AUTOMATIZACIÓN DE PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA DE … · AUTOMATIZACIÓN DE PLANTA DE TRATAMIENTO...
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ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL
FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
AUTOMATIZACIÓN DE PLANTA DE TRATAMIENTO
DE AGUA DE UNA CENTRAL TÉRMICA
WALTER EDUARDO ALMEIDA CLAWJO
TESIS PREVIA A LA OBTENCIÓN DEL TITULO DE INGENIERO EN
LA ESPECIALIZACIONDE ELECTRÓNICA Y CONTROL
QUITO,MARZO, 1999
CERTIFICACIÓN
Certifico que el presente trabajo ha sido
realizado en su totalidad por el Sr.
Eduardo Almeida Clavijo
íiero Patricio Chico
Director de Tesis
AGRADECIMIENTO
Mi agradecimiento al Ingeniero Patricio Chico
por su acertada dirección en la ejecución de
esta tesis.
A la Unidad de Generación Termo Esmeraldas
por el financiamiento y desarrollo de este
trabajo.
A mis padres, quienes me apoyaron con
esfuerzo y abnegación para la feliz
culminación de esta etapa de mi vida.
A mi esposa, quien con su amor y
comprensión hizo más fácil la
realización de las metas que me impuse.
ÍNDICE DE MATERIAS
Pag.
Capítulo 1: Generalidades 1
Capítulo 2: Planta de Tratamiento de Agua 4
2.1 Principio de Funcionamiento 82.2 Partes Constitutivas 10
2.2.1 Filtros -102.2.1.1 Filtros Cationicos y Anionicos 102.2.1.2 Filtro Mixto 152.2.1.3 Torre de Descarbonatación 18
2.2.2 Bombas 202.2.3 Panel de Control y Alarmas 22
2.2.3.1 Panel de Control 222.2.3.2 Alarmas 26
2.3 Modo de Operación 28
Capítulo 3: Instrumentación 36
3.1 Medidores de PH 363.2 Medidores de Conductividad 383.3 Transmisores de Flujo 413.4 Posicionadores 433.5 Medidores de Sílice 443.6 Válvulas y Electroválvulas 47
Capítulo 4: Instalación del Hardware 48
4.1 Introducción; PLC ABB PROCONTIC CS31 534.2 Tipos de PLC 614.3 Instalación y Pruebas 66
Capítulos: 126
5.1 Introducción al Labvíew 1265.2 Supervisión del Proceso 1325.3 Instalación y Pruebas 151
Capítulo 6; Conclusiones 179
Bibliografía 181
DIAGRAMAS Y ANEXOS : TOMO II
ÍNDICE DE GRÁFICOS
No. Gráfico Pag.
CAPITULO I
Diagrama de Bloques Generación Eléctrica 1.1
CAPITULO II
Lazo de Control del Circuito Cerrado de la BalzaPiezometrica 2.1 5Controlador de Caudal 2.2 23
CAPITULO III
Montaje del electrodo de Conductividad 3.1 40Equipos Medidores de Sílice 3.2 46Sistema de Conmutación 3.3 46
CAPITULO IV
Proceso de Lectura de los datos Terminal Remoto-Master 4.1 49Conexión Master-Esclavos 4.2 51PLC07KR91 4.3 54PLC07KR31 4.4 57Sistema Modular PLC Master- Módulos Digitales 4.5 73Sistema Computador - Mando Bombas 4.6 80Lazo de Control Computador-Válvulas de Controlde Caudal 4.7 117Diagrama de Tiempo del Encedido y Apagadode los equipos de Sílice 4.8 124
CAPITULO V
Panel Frontal 5.1 127Diagrama de Bloques 5.2 131Panel Frontal para Control de Válvulas 5.3 137Ejemplo de Activación y Desactivación de Válvulas 5.4 139Diagrama de Bloques de la Activación de Válvulas 5.5 140Ejemplo de Panel Frontal 5.6 141Diagrama de Bloques para envío de Instrucciones 5.7 142String de Verdadero o Falso 5.8 144String Comparador de Vis 5.9 145String de Seguimiento de Datos de una Instrucción 5.10 146String para Escoger la Dimensión del String 5.11 147String para Cambiar String a Dimensión 5.12 147String Comparador 5.13 148String a Número 5.14 149Diagrama de Bloques para Apertura de un VI 5.15 152Cierre de un VI 5.16 153Bloque de Memoria Verdadero o Falso 5.17 154Función de Medida de Conductividad 5.18 174
ÍNDICE DE DIAGRAMA DE BLOQUES
Pag.CAPITULO IV
Segmet Plan 1:
Sistema de Protecciones 69Fase Automática Filtros Catiónicos 69Filtros Catiónicos; Modo Manual, Fase 1 70Filtros Catiónicos: Modo Manual, Fase 2 71
Segment Plan 2;
Filtros Catiónicos: Modo Manual, Fases 3 y 4 74Regeneración y Puesta en Servicio:Filtros T1 y T2 75
Segment Plan 3:
Activación Bombas: MKP3 81MKP10 82MKP17 83MKP2 84MKP5 85
Segment Plan 4:
Sistema de Protecciones 87Fase Automática Filtros Aniónicos 87Filtros Aniónicos: Modo Manual, Fase 1 88Filtros Aniónicos: Modo Manual, Fase 2 89Filtros Aniónicos: Modo Manual, Fases 3 y 4 90
Segment Plan 5:
Regeneración y Servicio Filtros Aniónicos 91
Segmet Plan 7 :
Sistema de Protecciones 96Fase Automática Filtros Mixtos 96Filtros Mixtos: Modo Manual, Fases 1 y 2 97Filtros Mixtos: Modo Manual, Fase 3 y 4 98
Segment Plan 8:
Filtros Mixtos: Modo Manual, Fases 5 y 6 99Filtros Mixtos: Modo Manual, Fases 7 y 8 100
Segment Plan 9;
Filtros Mixtos: Modo Manual, Fases 9 102Regeneración y Servicio Filtros Mixtos 103
Segment Plan 10:
Selección de Filtros 105
Segment Plan 11:
Finales de Carrera Abiertos 108Finales de Carrera Cerrados 109
Segment Plan 12:
Acción Electroválvulas 111
Segment Plan 13:
Activación Bombas: MKP11 113
Segment Plan 14;
Válvulas de Control 118
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla No. Pag.
CAPITULO IV
Disposición de los Contactos para Activarlas Electroválvulas: Segment Plan 6 4.1 93
Disposición de los Contactos para Activarlas Electroválvulas: Segment Plan 12 4.2 110
Disposición de los Contactos para Activarlas Eíectroválvulas; Segment Plan 17 4.3 120
CAPITULOV
Instrucciones de Mando ManualBombas MKP1, MKP2, MKP3 y MKP4 5.1 166
Instrucciones de Mando AutomáticoBombas MKP1, MKP2, MKP3 y MKP4 5.2 166
Mandos de Parada ManualBombas MKP5, MKP6, MKP11 y MKP12 5.3 167
Mandos de Parada AutomáticaBombas MKP5, MKP6, MKP11 yMKP12 5.4 167
Activación de Bombas (Modo Manual) 5.5 169Bombas MKP5, MKP6, MKP11 y MKP12
Activación de Bombas (Modo Automático) 5.6 169Bombas MKP5, MKP6, MKP11 y MKP12
Desactivación de Bombas (Modo Manual) 5.7 170Bombas MKP5, MKP6, MKP11 y MKP12
Desactivación de Bombas (Modo Automático) 5.8 170Bombas MKP5, MKP6, MKP11 y MKP12
Activación de Bombas (Modo Manual) 5,9 171
Bombas MKP9 y MKP10
Activación de Bombas (Modo Automático) 5.10 171BombasMKP9yMKP10
Desactivación de Bombas (Modo Manual) 5.11 172BombasMKP9yMKP10
Desactivación de Bombas (Modo Automático) 5.12 172BombasMKP9yMKP10
Valores Digitales (X) Vs. Conductividad (Y) 5.13 173
CAPITULO I
GENERALIDADES
El trabajo desarrollado en esta tesis esta basado en la necesidad de modernizar el
proceso de obtención de agua desmineralizada, en la Unidad de Generación Termo
Esmeraldas, por medio del uso de PLC's y sus módulos o extensiones, para
controlar los elementos primarios del proceso, estos son: válvulas, electroválvulas,
válvulas de control y bombas, a si mismo la obtención de medidas directas como
son las de PH, Conductividad, Sílice y Niveles de Acido y Sosa.
La Supervisión del proceso se la hace por medio del LABVIEW.
El objeto de instalar este sistema es el optimizar la operación de producción de
agua desmineralizada, ya que en la actualidad se tiene un control manual del
proceso y requiere la continua vigilancia del operador por toda la Planta. El control
automático minimiza la vigilancia ya que todos los datos están referidos a un solo
punto.
La Planta de Tratamiento de Agua, en particular la Planta Desmineralizadora, se
automatizó con controles basados en relés y temporizadores ON DÉLA Y, cuando la
Unidad de Generación Termo Esmeraldas fue creada. Este mando duró en servicio
pocos meses, después de los cuales sólo quedó trabajando en modo manual hasta
la presente fecha. De esta manera se inicia un proyecto de modernización para
controlar la producción de agua desmineralizada, tratando de recuperar lo que se
pensó funcionaría desde un inicio.
Aprovechando eí avance tecnológico del momento, se introdujo los sistemas de
control basados en PLCTs para mando y el Sofware Labview para supervisión del
proceso.
La Planta de Desmineralización posee dos trenes de producción denominados tren
A y tren B, con idénticas características, las cuales constan de Filtros Catiónicos,
Filtros Aniónicos y Filtros Mixtos. Se incluye la misma distribución de válvulas,
electroválvuias, válvulas de control para ambos trenes.
