 744 hrs./ mes.

Hrs./mes = 31dias x 24 hrs. = 744 hrs./mes

74

CONSUMO DE ENERGIA Hrs.OPERACIÓN /MES(31) 744 POTENCIA Kw. 44.5 CONSUMO DE ENERGIA Kw./Hr/mes 33,078

Fig. 3.5 Consumo de energía

Cálculo de horas totales en horarios base, intermedio y punta establecidos por cfe.

Horas de operación por SEMANA @ 24 Hrs./día

Fig. 3.6 Horas de operación por semana

Conociendo las tarifas que fija la CFE se procede a realizar el cálculo para determinar el costo de energía mensual tanto en hora punta como en hora no punta, además de calcular en horario de invierno y en horario de verano y así determinar el ahorro con la implentación de este sistema.

Sistemas de bombeo operando en hora punta y horario de invierno

CONDICIONES: OPERACIÓN EN HORAS PUNTA [SI/NO] si

VERANO=1/ INVIERNO=0 0

DEMANDA FACTURABLE DEMANDA MX. HR. PUNTA 44.46 DEMANDA MX. HR. BASE 44.46

44.46 * Demanda facturable = demanda máx. hr. punta + (0.2 ( potencia Kw.- demanda

máx. hr. punta).

Lu - Vi No. Días Sa No. Días

Dom. y Fest No. Días

NOVIEMBRE - MARZO (INVIERNO) 22 4 5

HORARIO Hrs/día Hrs/día Hrs/día TOTAL

HRS/MES

BASE 00:00 a 06:00 6

00:00 a 08:00 8

00:00 a 18:00 18 254

INTERMEDIO 06:00 a 18:00 12

08:00 a 19:00 11

18:00 a 24:00 6 338

22:00 a 24:00 2

21:00 a 24:00 3 56

PUNTA 18:00 a 22:00 4

19:00 a 21:00 2 96

744

75

*Formula proporcionada por CFE para cálculos de facturación.

ENERGIA TOTAL Hrs Kw. ENERGIA

Kw./Hr ENERGIA BASE 254 44.46 11,292.84 ENERGIA INTERMEDIA 394 44.46 17,517.24 ENERGIA PUNTA 96 44.46 4,268.16 744 33,078.24

COSTOS DE ENERGIA Kw./Hr TARIFA HM ENERGIA TOTAL BASE $ 0.499000 11,292.84 5,635.13 INTERMEDIO $ 0.613000 17,517.24 10,738.07 PUNTA $ 1.901500 4,268.16 8,115.91

CARGO POR ENERGIA 24,489.10 CARGO POR DEMANDA FACTURABLE $ 99.940000 44.46 4,443.33

SUBTOTAL 28,932.43 CARGO POR MEDICION EN BAJA TENSION 2% 578.65

SUBTOTAL 29,511.08 IVA 10% 2,951.11 TOTAL 32,462.19 Fig 3.7 Costo de energía en sistemas de bombeo operando en hora punta y horario

de invierno

• Costo total de energía por bomba. • La tarifa son actuales y están sujetas a variación.

Sistemas de bombeo operando en hora no punta y horario de invierno

CONDICIONES: OPERACIÓN EN HORAS PUNTA [SI/NO] no



8.89

76


Kw./Hr ENERGIA BASE 254 44.46 11,292.84 ENERGIA INTERMEDIA 394 44.46 17,517.24 ENERGIA PUNTA 0 44.46 - 648 28,810.08 COSTOS DE ENERGIA Kw./Hr TARIFA HM ENERGIA TOTAL BASE $ 0.499000 11,292.84 5,635.13 INTERMEDIO $ 0.613000 17,517.24 10,738.07 PUNTA $ 1.901500 0.00 -

CARGO POR ENERGIA 16,373.20 CARGO POR DEMANDA FACTURABLE $ 99.940000 8.89 888.67


SUBTOTAL 17,607.10 IVA 10% 1,760.71

*TOTAL

MENSUAL. 19,367.81 COSTO TOTAL EN HORA PICO, HORARIO DE INVIERNO 32,462.19 100%COSTO TOTAL EN HORA NO PICO, HORARIO DE INVIERNO: 19,367.81 59%