La finalidad de tener dos trenes de producción es la de generar agua
desmineralizada en forma individual por cada tren o conjuntamente, dependiendo de
las necesidades de la Planta. También se ha previsto la necesidad de Regenerar
un tren, mientras el otro está en servicio.
En el Anexo No.1, se muestra un diagrama de la distribución de los Filtros, con
todos sus elementos, a este diagrama se le denomina Panel Sinóptico.
El proceso de Generación Eléctrica requiere para su funcionamiento un sistema
Turbina - Generador para generar 120 MW de potencia. Para este propósito se
requiere generar vapor seco ( libre de Oxigeno ) para la protección de la Turbina en
cuanto tiene que ver con la oxidación o incrustaciones no deseadas.
Para generar la suficiente presión de vapor se requiere un Caldero que proporciona
140 Kg / cm2 y a su vez se le alimenta al mismo con Agua Desmineralizada
garantizando que ef vapor utilizado se el más óptimo posible.
En el Gráfico No. 1.1, se muestra un diagrama de bloques del proceso de
Generación Eléctrica.
GRÁFICO 1.1
DIAGRAMA DE BLOQUES GENERACIÓN ELÉCTRICA
AGUADESMINERALIZADA
GENERACIÓNELÉCTRICA
TANQUE DE AGUADESMINERALIZADA
TURBINA
CALDERO
i•
VAPOR(1 40 Kg/cm2)
Del gráfico se puede apreciar la importancia de producir agua desmineralizada para
la Generación Eléctrica.
CAPITULO I!
2.- PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA
La planta de tratamiento de agua inicia cuando se recoge el agua del río TEAONE
en Esmeraldas, llamándose a esta agua dura, luego de ello, por medio de bombas y
tuberías, el agua es llevada hacia la entrada del Clarificador.
fUna válvula a la entrada del clarificador regula el paso de caudal del agua hacia el
mismo, con lo cual se tiene un caudal de 300 a 400 m3/h . Esta agua es
almacenada en el Clarificador, para ser tratada con cloro gas, elementos químicos,
que forman flocules de lodo, que al ser mas pesados que el agua se depositan en
el fondo del mismo para luego ser evacuados por medio de la válvula de desagüe
de fangos, hacia el río nuevamente.
El agua clarificada y pura queda en la superficie, esta luego es llevada hacia la
balza piezométrica, en la cual se encuentra un control de nivel, para mantener
siempre en 80 % del total de la balza. Cabe notar que las dimensiones de la baiza
piezométrica son: 4 metros de alto, 4m de largo y 3 mts. de largo.
La balza piezométrica mantiene el control de flujo de agua de entrada al clarificador,
por medio de un transmisor de nivel, el cual envía el dato hacia el control ubicado
en el panel de tratamiento de agua, luego de allí se regula el porcentaje de nivel al
cual se desea tener la balza.
Este control trabaja en modo manual o automático, dependiendo de las condiciones
del sistema el operador decide con cual de ella se puede quedar.
Un diagrama del sistema de control en lazo cerrado se muestra a continuación.
DIAGRAMA 2.1
VÁLVULA DEENTRADA ALCLARIFICADOR
|— EQUIPOCONTROLADOR
En la balza piezométrica, el agua ya clarificada recorre dos caminos: Uno de ellos
se dirige hacia la Torre de Enfriamiento, la cual sirve para mantener la temperatura
de circulación en los sistemas al rededor de la Turbina, la cual
temperatura, por el vapor que provoca su movimiento.
El agua que regresa desde la turbina hacia la Torre de Enfriamiento, llega a una
Temperatura de 80 °C aproximadamente, la Torre hace bajar ía temperatura a 40
°C, para luego ser recirculada.
El segundo camino, y de más interés, es el que va hacia los filtros de Carbón y
Arena, los cuales dan el paso final para obtener una agua filtrada. Pasa primero por
el filtro de Arena, en la cual se filtran los compuestos orgánicos, pasa luego hacia
los filtros de Carbón donde se filtran elementos más pequeños, que escapan al
anterior, el resultado es almacenado en el Tanque de agua filtrada.
Del tanque de agua filtrada, por medio de bombas, se impulsa el agua hacia la
planta de desmineralización, iniciando el proceso de producción de agua
desmineralizada.
Cuando el agua dura proviene del agua de río, la producción de agua
desmineralizada da unas 6 (seis) horas de producción, lo cual afecta
ostensiblemente a las necesidades de la Planta, reduce la vida útil de los filtros de
carbón y arena, y lo que es peor reduce la vida útil de las resinas de los filtros
Catiónicos, Aniónicos y Mixtos.
Existe otra opción, y de mejor calidad que la anterior, que es utilizando el agua
clarificada de la Empresa de Agua Potable de Esmeraldas, la cual ya sieneió tratada,
pasa al clarificador, no se requieren muchos químicos para tratarla, luego pasa por
los filtros de carbón y arena antes mencionados y llega al tanque de agua filtrada,
con una mejor calidad que el agua de río. La producción de agua por esta vía de 30
a 35 horas de producción. Por esta forma se desgastan menos los filtros interiores
de la Planta de Agua Desmineralizada.
2.1.- PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
El principio de funcionamiento de la Planta Desmineralizada, se basa en los filtros
Aniónicos, Catiónicos y Mixtos, los cuales vamos a hablar en más detalle en el
punto 2.2.1 referente a ellos.
Por el momento nos referiremos al principio químico de fas resinas, las cuales son la
parte del filtrado de agua.
Estas resinas colocadas dentro de los filtros, sintéticas, tienen el poder de
intercambiar los iones con las soluciones que contienen sales, con las cuales toma
contacto. Las resinas sintéticas, en contacto con soluciones poco concentradas,
absorben los iones metálicos (Na+), o las radicales acidas (SO4)= .
Las resinas se dividen en cuatro grupos: resinas Catiónicos débiles y fuertes
resinas Aniónicos débiles y fuertes
Las resinas Catiónicos tienen la finalidad del substituir en el agua los cationes con
los iones hidrógeno, mientras que las resinas Aniónicos substituyen los aniones con
oxidridos.
Al final se puede desaparecer todos los iones de las soluciones y el agua obtenida
es la destilada pura, casi sin sales.
La elección de los tipos de resina que se deben emplear, depende de las
características del agua que esta entrando a los filtros y del grado de desionización
que se requiere. Mientras que el agua pasa a través de la resina, esta se va
agotando, o de otra forma, pierde la capacidad de retener los iones, y en cierto
punto, es necesario regenerar la resina para regresar a las condiciones iniciales.
2.2. PARTES CONSTITUTIVAS.-
La parte fundamental de ia producción de Agua Desmineralizada, la comprenden los
filtros, válvulas on-off, válvulas de control de flujo, electroválvuías, bombas y los
controles de flujo, con los cuales se va a contar para mantener un cauda!
establecido de producción,
Hay que tomar en cuenta que el funcionamiento de cada una de ellas es crítica, si
una falla la producción se interrumpe. Para ello se ha previsto opciones de by pass,
en el caso de válvulas de control de flujo, para el caso de las válvulas on-off, estas
se pueden abrir y cerrar en modo manual. Para el caso de las bombas, estas están
en parejas, si la una se daña, entra enseguida la otra. En el caso de los controles
de flujo ubicados en el panel de control, se tiene dos opciones, Manual o
Automático, dependiendo de las condiciones el operador decide el modo de trabajo.
A parte de esto, en cada futro se ubica un visor de caudal, en el cual el operador se
puede dar cuenta cuanto flujo pasa a través de cada filtro.
2.2.1 FILTROS.-
2.2.1.1 FILTROS CATIONICOS Y ANIONICOS.-
El Filtro, tanto Catiónico como Aniónico, fabricado para la empresa FRANCO TOSÍ,
10
para la Unidad de Generación Termo Esmeraldas, está constituido por una
estructura metálica cilindrica, con los fondos convexos, y en forma vertical. Para
poder acceder a su interior se tiene una tapa llamada Manhole, de gran dimensión,
para que una persona pueda entrar al filtro. Todo su interior esta revestido con
material resistente contra ácido y sosa.
En el Anexo 1, Diagrama 1.1 se muestra una sección del filtro con las tuberías de
entrada y salida y las válvulas que se necesitan para maniobrar. Esta figura sirve
tanto para los filtros Catiónicos y Aniónicos.
Durante el proceso de desionización el agua llega a A, pasa a través de la válvula 1,
y una vez distribuida uniformemente por toda la sección transversal del filtro por el
distribuidor de agua, pasa a través de la resina, la cual es recogida por una serie
de toberas colocadas en toda la superficie inferior del filtro, y para salir por la
válvula 2 hacia los otros filtros, para continuar el proceso de producción de agua
desmineralizada.
El agua que sale del filtro Catiónico, descationizada, pasa a los filtros Aniónicos, sin
materias orgánicas y aire mezclado; si en el caso que pasaren muestras orgánicas
el lecho de resina del filtro en poco tiempo tiende a atascarse, provocando una
caída de presión entre la entrada y la salida, la cual la vemos en los manómetros.
La temperatura de trabajo para los filtros es de 50 ° C, temperaturas más altas,
dañan los revestimientos protectores internos de los filtros y a la resina anióníca.
Es importante que el flujo a través del filtro sea regular, ya que si no lo fuera, se
pueden formar canales por los cuales pasa el agua sin ser filtrada, y por ende
reducen la eficiencia del cambio iónico. También cuando se realizan maniobras
con las válvulas de control, abriéndolas lentamente, sin provocar cambios bruscos
de caudal.
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Cuando el filtro ha producido la cantidad de horas preestablecido, este debe ser
regenerado, para lo cual debe salir fuera de servicio.
Regenerar, es efectuar en sentido inverso la reacción que normalmente se lleva a
cabo durante el servicio, por tanto, se quitan de las resinas Catiónicas o Aniónicas
los iones absorbidos, para substituirlos por iones hidrógeno (H)+, u oxidridos (OH)",
respectivamente.
Los regeneradores empleados para este proceso son:
- ácido clorhídrico o sulfúrico, para la resina Catiónica
- sosa cáustica, para la resina anióníca.
A la operación de regeneración completa corresponden varias fases que son:
1. Lavado contracorriente y expansión de la resina.
Esta operación tiene la finalidad de quitar las impurezas transportadas por el agua y
retenidas en la resina y a su vez mueve los granitos de resina para que el agua
pueda atravesar en todas sus partes uniformemente. Si hubo la formación de
canales de agua dentro del lecho de la resina, esta se elimina.
Durante estafase el agua recorre el siguiente camino: (ver Anexo 1, Diagrama 1.1)
Entra por A, pasa a través de la válvula 3, se dirige a las toberas ubicadas en la
parte inferior del filtro, haciendo las veces de distribuidor, atraviesa la resina, entra
en el distribuidor de agua, ubicado en la parte superior del filtro, que ahora hace
las veces de tobera y a través de la válvula 4, para ir al desagüe. Debido a la
presión de recirculación del agua, levanta la resina, adquiriendo un volumen de una
vez y media mayor que la normal. La operación dura de 10 a 15 minutos, en
12
algunos casos hasta 30 minutos, dependiendo el grado de suciedad del filtro, luego
de ello la resina vuelve al fondo del filtro formando un lecho homogéneo.
Hay que tener cuidado con esta operación, porque excesiva fuerza de caudal puede
levantar la resina al punto de llevarla al desagüe. Por tal motivo el filtro posee un
visor superior, de modo que el operador pueda vigilar el nivel de agua y de resina.
2. Regeneración de ia resina
Para esta fase se emplean soluciones de ácido sulfúrico diluido del 0,5 al 5% para
la resina Catiónica y sosa cáustica del 4 al 6 % para la resina aniónica.
Para el proceso de dilución del ácido y la sosa se requiere de un diluidor, en el cual
se introducen el reactivo y el agua en las cantidades establecidas. Para la exacta
dosificación de ácido o sosa, el operador cuenta con una electrobomba de pistón
variable que bombea el reactivo y es controlada manualmente abriendo o cerrando
el paso de reactivo de la bomba, esto es, cuando se quiere un porcentaje bajo de
reactivo, se cierra el paso de la bomba o lo contrario cuando se requiere más
reactivo. El paso de la bomba esta numerada de O a 100%., a su vez controla la
apertura de la válvula de entrada de agua al diluidor con una válvula de control de
flujo. Una vez introducida la solución al diluidor, se dispone de un medidor de
densidades, manual, que el operador la ubica a la salida del diluidor para
comprobar el valor exacto de dilución.
Una vez controlada la dilución esta lista para entrar a los filtros, para ia
regeneración.
El camino para la solución es el siguiente: Entra por la válvula 6, es distribiíiTSa
13
homogéneamente en toda la resina, y es recogida por las toberas del fondo del
filtro, sale por la válvula 5 y va al desagüe.
El tiempo de duración para este proceso es de 1 hora aproximadamente para los
filtros Catiónicos, y de 20 minutos para los filtros Aniónicos. Generalmente se usa
un caudal de 4 a 6 litros de solución por hora y por litro de resina.
3.- Lavado y enjuague del futro con agua
Al terminar la fase de regeneración, es necesario remover todos los residuos que
han quedado en el filtro, por tal motivo se debe lavar el filtro con agua abundante.
El recorrido del agua es el siguiente; Entra por A , pasa por la válvula 1, es
distribuida uniformemente por el distribuidor superior, atraviesa el lecho de la resina
es recogida luego por las toberas inferiores y sale del filtro por la válvula 5 hacia el
desagüe.
Para el lavado del futro Catiónico, se utiliza el agua filtrada, para el lavado del filtro
Aniónico se utiliza ei agua descationizada, o sea, el agua de salida del filtro
Catiónico ya completadas las fases, entra como agua de regeneración al filtro
Aniónico.
El lavado se hace en dos tiempos:
1. El primer paso de lavado es con el mismo caudal con el que se terminó de
regenerar.
2. En el segundo período la velocidad del agua es mucho mayor, para asegurar un
efectivo lavado del filtro.
Después que se ha realizado cada una de estas fases, el filtro esta regenerado y
listo para entrar en servicio.
14
cuanto a la temperatura de trabajo.
Cuando el filtro ha pasado el tiempo de trabajo predeterminado, ei mismo se debe
poner fuera de servicio y regenerarlo, su capacidad de retención de iones ha
disminuido y ei aumento gradual de sílice a aumentado.
La regeneración completa comprende varías fases y son:
1. Lavado contracorriente y expansión del (echo de la resina:
Es el mismo paso que los filtros Aniónicos y Catiónicos, y el agua recorre el
siguiente camino: entra por A, pasa a través de la válvula 3, se dirige a las toberas,
que hacen de distribuidor, atraviesa las resinas, entra al distribuidor de agua
ubicado en la parte superior y safe por la válvula 4, desaguando el agua de salida.
Al levantarse ías resinas se eliminan las aglomeraciones y se desprende la
suciedad depositada en las mismas.
Al terminar el retrolavado las resinas vuelven a su estado original, la más pesada,
cae primero (resina Catiónica) y luego la aniónica menos pesada.
2. Regeneración de las resinas
La misma proporción que las resinas de los filtros Catiónicos y Aniónicos, el
proceso de dilución es el mismo pero las modalidades de regeneración son las
siguientes:
La regeneración de la resina aniónica empieza, cuando un pequeño flujo de
agua anionizada o desmineralizada entra por A, pasa por la válvula 3, entra al
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filtro, atraviesa la resina Catiónica y se descarga por la válvula 9, ubicada al nivel
del distribuidor divisorio de las dos resinas, hacia el desagüe. Este flujo de agua
permanecerá sobre la resina Catiónica, con el fin de que el ácido diluido que
provenga de la válvula 6, no se mezcle con la resina Catiónica, lo cual haría más
difícil su regeneración. Luego mediante la válvula 6, se introduce la solución
regeneradora de sosa en el filtro a través del distribuidor, se reparte uniformemente
y atraviesa la resina aniónica y se descarga igual por la válvula 9, hacia el desagüe.
Una vez terminada la regeneración, se puede iniciar la operación del lavado
introduciendo agua por el punto A, luego por la válvula 1, pasando por el distribuidor
de agua de la parte superior, introduciéndose en la resina aniónica y sale por la
válvula 9.
El lavado debe hacerse a fondo, para eliminar la cantidad de iones (OH)" y medir
pocos ppm en el laboratorio.
- La regeneración de la resina Catiónica inicia con un pequeño flujo de agua que
entra por A, pasa por la válvula 1, se introduce en el filtro atraviesa las dos resinas,
llevándose con sigo el agua residual del paso de regeneración de la resina
aniónica, para luego descargar todo por la válvula 5, hacia el desagüe.
Introducimos la solución regeneradora de ácido, pasa por la resina Catiónica, y se
descarga por la válvula 5 hacia ef desagüe.
E! tiempo de regeneración para ambas resinas debe ser lo suficientemente largo
para que la reacción química haga su efecto. Generalmente se usa un caudal de 4
a 6 litros de solución por hora y por litro de resina. La baja velocidad en el flujo
sería la más conveniente para estos casos.
Una vez terminada la regeneración, se inicia el proceso de lavado de ía re'sina
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Catiónica, introduciendo agua por el punto A, y luego por la válvula 1, pasando por
las dos resinas hacia la válvula 5, en la cual se desagua el flujo de agua.
El lavado debe hacerse a fondo para eliminar la cantidad de sales presentes,
midiendo la cantidad de ppm presentes en el laboratorio.
Como un enjuague final las resinas deben mezclarse con el agua residual, con este
fin se utiliza la válvula 10, para introducir aire comprimido y mover las resinas, cuyo
aire es descargado a través de la válvula 7 hacia la atmósfera.
3. Lavado final con agua desanionizada, o desmineraiizada
Después de la mezcla con aire comprimido de las dos resinas, iniciamos el lavado
final del filtro en conjunto, para lo cual se sigue la siguiente trayectoria:
El agua entra por el punto A, pasa por la válvula 1, se distribuye unifórmente por el
distribuidor ubicado en la parte superior del filtro, atraviesa el lecho de resina ya en
reposo y sale por la válvula 5.
El lavado final llega a su termino cuando se comprueban los niveles de
conductividad, sílice y agua dura en el laboratorio, siendo este último de un valor de
O ppm.
2.2.1.3 TORRE DE DESCARBONATACION.-
Cuando los niveles gaseosos disueltos en el agua tienen niveles de presión altos,
estos tienen la tendencia a pasar del agua a la atmósfera, restableciendo el
equilibrio. Este tipo de reacción tiene lugar a la salida de los filtros Catiónicos, el
agua contiene ácido carbónico H2CO3, formado por el intercambio de la resina
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Catiónica con el agua. El ácido carbónico no puede existir libre en el agua y por
esto se descompone enseguida en agua y en anhídrido carbónico (CO2) gaseoso
que queda disuelto en el agua.
Debido a la alta cantidad de C02l debido a su presión, este tiende a desprenderse a
la atmósfera. Todo este proceso se lo hace en la torre de desgasificación en frío,
con aireación forzada.