AHORRO MENSUAL

13,094.38 41%

Fig. 3.8 Costo de energía en sistemas de bombeo operando en hora no punta y

horario de invierno

AHORRO MENSUAL $13,094.38 = 41 %

Sistemas de bombeo operando en hora punta y horario de verano

CONDICIONES: OPERACIÓN EN HORAS PUNTA [SI/NO] si


77


44.46


Kw./Hr ENERGIA BASE 256 44.46 11,381.76 ENERGIA INTERMEDIA 446 44.46 19,829.16 ENERGIA PUNTA 42 44.46 1,867.32 744 33,078.24 COSTOS DE ENERGIA Kw./Hr TARIFA HM ENERGIA TOTAL BASE $ 0.499000 11,381.76 5,679.50 INTERMEDIO $ 0.613000 19,829.16 12,155.28 PUNTA $ 1.901500 1,867.32 3,550.71

CARGO POR ENERGIA 21,385.48 CARGO POR DEMANDA FACTURABLE $ 99.940000 44.46 4,443.33


SUBTOTAL 26,345.39 IVA 10% 2,634.54

*TOTAL

MENSUAL 28,979.93

Fig. 3.9 Costo de energía en sistemas de bombeo operando en hora punta y horario de verano

Sistemas de bombeo operando en hora no punta y horario de verano

CONDICIONES: OPERACIÓN EN HORAS PUNTA [SI/NO] no


78


8.89


Kw./Hr ENERGIA BASE 256 44.46 11,381.76 ENERGIA INTERMEDIA 446 44.46 19,829.16 ENERGIA PUNTA 0 44.46 - 702 31,210.92 COSTOS DE ENERGIA Kw./Hr TARIFA HM ENERGIA TOTAL BASE $ 0.499000 11,381.76 5,679.50 INTERMEDIO $ 0.613000 19,829.16 12,155.28 PUNTA $ 1.901500 0.00 -

CARGO POR ENERGIA 17,834.77 CARGO POR DEMANDA FACTURABLE $ 99.940000 8.89 888.67


SUBTOTAL 19,097.91 IVA 10% 1,909.79

*TOTAL

MENSUAL 21,007.70 COSTO TOTAL EN HORA PICO, HORARIO DE VERANO 28,979.93 100%COSTO TOTAL EN HORA NO PICO, HORARIO DE VERANO: 21,007.70 73%

AHORRO MENSUAL 7,972.23 28%

Fig. 3.10 Costo de energía en sistemas de bombeo operando en hora no punta y

horario de verano

AHORRO MENSUAL $7,972.23 = 28 %

79

Fig .3 11 Nivel y presiones de caseta de bombeo Acapulco, Gro.

Fig. 3. 12 Desplegado en pantalla de Caseta de rebombeo Acapulco, Gro.

80

LUGAR

CUERANVACA FECHA ACTIVIDADES

Oficinas 5/09/05-9/09/05 Capacitación Oficinas 12/09/05-16/09/05 Capacitación Taller 19/09/05-23/09/05 Capacitación

LUGAR MEXICO FECHA ACTIVIDADES Observatorio 26/09/05-29/09/05 Instalación de

equipo, pruebas de funcionamiento

Tacubaya 3 30/09/05 Carga de programa instalación de baterías y

Alfonso XIII 3/10/05-5/10/05

Revisión de comunicación, instalación de baterías y carga de programa

El risco 11/10/05-13/10/05 Instalación de equipo puesta apunto del sistema

Cerritos 17/10/05 Revisión de sensores de presión

Los pinos 17/10/05 Instalación de baterías, carga de programa revisión de comunicación

LUGAR ACAPULCO FECHA ACTIVIDADES Túnel alto rebombeo 19/10/05-

25/10/05 Instalación de equipo, puesta a punto y pruebas

Túnel bajo rebombeo 26/10/05-2/11/05

instalación de equipo, puesta a

81

punto y pruebas Altamira 1 rebombeo 3/11/05 Revisión de

instalaciones Altamira 2 tanque 4/11/05 Instalación de

medidor de presión

Altamira 3 tanque 7/11/05 Revisión de instalaciones

Puerto Marqués rebombeo (sistema escénica) 1

8/11/05-10/11/05

Mantenimiento correctivo de sistemas de comunicación

Rebombeo escénica 2 14/11/05 Se incrementó la eficiencia de comunicación, retirando de sitios críticos las antenas con las que contaban la antena era de 77 plg

Rebombeo escénica 3 15/11/05 Cambio de Antenas Direccionales y Omnidireccionales en los sitios con fallas de comunicación constante