El agua entra en la parte superior de la torre (ver Anexo 1,Diagrama 1.3) y es
distribuida en un lecho de anillos Raschig, sostenidos por un armazón de madera.
Mientras el agua baja goteando entre los anillos Raschig, una corriente de aire,
producida por un ventilador eléctrico colocado debajo de los anillos, ayuda al
desprendimiento de anhídrido carbónico C02, El aire y el C02, salen por la parte
alta de la torre, por medio de una chimenea, mientras que el agua que llega al fondo
de la torre, es enviada por medio de bombas hacia el filtro Catiónico.
La regulación del nivel de agua en dicho depósito se la hace por medio de un
control de nivel, el cual manda a la válvula de control a abrirse o cerrarse
dependiendo de las condiciones interiores del desareador o descarbonatador.
Cuando ei nivel del descarbonatador ha bajado demasiado, sale una alarma de bajo
nivel , el cual manda a disparar o parar la bomba de paso (MKP3 o MKP4), con ei
fin de que el descarbonatador recupere su nivel. El proceso se interrumpe, hasta
que el nivel se recupere. En caso de llegar a nivel aitos, existe una alarma para
ello, de otra forma el agua se desborda por la chimenea.
El deposito de agua es revestido para resistir ácido y sosa, así como sus tuberías
exteriores.
Bajo estas condiciones el descarbonatador y su ventilador eléctrico deben estar en
servicio, cuando se proceda a poner en servicio la planta.
19
tenga tiempo el descarbonatador para recuperar su nivel.
Las Bombas Centrífugas Horizontales: MKP9 - MKP10, son utilizadas para mandar
agua desmineralizada hacia el filtro mixto, en el caso de que no se disponga de
agua anionizada. La presión de salida es de 5 Kg/cm2 y se utiliza para vencer la
resistencia de las resinas del filtro mixto, cuando se proceda a la regeneración de
los filtros mixtos. Sólo en este caso, son usadas estas bombas, por ello
eventualmente entran en servicio.
Las bombas Horizontales: MKP5 - MKP6 son de pistón regulable ( O - 100 % ), cuyo
caudal es de 510 It/ h, con una presión de 2 Kg/cm2, utilizadas para sosa cáustica al
50%, con PH =14. La potencia del motor es de 0,5 HP.
Dichas bombas son utilizadas para la regeneración de los filtros Aniónicos y mixtos,
cuya función es mandar el flujo de sosa de los tanques hacia el diluidor, para su
respectivo uso.
Las bombas Verticales: MKP11 - MKP12 son de pistón regulable O - 100 %, cuyo
caudal es de 147.4 It/h, con una presión de 2 Kg/cm2, utilizadas para ácido sulfúrico
concentrado en 98 %, PH-1. La potencia del motores de 0,5 HP.
Entran en servicio cuando necesitamos la regeneración de los filtros Catiónicos y
mixtos, cuya función es mandar el flujo de ácido de los tanque hacia el diluidor.
La bomba Horizontal MKP17: es la bomba de! descarbonatador, ia cual mantiene
una presión de 5 Kg/cm2, con un cauda! de 18 m3/h en condiciones normales de
trabajo. Es utiíizada siempre que la planta esta en servicio.
21
2.2.3 PANEL DE CONTROL Y ALARMAS.-
2.2.3.1 PANEL DE CONTROL
En el Anexo 1, se indica un piano genera! del panel de controi y alarmas.
El panel de control y alarmas esta ubicado en una parte estratégica de la planta, en
ía cual se pueden apreciar los elementos de la planta, A parte se tiene un Panel
Sinóptico en el cual el operador puede apreciar en forma gráfica toda la planta, esto
es, cuando una válvula se activa, un microswitch ubicado estratégicamente manda
una señal de 24 Vdc, para que se prenda una lampara en el panel, y e! operador
verifica si ejecuta o no la orden. Lo mismo ocurre cuando se enciende una bomba,
esta es indicada en el panel sinóptico.
En el panel de control están colocados los controiadores de caudal los cuales
trabajan en modo manual o automático, y regulan de O a 100% la apertura de la
válvula de control. El operador trabaja en modo automático por io general. Si ocurre
algún problema, pone en modo manual y regula de O a 100 % ía válvula de control.
En la figura 2.2 se ilustra el controlador usado en la Planta Desmineralizadora
22
FIGURA 2.2
CONTROLADOR DE CAUDAL
A continuación se muestra una lista de los controladores usados y sus aplicaciones:
FCV 01 A/ 01B: Controla el flujo del filtro Catiónico del lado A y B respectivamente.
FCV 02A/ 02B: Controla el flujo del filtro Aniónico del lado A y B respectivamente.
FCV 03: Controla el flujo de Regeneración con ácido sulfúrico diluido
FCV 04: Controla el flujo de Regeneración para lavado contracorriente y lavado de
los filtros mixtos a un bajo caudal.
FCV 05: Controla el nivei del descarbonatador.
En el panel de control se ubican botoneras en parejas de color rojo para el
encendido y amarillo para el apagado.
Las fases Catiónicas, Aniónicas y mixtas, poseen una botonera para arrancarlas
23
independiente, se introdujo un sistema de switch on-off, colocados bajo las
botoneras, de esta manera se puede activar cualquier válvula, independiente de que
filtro sea, de esta forma se tiene un sistema redundante, pero efectivo cuando se
25
FIGURA 2.2
CONTROLADOR DE CAUDAL
A continuación se muestra una lista de los controladores usados y sus aplicaciones:
FCV 01 A/ 01B: Contraía el flujo del filtro Catiónico del lado A y B respectivamente.
FCV 02A/ 02B: Controla e! flujo det filtro Aniónico del lado A y B respectivamente.
FCV 03: Controla el flujo de Regeneración con ácido sulfúrico diluido
FCV 04: Controla el flujo de Regeneración para lavado contracorriente y lavado de
los filtros mixtos a un bajo caudal.
FCV 05: Controla el nivel del descarbonatador.
En el panel de control se ubican botoneras en parejas de color rojo para e!
encendido y amarillo para el apagado.
Las fases Catiónicas, Aníónicas y mixtas, poseen una botonera para arrancarlas
23
automáticamente. En el caso de los filtros Catiónicos, al aplastar el botón de
automático, la regeneración se efectúa sola, pasando de las fases 1 a la 4, sin que
el operador haga nada. También se puede parar el proceso en ia fase que se
desee y continuar manualmente, esto es, activar el botón de activado de cualquier
fase hasta completar el proceso de regeneración.
El mismo caso es para los filtros Catiónicos y Mixtos.
Tómese en cuenta que el ciclo automático es para la regeneración, cuando esta
acaba, se para todo y no incluye poner automáticamente en servicio ef filtro, esto lo
hace el operador a voluntad.
En modo manual las botoneras de la fase Catiónica, ya sea del lado A o el lado B,
indicadas como Fase: 1,2,3,4 , ubicadas en ía parte superior izquierda, activan las
válvulas on-off, de los filtros Catiónicos. También ubicados a un lado de estos,
están las botoneras para entrar en servicio los filtros Catiónicos dei lado A y B, La
operación del panel de control se detalla en el punto 2.3. más adelante.
Debajo de estas están ubicadas las botoneras del filtro Aniónico, iguales que las
anteriores y con la misma disposición, controlan las fases de los filtros Aniónicos del
lado A y B, y ponen en servicio estos filtros.
A un lado ubicamos las botoneras de las fases de los filtros mixtos del lado A y B,
numerados de la fase 1 a la 9, e igualmente las de poner en servicio dichos filtros.
Debajo de estas, están las de arranque y parada de las bombas: MKP1 -2-3-4-5-6-9-
10-11-12-17, en este orden, las cuales usamos en el proceso.
Las bombas MKP 7,8,13,14.15 y 16 no están en servicio.
También tenemos para cada bomba un selector de manual y automático, que el
operador selecciona dependiendo de las circunstancias. Por lo general el operador
trabaja en modo manual.
24
Al extremo izquierdo están ubicados los selectores de:
Operación en modo Local o automatizado: Si seleccionamos el modo local, el
operador tiene que trabajar en eí panel de control, y si se selecciona en modo
automatizado, la operación tiene lugar desde el computador, ubicado en el cuarto
del operador, que es el objetivo del proyecto. De ahí controlará el proceso de la
misma forma que lo hiciere en modo manual.
Mediante el modo automático, se bloquean los controles de caudal, por medio de
relés ubicados en la parte interior del panel, a su vez, se bloquean las bombas,
quitando la alimentación de voltaje de 24 Vdc, a los relés de arranque de las
mismas. En el anexo 2 y 3 se muestran los diagramas correspondientes a las
conexiones eléctricas para el intercambio de manual y automático, para las bombas
y para los controladores de caudal respectivamente.
Selector de Filtros: Este selector escogerá el filtro del lado A o del lado B, los
cuales están numerados: 1-3-5 para el lado A, 2-4-6 para el lado B.
Pulsante para prueba lámparas: En la cual se verifican el estado de las lámparas
del panel sinóptico.
Pulsante para reconocer alarmas: Cuando una alarma es activada, mediante este
pulsante, reconocemos la alarma, se apaga la sirena y permanece activada.
Pulsante para resetear las alarmas: Este pulsante sirve para desactivar cualquier
alarma presente, ya sea en el panel sinóptico, como en el panel de alarmas;
siempre y cuando se haya reseteado la misma.
En vista de las necesidades para regenerar y poner en servicio los filtros en forma
independiente, se introdujo un sistema de switch on-off, colocados bajo las
botoneras, de esta manera se puede activar cualquier válvula, independiente de que
filtro sea, de esta forma se tiene un sistema redundante, pero efectivo cuando se
25
quiere trabajar con el selector de filtros del lado A, y regenerar mientras tanto el
lado B, activando independientemente las válvulas requeridas para ello.
Tenemos ubicados en la parte lateral del panel sinóptico los medidores de
conductividad para los filtros Aniónicos y Mixtos, indispensables para la operación
de la planta. El operador vigila el estado de conductividad y de esto depende si se
requiere sacar de servicio al filtro y regenerarlo o continuar produciendo.
2.2.3.2 ALARMAS.-
Las alarmas son una parte importante del proceso de producción de agua
desmineralizada, alertan al operador de alguna actividad anormal, que necesita ser
corregida inmediatamente.
A continuación se detallan las alarmas más importantes:
- Baja presión de agua de alimentación a los filtros Catiónicos, el cual bloquea las
fases de regeneración de los filtros Catiónicos y las bombas MK P1-P2.
- Baja presión de agua de alimentación a los filtros Aniónicos, el cual bloquea las
fases Aniónicas y mixtas en regeneración y las bombas MK P3-P4.
- Baja presión de agua de lavado y dilución de reactivos para los filtros mixtos, el
cual bloquea las operaciones de regeneración y las bombas MK P9-P10.
- Alto nivel del tanque de agua desmineralizada, el cual bloquea a los filtros que
estén en funcionamiento y las bombas MK P1-P2-P3-P4.
- Baja presión de aire de instrumentos, la cual manda a abrir todas las válvulas en
todos los filtros.
- Bajo nivel del tanque de agua clarificada, el cual manda a bloquear las bombas
MKP1 -P2.
26
- Alta conductividad filtro mixto T5( lado A ), pone fuera de servicio los filtros T3 y
T5 y las bombas MK P1~ P2 - P3 - P4.
- Alta conductividad filtro Aniónico T3( lado A ), pone fuera de servicio los filtros T3
y T5 y las bombas MK Pl- P2 - P3 - P4.
- Alta conductividad filtro Mixto T6 (lado B), igual que el lado A
- Alta conductividad filtro Aniónico T4 (lado B), igual que el lado A.
27
2.3 MODO DE OPERACION.-
El operador debe verificar el estado de los selectores antes de proceder a activar
cualquier válvula o posicionador, verificar si no hay ninguna alarma presente, y de
existir, activar el pulsante para eliminar los bloqueos para resetear las alarmas.
Debe tomarse en cuenta que si se activa una fase, no se permite activar otra a la
vez, se espera que termine la fase seleccionada, para continuar con la siguiente.
Con el selector en modo manual, para trabajar desde el panel de control.
La regeneración sólo puede iniciar sólo si se han cumplido las siguientes
condiciones:
- Filtro seleccionado no ha sido ya regenerado
- Presión de agua en niveles normales de trabajo
- Válvula FV06 abierta, cuya válvula une el agua filtrada con la entrada de agua
hacia los filtros.
Si se requiere poner en servicio un filtro se requiere de las siguientes condiciones:
- Indicación de que se ha concluido la regeneración de un filtro o filtros
- Presión de agua en niveles normales de trabajo
- Válvula FV 06 abierta
- Nivel del tanque de agua desmineralizada en condiciones normales
La regeneración de los filtros empieza de siguiente manera:
REGENERACIÓN DE LOS FILTROS CATIONICOS
FASE 1.- LAVADO CONTRACORRIENTE
Poner en marcha manual la bomba MK P1 (P2)
28
Apertura de la válvula FV 06
Apertura de las válvulas FV 09 y FV 10, con el pulsante F1 dei panel
La válvula de regulación FV01 A/B regulará durante 15 minutos
un caudal de agua de 32 m3/h.
FASE 2.- REGENERACIÓN CON ACIDO SULFÚRICO
Apertura de la válvula FV 06
Apertura de las válvulas FV 11, FV 12 y FV 31, con el pulsante F2 del
panel.
Arranque de la bomba P11 (P12)
La válvula de regulación FCV 03 regulará los caudales siguientes:
- por 20 min. Regeneración de H2SO4 al 1 %, con un caudal de 21
m3/h.
- por 20 min. Regeneración de H2S04al 2 %, con un caudal de 10,5
m3/h.
- por 20 min. Regeneración de H2S04al 4 %, con un caudal de 5,5
m3/h.
FASE 3.- LAVADO DE REGENERACIÓN
Apertura de la válvula FV 06
Apertura de las válvulas FV 11, FV 12 y FV 31, pulsando F3 del panel
La válvula de regulación FCV 03, regulará durante 30 min. El cauda!
de agua de 5,5 m3/h.
29
FASE 4.- LAVADO FINAL
Apertura de la válvula FV 06
Apertura de las válvulas FV 07 y FV 11, pulsando F4 del panel
La válvula de regulación FCV 01, regulará durante 60 min. El caudal
de agua de 18 m3/h.
Al finalizar la regeneración, este debe indicar que esta listo para entrar
en servicio y resetear todas las memorias anteriores.
FASE 5.- SERVICIO
Apertura de las válvulas FV 06, FV 07 y FV 08, pulsando T1 o T2
dependiendo cual filtro entra en servicio.
Arranque del ventilador MK P17
La válvula de regulación FCV 01 A/B regulará un caudal de agua de 18
m3/h.
REGENERACIÓN DE LOS FILTROS ANIONICOS
FASE 1.- LAVADO CONTRACORRIENTE
Poner en marcha manual la bomba MK P1 (P2) Y MK P3 (P4)
Apertura de la válvula FV 06
Apertura de las válvulas FV 16 y FV 17, con el pulsante F1 del panel
La válvula de regulación FV02 A/B regulará durante 10 minutos
30
un caudal de agua de 7 m3/h.
FASE 2.- REGENERACIÓN CON SOSA CAUSTICA
Apertura de la válvula FV 06
Apertura de las válvulas FV 13, FV 18, FV 19 y FV 34, con el pulsante
F2 del panel.
Arranque de la bomba P5 (P6)
La válvula de regulación FCV 03 regulará durante 73 min. un caudal
de 3,5 m3/h.
FASE 3.- LAVADO DE REGENERACIÓN
Apertura de la válvula FV 06
Apertura de las válvulas FV 13, FV 18, FV 19 y FV 34, pulsando F3 del
panel.
La válvula de regulación FCV 02 A/B, regulará durante 30 min. El
caudal de agua de 3,5 m3/h.
FASE 4.- LAVADO FINAL
Apertura de la válvula FV 06
Apertura de las válvulas FV 14 y FV 18, pulsando F4 del panel.
31
La válvula de regulación FCV 02 A/B, regulará durante 60 min. El
caudal de agua de 18 m3/h.
Con el fin de esta fase, se deben resetear las memorias anteriores e
indicar que el filtro esta listo para entrar en servicio.
FASE 5.- SERVICIO
Apertura de las válvulas FV 06, FV 14 y FV 15, pulsando T3 o T4
dependiendo cual filtro entra en servicio.
Arranque del ventilador MK P17
La válvula de regulación FCV 01 A/B regulará un caudal de agua de 18
nf/h.
REGENERACIÓN DE LOS FILTROS MIXTOS
FASE 1- LAVADO CONTRACORRIENTE
Apertura de la válvula FV 06
Apertura de las válvulas FV 20, FV 23 y FV 24, con el pulsante F1 del
panel.
Puesta en marcha de la bomba MK P9 (P10)
La válvula de regulación FCV 04 regulará durante 20 minutos un
caudal de agua de 3 m3/h.
32
FASE 2,- REGENERACIÓN ANIONICA
Apertura de la válvula FV 06
Apertura de las válvulas FV 27, FV 29, FV 32 y FV 34, con el pulsante
F2 del panel.
Arranque de la bomba P5 (P6)
Arranque de la bomba P9 (P10)
La válvula de regulación FCV 04, regulará por 25 min, un caudal de
agua de 2,7 m3/h.
FASE 3.- LAVADO DE REGENERACIÓN
Apertura de la válvula FV 06
Apertura de las válvulas FV 27, FV 29 , FV 32 y FV 34, pulsando F3
del panel.
Puesta en marcha de la bomba P9 (P10).
La válvula de regulación FCV 04, regulará durante 40 min. El caudal
de agua de 2,7 m3/h.
FASE 4.- LAVADO FINAL
Apertura de la válvula FV 06
Apertura de las válvulas FV 20 , FV 21 y FV 25, pulsando F4 del panel
Puesta en marcha de la bomba P9 (P10),
La válvula de regulación FCV 04, regulará durante 60 min. El caudal
33
de agua de 5,3 m3/h.
FASE 5.- REGENERACIÓN CATIONICA
Apertura de la válvula FV 06
Apertura de las válvulas FV25 , FV.28 y FV 33 , con el pulsante F5 del
panel.
Puesta en marcha de ia bomba MK P9 (P10)
Puesta en marcha de la bomba MKP11 (P12)
La válvula de regulación FCV 04 regulará durante 20 minutos
un caudal de agua de 5 m3/h.
FASE 6.- LAVADO DE REGENERACIÓN
Apertura de la válvula FV 06
Apertura de las válvulas FV25, FV28 , FV33, con el pulsante
F6 deí panel.
Arranque de la bomba P9 (P10)
La válvula de regulación FCV 04, regulará por 30 min. un caudal de
agua de 5 m3/h.
FASE 7.- LAVADO FINAL
Apertura de la válvula FV 06
Apertura de las válvulas FV 20, FV 21 y FV 25 , pulsando F7
del panel.