Rebombeo escénica 4

15/11/05 Comprobación de sistemas de comunicación

Tanque bandera 16/11/05-17/11/05

Corrección de fallas de cableado

Tanque diamante 17/11/05-18/11/05

Inspección general

82

6.- Conclusiones Hoy en día la automatización, adquisición de datos y control es una solución muy eficaz para solucionar problemas de toda índole presentes en la actualidad . El desarrollo de esta especialidad ha estado limitado durante mucho tiempo por falta de recursos en dependencias gubernamentales y particulares puesto que su costo es alto pero recuperable a corto plazo. Si se evalúan costo/ beneficio se puede apreciar conveniencia de implementación. Los beneficios que se tienen al implementar sistemas de telemetría en

operador de agua son:

• Reducción de los costos de producción y operación, ej. traslado de personal utilizado en las instalaciones que se automatizan a otras áreas y evitar el contratar personal en exceso para dichas áreas.

• Reducción de los costos de mantenimiento, ej. ahorro en el

combustible anteriormente utilizado para los vehículos que se utilizaban para los rondines de las cuadrillas, los cuales ahora ya no son necesarios, puesto que el monitoreo permite tener la información de los niveles de los tanques en tiempo real

• Se dispone de información precisa para efectos de estudio, análisis y

estadística, ej. como la estación central se tienen las gráficas de comportamiento de las variables tanto hidráulicas como eléctricas, se puede verificas el comportamiento de los equipos de bombeo para determinar alguna falla presentada en el sistema.

• Mejoramiento de la coordinación con el área de mantenimiento, de la

misma forma que se hace un análisis, también se puede coordinar el mantenimiento a los equipos de bombeo, logrando con esto una mejor eficiencia de las actividades del personal de mantenimiento, realizando las actividades cuando realmente se requieren.

• Capacidad de Supervisión y Control de Instalaciones / procesos en

remoto, el sistema SCADA no sólo nos permite el monitoreo en forma remota de las instalaciones y los equipos de bombeo, también

83

es posible realizar control sobre los equipos de bombeo de tal forma que se puede realizar un arranque o un paro en forma remota, evitando con esto la necesidad de trasladar a personal al sitio, ahorrando con esto el tiempo de respuesta y los gastos por el traslado del personal.

• Acceso desde cualquier ubicación dentro del sistema, mediante la red

ethernet se puede acceder desde cualquier parte del sistema operador a la estación central, ya sea para solamente monitorear o incluso realizar telecontrol, los niveles de acceso se determinan mediante claves de usuario para evitar que cualquier persona tenga libre acceso al sistema y llevar un registro de los accesos y las actividades realizadas por cada usuario.

• Simplificación operativa como consecuencia de la automatización,

como resultado de la automatización se logra una mejor eficiencia en los recursos humanos y las actividades desarrolladas por los mismos, ya que los tiempos de respuesta son menores y con ello se reducen las quejas de los usuarios, logrando con ello una mejora en la imagen de la población respecto al sistema operador.

• Sistema de información en tiempo real con capacidad de

almacenamiento masivo de datos históricos e integración de herramientas de explotación de los datos, en caso de presentarse alguna evento que pudiera catalogarse como falla, se dispone de una base de información histórica que permite realizar un análisis completo con el cual se puede determinar el origen de la falla y elegir la solución más adecuada que permita la continuidad de la distribución del recurso principal, el agua potable.

7.-Bibliografía

• Medidores de potencia Series PM 130 - Manual de Operación. SATEC.

• MOSCAD-L Remote Terminal Unit Owner`s Manual.

• MOSCAD-M remote Terminal Unit Owner`s Manual.

• The Flow and Level Handbook Omega Tech.

• The Voltage Regulator Handbook

• ABB Aqua Master Service Manual abb edition 1.pdf paquete commercial.

84

• Toolbox Toolbox.PDF Paquete commercial.

• MiniMe Two wire Ultrasonic Level , Leveltrans.LU12-DS5.pdf

• http://www.motorola.com/co/cgiss/prod_convencional/pro5150_general.htm

l

• http://www.cfe.gob.mx/es/

• http://www.omega.com/techref/flowmetertutorial.html

• http://www.omega.com/prodinfo/flowmeters.html

• http://www.endress.com/eh/home.nsf/?Open&DirectURL=6F5DEBFAD2E8

49CEC12568AC00335AA8

• Instrumentación industrial (Crueus)

• Automación (Horta)

.

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