34
CAPITULO III
INSTRUMENTACIÓN
La instrumentación es una parte fundamental en un proceso químico, mediante el
cual se puede verificar el estado gradual o total de la planta. Para ello en el
proceso de producción de agua desmineralizada, se requieren los siguientes
equipos;
- Medidores de pH
- Medidores de Conductividad
- Transmisores de Flujo
- Posicionadores
- Medidores de Sílice
- Válvulas y efectroválvulas
3.1 MEDIDORES DE PH
El medidor de pH es un equipo en el cual su medida se basa en un electrodo
colocado en una muestra líquida. El electrodo contiene en su interior una muestra
de KCI (Cloruro de Potasio), 4 Molar, que sirve como base química para el
desprendimiento de los iones de H + de las muestras a ser medidas.
Debido a esta reacción se obtienen diferentes valores de pH comprendidos entre O
y 14, siendo los valores de O a 7, se considera pH ácidos, como ejemplo el H2S04
Acido Sulfúrico, con un valor de pH=1 , y de 7 a 14 se considera pH básico, como
el NaOH (sosa cáustica), con un valor de pH = 14. Para pH = 7 se considera pH
36
neutro.
El electrodo transfiere la información hacia el equipo electrónico, el cual cambia el
valor medido a unidades eléctricas (milivoltios), con ios cuales se trabaja de mejor
manera. El electrodo posee un compensador de temperatura para hacer más fiable
la medida en diferentes estados de temperatura de la muestra.
En la Planta de Tratamiento de Agua, se requieren 2 valores de pH de interés, uno
de ellos es en el Producto Final, cuyo pH está comprendido entre 5 a 6.5. El
segundo valor de importancia está en la piscina de neutralización, en la cual se
debe tener un valor entre 6.5 y 7. En la piscina de neutralización es donde
desaguan todas las aguas que salen de los filtros del desmineralizador, y estas van
a dar hacia el río TEAONE, por tai motivo deben tener estos valores de pH.
Ei equipo utilizado para este propósito es de la serie 873PH de ia empresa
FOXBORO, en el Anexo 1, Parte 2 se muestran los manuales de los equipos
utilizados en la instrumentación de la Planta
El equipo posee una bornera trasera en la cual ubicamos la señal de salida de
medida en el rango de 4 a 20 mA, entra hacia la Extensión de señales analógicas
de entrada, para luego ser enviada al PLC Master y de allí comunicarse con el
computador por medio del Software LABVIEW. En los capítulos siguientes se
hablará con más detalle del sistema de comunicación.
37
3.2 MEDIDORES DE CONDUCTIVIDAD
Sabiendo que la resistencia eléctrica R se expresa de la siguiente manera:
R= r (I / A)
Donde: r = es la resistencia específica
I = longitud del conductor
A = Sección del conductor
La conductividad se expresa como el inverso de la resistencia:
C = x (A /1)
Donde: x = es la conductividad específica
Para el caso de los metales se considera siempre hablar de resistencia eléctrica,
mientras que para los electrolitos se refiere siempre a conductividad.
La conductividad específica, x, de la disolución de un electrólito es la conductividad
de un cubo de disolución de 1 cm. de arista. Esta conductividad no es constante,
contrariamente a como ocurre para los metales, pues depende de la concentración,
ya que al cm3 al cual se refiere la conductividad específica existe una cantidad
variable de electrolito igual a c/ 1000, siendo c la concentración molar de la
disolución .
Por este motivo se establece la conductividad molar, m, conductividad
correspondiente a una mol, y que es igual a la conductividad específica dividida por
el número de moles existentes en un centímetro cúbico, esto es:
m = x / ( c / 1 0 0 0 ) = x (1000/c) = x V m
38
o también igual a la conductividad específica, multiplicada por el volumen molar,
Vm, volumen de disolución en centímetros cúbicos que tiene disuelto 1 mol de
electrolito.
De manera análoga se define la conductividad equivalente, L, conductividad
correspondiente a un equivalente - gramo y que es igual a la conductividad
específica dividida por el número de equivalentes contenidos en un cm3 de
disolución, o, lo que es lo mismo, multiplicada por el volumen equivalente, Ve ,
expresado en cm3. Se tiene :
L = xVe
La conductividad equivalente es la magnitud que se considera y se calcula con
mayor frecuencia.
Por medio de la conductividad equivalente, se determina la conductividad en las
muestras líquidas de ios filtros Aniónicos y Mixtos, también la del producto final.
El elemento principal de medida lo hace el electrodo (celda de conductividad serie
4973), que determina medidas continuas de la conductividad electrolítica en
procesos industriales a temperaturas sobre los 40 °C y 250 psi de presión.
Los electrodos trabajan con celdas de Titanio, cuya constante esta en un rango de
0.01 a 0.1 cm"1.
Los electrodos tienen una longitud de 2 - % ". El electrodo posee un sensor de
temperatura, localizado en el interior del mismo. Los agujeros localizados en el
exterior del electrodo permiten el paso de ia solución a ser medida.
El rango de trabajo para los filtros Aniónicos comprende de O a 1,5 \jQ / cm, y para
los filtros mixtos O a 0,5 \jQ. / cm.
39
En el caso de que se sobrepasen estos límites, la alarma de alta conductividad
aparece en el panel para alertar al operador de la anomalía.
En el Anexo 1, Parte 2 se tiene el manual técnico de los electrodos de
conductividad.
En la figura 3.1 se diagrama el montaje de! electrodo de conductividad.
FIGURA 3.1
MONTAJE DEL ELECTRODO DE CONDUCTIVIDAD
FILTRO
ELECTRODO
TOMAMUESTRAS
Deí electrodo salen 4 cables hacia el equipo indicador de conductividad, dos de
ellos son para la compensación de la temperatura y los otros son para la medida.
La escala del equipo va de O a 10 pH / cm. , con una perilla para chequeo del valor
de O , valor medido y el valor máximo, con el fin de verificar la calibración del
equipo.
40
El equipo posee dos sockets para tarjetas de alarmas, una para la tarjeta de señal
de salida de 4 a 20 mA, y una bornera en ía cual va ef voltaje de alimentación, los
terminales del electrodo, la salida de 4 a 20 mA, la salida de 10 Vdc, para
aplicaciones especiales. En el Anexo 1, Parte 2 se muestra el manual técnico del
Equipo Medidor de Conductividad.
3.3 TRANSMISORES DE FLUJO
El principio de funcionamiento de un transmisor en general ya sea para medir flujo o
un diferencial de altura, se basa en la señal medida de capacitancia, la cual es
adquirida directamente de la deflexión de los diafragmas.
Una diferencia de presión causa la reflexión de los dos diafragmas, Si P1 es más
grande que P2, entonces el diafragma 1 se mueve hacia adentro, mientras que ef
diafragma 2 se mueve hacia afuera la misma distancia.
Este movimiento altera la capacitancia de ambas C1 y Ca al medir las presiones
diferenciales en las superficies del paso de fluido por la tubería de medición.
Ambos valores de capacitancia son convertidos a una señal digital, la cual es
transmitida al microprocesador para un proceso de medida posterior.
En el Anexo 1, Parte 2 se ilustra la gráfica del principio de medida de la
capacitancia del transmisor de flujo o nivel.
Para un transmisor, en el cual se quiere medir el flujo o caudal ( Q ),se toma como
punto de partida la diferencia de presión (Q = K V AP; K es una cte.). Esta
diferencia esta basada en ei principio de Bernullí, dado por la siguiente ecuación:
41
ÁP = p ( v12 - v22) / 2 con y1 = y2
donde:
A P = diferencia de presiones
p = densidad de fluido
v = velocidad del fluido
Ai colocar una Placa Orificio en ia tubería, se provoca un cambio en la velocidad del
flujo en este tramo y por ende un diferencial de presiones.
En el Anexo 1, Parte 2 se ilustra el Montaje de un Transmisor de Caudal
Para un transmisor en el cual se va a medir el nivel de un tanque, se usa el mismo
principio:
AP = p g ( y1 - y2) con v1=v2
En el Anexol, Parte 2 se muestra el Montaje de un Transmisor de Nivel.
El transmisor recoge la información de presión, la transforma a valores de caudal y
luego pasa a señales eléctricas en mA. Esta información es llevada al controlador
el cual interpreta la señal y la muestra en el indicador de caudal. Si el caudal
42
indicado es el requerido, las condiciones se mantienen estables, caso contrario,
hará variar el flujo mediante la apertura o cierre de la válvula de control respectiva.
Se debe tomar en cuenta que para un rango de caudal de O a 32 m3/h ,
corresponde un rango de corriente entre 4 y 20 mA.
3.4 POSICIONADORES.-
Los posicionadores controlan la apertura o cierre de la válvula de control, con una
señal de entrada de 4 a 20 mA, y con una salida de presión de O a 30 psi.,
respectivamente.
Cuando una señal de corriente entra a la bobina, esta genera un campo magnético,
que provoca el movimiento del obturador de aire que estará totalmente abierto si se
tiene una señal de 20 mA. y totalmente cerrado para una señal de 4 mA.
Cuando el obturador está cerrado, provoca un incremento de presión en el relay
neumático, ei cual a su vez incrementa la presión en la entrada de la válvula de
control , obligando a bajar al pistón de la misma, con lo que se cierra el paso de
agua . Todo lo contrario ocurre cuando el obturador está totalmente abierto.
Un indicador dei porcentaje de apertura de la válvula que está unido
transversalmente al eje del pistón de la misma, se encuentra ubicado en el interior
del posicionador, el cual gira en contra de las manecillas del reloj cuando la válvula
se esta abriendo; cuando ei giro es en el sentido de las manecillas del reioj, la
válvula se esta cerrando.
Existe otro indicador porcentual ubicado en el eje axial dei pistón, en el cuai
también se indica la apertura de la válvula.
43
Para verificar la calibración del posicionador se comprueba que los valores de ios
indicadores porcentuales sean los mismos.
En ei Anexo 1, Parte 2 se muestra el esquema de un Posicionador y el sistema
Posicionador - Válvula de control
3.5 MEDIDORES DE SILICE.-
El medidor de Sílice es un equipo usado para determinar el contenido de SiO2 en
los filtros Aniónicos y Mixtos. Posee en su interior 4 reactivos que son: Amino Acido
F, Acido Cítrico Surfactante, Molibdato 3 y el Sílice Estándar, ios cuales reaccionan
con la muestra para dar una solución de color azul. Esta muestra es pasada a
través de un medidor de absorbancia que a una longitud de onda de 810 nm, da el
resultado en jjg/l.
El rango de operación para los filtros aniónicos es de O a 50 (jg/l y para los filtros
mixtos es de O a 20 [jg/l, por esta razón el mismo equipo no puede medir ambas
muestras, pues se contaminaría interiormente.
Por tal motivo se creó un sistema de control a partir de un PLC PROCONTIC CS 31,
en el cual se programó para trabajar con dos equipos simultáneamente.
Si el tren A está produciendo, los dos equipos se encienden para medir el sílice en
el filtro Aniónico y Mixto , lado A. Si el tren B está produciendo , con ios mismos
equipos medimos el lado B. Un medidor de sílice es utilizado para los filtros
Aniónicos A y B, y el otro para los filtros mixtos A y B.
Este procedo de medida dura 45 minutos, luego de ello los equipos se apagan y se
44
vuelven a encender en el lapso de una hora. Si la producción acaba, los equipos se
apagan también
Para el caso en que los dos trenes estén en servicio, los medidores se encenderán,
una vez durante 45 minutos para medir el lado A, termina este lapso de tiempo y los
equipos medirán ahora el lado B, por 45 minutos , pasado este tiempo se apagan
por el lapso de tiempo de una hora, para continuar con el lado A y así
sucesivamente, mientras estén en servicio los filtros.
El sistema de conmutación se la hace por medio de unas electroválvulas, las cuales
reciben el mando del PLC para el activado y desactivado de las mismas. El
programa de control y el diagrama de instalación se adjuntan en el Anexo 14.
El sistema de control se creó con la idea de minimizar ei uso de reactivos de los
equipos y bajar el costo de consumo mensual de los mismos.
A parte se creó un sistema manual, para en el caso de que falle el sistema
automático, en el cual el operador sacará fuera de servicio al PLC y conectará un
breaker para alimentar !os switches dobles de dos posiciones (on-off-on) , ubicados
al lado de los medidores de sílice. De esta forma se pone en servicio cualquier
equipo a voluntad y en ei tiempo que se estime conveniente.
Los equipos requieren para su funcionamiento una presión de aire de 20 a 120 psi,
una presión de flujo de muestra de 3 a 8 psi., además que el volumen contenido en
las botellas de los reactivos deben tener al menos un 20 % del volumen total.
A continuación se muestra en la figura 3.2 los medidores de sílice y en la figura 3.3
el sistema de conmutación. Se incluye además en el Anexo 1, Parte 2 las
referencias técnicas de tos Equipos Medidores de Sílice.
45
FIGURA 3.2
EQUIPOS MEDIDORES DE SÍLICE
FIGURA 3.3
SISTEMA DE CONMUTACIÓN
46
3,6 VÁLVULAS Y ELECTROVALVULAS
Las válvulas regulan el paso de fluido, son del tipo on-off es decir permanecen
completamente abiertas o completamente cerradas, dependiendo de la entrada de
aire.
El modelo utilizado en la planta de agua se denomina aire -cierra, ya que cuando
entra e) aire por la parte superior de la válvula obliga a cerrar la misma. En la
parte inferior de la válvula se coloca un diafragma para hacer el cierre hermético
con el asiento de la válvula.
Posee un resorte en el interior, el cual da el movimiento axial del eje de la válvula.
En la parte superior existe una palanca, unida transversalmente al eje de la válvula,
la cual se mueve para activar el micro switch que da la orden de activado o
desactivado de la válvula. Este micro switch provoca el encendido de la lámpara
ubicada en el panel sinóptico y también activa la secuencia del sistema de control
ya sea manual o automático.
En el caso de que hubiese una falla en el sistema neumático, la válvula posee un
volante mediante el cual se puede abrir o cerrar manualmente la válvula.
En el anexo 5 , se indica el cuerpo de la válvula con sus partes constitutivas.
Las electroválvulas son un sistema de bobinas que operan con un voltaje de 125
Vdc con el cual se activa un solenoide, colocado en su interior. Su función es la de
permitir el paso de aire cuando no esta activada y por lo tanto la válvula se cierra,
mientras que cuando es energizada, evita el paso de aire con lo cual la válvula se
abre.
En el anexo 6, se indica un despieze de la electroválvula.
CAPITULO IV
INSTALACIÓN DEL HARDWARE.
EL Hardware del proceso lo componen los PLCs y ios módulos.
Para ello contamos con los PLCs de la marca ABB CONTROL, cuya comunicación
la hacen por medio del protocolo MODBUS, que consta de sistema MAESTRO-
ESCLAVO y que se comunican por medio de un sistema serial RS 485, el cual nos
permite una comunicación de hasta 500 mts. El modo de comunicación es Half -
Dúplex con un Baud Rate de 187.5 K baudios, y una aislación de opto acopladores
La unidad central posee un pórtico dual RAM, el cual habilita los datos transferidos
entre el programa del usuario y la interface serial dedicada a la transmisión.
En ei ciclo de lectura, el dato es tomado de la unidad remota y almacenada en el
pórtico dual RAM por medio de la interface serial dedicada, y luego el programa del
usuario lee el dato enviado de! pórtico dual RAM,
En forma similar el dato es transferido del pórtico duai RAM a la unidad remota por
medio de la interface serial dedicada y por medio del bus hacia la unidad remota en
el ciclo de escritura.
En la figura 4.1 se ilustra el proceso de iectura de los datos del termina! remoto
hacia el Master.
FIGURA 4.1
PROCESO DE LECTURA DE LOS DATOS TERMINAL REMOTO-MASTER
UserProgram
processor
CPU
Par trenzadobus (RS 485)-
UnidadRemota
UnidadRemota
Todo sistema de bus que envía y recibe datos, como es el caso del Master cuando
busca un terminal, lo hace pidiendo una dirección y un dato y el terminal a su vez
manda de regreso el dato hacia el Master, se comporta como un telegrama. En
este caso la unidad remota o módulo tiene la misma función que la del telegrama, el
cual recibe y responde los datos.
La dirección de la unidad remota es seteada por medio de los DIP switches
ubicados en la base de la unidad remota.
Las entradas y salidas tienen la siguiente estructura de direcciones: yy, xx
49
FIGURA 4.2
CONEXIÓN MASTER-ESCLAVOS
UNIDAD CENTRALMASTER
UNIDADREMOTA
UNIDADREMOTA
UNIDADREMOTA
El formato de transmisión considera un solo CPU como master, si en el caso de
haber más se considerarán como esclavos, y de no ser así se creará un conflicto en
ei bus.
Todos los mensajes son terminados con un chequeo de error por medio del CRC8,
que son los bits de detección de error.
El formato de mensajes es como sigue:
Envío de datos desde el'CPU det Master
DIRECCIÓN DATO CRC8
Respuesta de ¡a Unidad Remota
INICIO DATO CRC8
51
Durante la iniciación, la unidad central interroga a todas las unidades remotas en
sucesión, así el master se crea una imagen del sistema configurado. En cada ciclo
del bus todas las unidades remotas son interrogadas. Así tiene un diagnóstico de
la información continua y determina si alguna unidad remota se ha incluido en el
sistema.
En el caso de que ocurran al menos diez señales de error consecutivos, aparecerá
"BUS ERROR", generado sobre la unidad remota y sobre el master. Por lo general
ocurre cuando se ha zafado un cable del bus de alguna de las extensiones o se ha
sacado una de las extensiones para mantenimiento o cuando no se configura
adecuadamente una extensión o módulo remoto, o cuando se coloca otro PLC
Master en la línea o por fallas eléctricas.
4.1 INTRODUCCIÓN : PLC ABB PROCONTIC CS31.-
Como PLC MASTER en la Planta de Agua Desmineralizada tenemos al,
PROCONTIC CS 31 - 07 KR 91, con las principales características:
Puede trabajar como Master, Esclavo o solo.
- 20 entradas binarias
- 12 salidas binarias
- COM1, para interfaces de programación con el PC.
- Reloj en tiempo real
- Leds para indicar cual de las señales binarias de entrada y salida están
activadas, además para condiciones de error y de operación.
- Posee una batería recargable de Litio: para memoria RAM, para estatus de las
banderas, y el reloj en tiempo real
- Posee un Switch para Arranque y Parada ( RUN / STOP ), para abortar el
programa en ejecución.
- Una memoria EPROM de 7 Kb.
El programa del usuario es contenida en una memoria RAM, esta es cargada vía
comunicación serial por el COM1 y a su vez puede ser cambiada. También puede
ser salvada la información en la memoria Flash EPROM.
En la figura 4.3 Se ilustra el PLC 07 KR 91
FIGURA 4.3
PLC O7 KR 91
Las variables de trabajo para PLC 07 KR 91 son:
ENTRADAS DIGITALES
£00,00.... E 61,15
E 62,00.... E 63,03
: Entradas binarias, CS31 módulos remotos
: Entradas binarias de la unidad 07 KR 91
54
E 63,14 y E 63,15 ; Entradas binarias de alta velocidad
ENTRADAS ANALÓGICAS
EW 00,00... EW05,15
EW06,15
EW 07,00... EW 07,07
EW07.15
SALIDAS DIGITALES
A 00,00... A 61,15
A 62,00... A 62,11
SALIDAS ANALÓGICAS
Entradas analógicas, CS31 módulos remotos
Contador de alta velocidad
Reserva
Estado del sistema del bus CS31, reloj, batería
: Salidas binarias, CS 31 módulos remotos
: Salidas binarias de la unidad central 07 KR 91
AW 00,00... AW61.15 : Salidas Analógicas, CS 31 módulos remotos
AW 06,15 : Contador de alta velocidad "Start Valué"
OPERADORES INTERNOS O7 KR 91
BANDERAS DIGITALES
M 00,00 .... M 255,09 : Banderas Binarias
S 00,00 .... S 127,15 ; Banderas de Seteo "Steps"
K 00,00 .... K 00,01 : Constantes binarias
BANDERAS ANALÓGICAS
MWOO,00 .... MW253,15 : Banderas de doble precisión
KW01.00 .... KW39.15 : Constantes de doble precisión
Para el caso en que el master envíe una señal hacia un módulo remoto, lo hace a
55
través de estas variables.
Las entradas digitales tienen un valor de 24 Vdc para ser reconocidas, estas sirven
para tomar el dato de los microswitches de las válvulas y nos indican si una válvula
esta abierta o cerrada,
Las salidas digitales pueden tener valores de 110Vac, 125 Vdc, 24 Vdc,
dependiendo de que tipo de actividad este realizando. Para el caso de 125 Vdc,
estas salidas nos sirven para activas las electrováivulas y las de 24 Vdc para activar
los relés de mando para las bombas.
Las entradas analógicas reciben valores de 4 a 20 mA, las cuales las usamos en los
transmisores de flujo, nivel, en los medidores de PH, Conductividad, Sílice y
Niveles de Acido y Sosa
Las salidas analógicas mandan valores de 4 a 20 mA para las válvulas de control
Como segundo PLC usado se tiene al ABB PROCONTIC CS 31 - 07 KR 31, Usado
principalmente para el control de encendido de los medidores de Sílice.
Tiene las siguientes características.
Puede trabajar como Master, Esclavo o solo.
- 12 entradas binarias
- 8 salidas binarias
- Interface serial COM1, para interface de programación con el PC.
- Reloj en tiempo real
- Leds para indicar cual de las señales binarias de entrada y salida están
activadas, además para condiciones de error y de operación.
- Posee una batería de Litio: para memoria RAM, para con un tiempo de vida de
10 años
56
Posee un Switch para Arranque y Parada ( RUN / STOP), para abortar el
programa en ejecución.
Una memoria EPROM de 2 Kb.
En la figura 4.4 Se ilustra el PLC 07 KR 91
FIGURA 4.4
PLCO7KR31
Las variables de trabajo para PLC 07 KR 31 son:
ENTRADAS DIGITALES
£00,00.... E 61,15
E 62,00.... E 62,11
E 63,14
: Entradas binarias, CS31 módulos remotos
: Entradas binarias de la unidad 07 KR 31
: Entradas binarias de alta velocidad
57
ENTRADAS ANALÓGICAS
EW 00,00... EW 05,15
EW 08,00... EW 15,15
EW06,15
EW 07,00... EW 07,07
EW 07,15
SALIDAS DIGITALES
A 00,00... A61.15
A 62,00... A 62,11
SALIDAS ANALÓGICAS
Entradas analógicas, CS31 módulos remotos
Entradas analógicas, CS31 módulos remotos
Contador de alta velocidad
Reserva
Estado del sistema del bus CS31, reloj, batería
: Salidas binarias, CS 31 módulos remotos
: Salidas binarias del la unidad central 07 KR 31
AWOO.OO... AW05.15 : Salidas Analógicas, CS 31 módulos remotos
AW 06,15 : Contador de alta velocidad "Start Valué"
OPERADORES INTERNOS O7 KR 31
BANDERAS DIGITALES
M00,00 .... M 21,15 : Banderas Binarias
S 00,00 .... S 15,15 : Banderas de Seteo "Steps"
K 00,00 .... K 00,01 : Constantes binarias
BANDERAS ANALÓGICAS
MW 00,00 .... MW 05,15
MW 230,00... MW239.15
KW01.00 .... KW07.15
: Banderas de doble precisión
: Banderas de doble precisión
: Constantes de doble precisión
58
El programa utilizado para el diseño y control de las variables, es el PROCONTIC
CS31, el cual usamos como editor para configurar los diagramas tipo escalera que
se muestran en ei Anexo 7. Dentro de las aplicaciones principales del programa
tenemos los siguientes:
- PROJECT MAN. : El cual nos coloca dentro del proyecto que estemos
trabajando.
- EDIT: Nos permite introducirnos en el programa para hacer modificaciones, y
revisar una lista de variables.
- LIBRARY: Es un comando para verificar la librería del programa.
- PRINT: Nos permite sacar un reporte del Proyecto total, por variables,
parámetros, etc.
- PLC COMUNIC 1,2,3: Nos permite configurar el sistema de comunicación del
PLC a su alrededor y simular los datos hacia cualquier variable de entrada y
salida de ios módulos.
- CONFIG PC33 : Nos permite configurar los módulos .
- DOS SHELL: Nos permite la salida hacia el Sistema Operativo.
Para trabajar con el programa se requiere entrar por la opción EDIT y luego se
despliega un submenú, dentro de ellos esta la opción FBD/LD, en donde se
edita el programa de trabajo.
Existe un submenú, utilizando ia barra espadadora, en la cual se despliegan
otras opciones de importancia, dentro de las principales tenemos:
59
SP MANAGEMENT: Aquí nos permite dividir el proyecto en varias etapas,
cuando el proyecto va a ocupar más de una página de programa, se recomienda
esta función. De hecho es ia que usamos para el proyecto de modernización.
SP FUNCT/ BLOCK CÓMANOS: Nos permite revisar las funciones y comandos
de bloque.
CE / CONTACT MENÚ: Aquí se encuentran todos los comandos para colocar
los contactos, abiertos, cerrados, bobinas, etc., posee un menú de la librería
de los elementos a usarse por ejemplo: ESV (ON DELAY), + (BLOQUE SUMA),
Pl (CONTROL P.I.), etc.
EDIT: Esta opción nos permite Insertar / borrar Líneas, Columnas
SEARCH: Cuando queremos buscar una variable, lo hacemos desde este
comando.
TRANSLATE/ TRANSMIT: Una de las más importantes, ya que desde este
punto podemos gravar el programa hacia el PLC, nos genera mensajes de error
y nos indica la cantidad de memoria utilizada.
ON LINE: Si queremos verificar o cambiar el estado de una variable, por medio
de esta opción la referimos al programa y podemos ver si esta ejecutando con
forme lo pedido. Se puede apreciar el vaíor ya sea simbólicamente para
variables digitales o numéricamente cuando tenemos variables analógicas.
Podemos obtener una lista de variables en !ínea( externas o internas) o forzar
Las variables para comprobar la secuencia del programa.
SAVE PROYECT: Se grava el programa
QUIT EDITOR: Salimos del editor a la pantalla principal.
60
4.2 TIPOS DE PLC
En esta parte hablaremos de tipo de módulos que utilizamos en el proceso y sus
especificaciones técnicas.
MODULO REMOTO DE ENTRADA BINARIA ICSI 08 D1
Descripción de la Unidad:
- Posee 8 Leds amarillos para indicar el estatus de cada entrada
- Botón de TEST, para verificar algún error
- Led rojo, sirve para dar indicación de error.
- Lista de código de errores
Características técnicas principales:
Alimentación : 120 Vac
Número de entradas por unidad : 8
Señal de entrada reconocida : 24 Vdc
Nivel de señal de entrada
0 señal : -3 a +5 V
1 señal : + 15a + 30V
Entrada de corriente a 24 Vdc : 6 mA.
Demora de Entrada : 2 a 32 ms.
Máximo consumo de potencia : 8 W
En el Anexo No.8 se detalla las especificaciones técnicas del módulo ICSI 08 D1
61
MODULO REMOTO DE ENTRADA BINARIA ICSI 16 D1
Descripción de la Unidad:
Posee 16 Leds amarillos para indicar el estatus de cada entrada
- Botón de TEST, para verificar algún error
- Led rojo, sirve para dar indicación de error.
- Lista de código de errores
Características técnicas principales:
Alimentación : 120 Vac
Número de entradas por unidad : 16
Señal de entrada reconocida : 24 Vdc
Nivel de señal de entrada
0 señal : -3 a +5 V
1 señal : + 15 a+ 30 V
Entrada de corriente a 24 Vdc : 6 mA.
Demora de Entrada : 2 a 32 ms.
Máximo consumo de potencia : 8 W
En el Anexo No.8 se detalla las especificaciones técnicas del módulo ICSI 16 D1
MODULO REMOTO DE SALIDA BINARIA ICSO 08 R1
Descripción de la Unidad:
Posee 8 Leds amarillos para indicar el estatus de cada entrada
- Botón de TEST, para verificar algún error
- Led rojo, sirve para dar indicación de error.
62
Lista de código .de errores
Características técnicas principales:
Alimentación ;
Número de entradas pbr unidad :
Aislación de voltaje de alimentac.:
Capacidad de Switcheo :
120/230 VAC :
120 Vac
8
1500 VAC
2 A.
DC ; 60 W (2 A)
Total de corriente para 8 entrada ; 16 A
Máximo consumo de potencia : 5 W
En el Anexo No.8 se detalla las especificaciones técnicas del módulo ICSO 08 R1
MODULO REMOTO DE ENTRADA ANALÓGICA IGSE 08 A6
Descripción de la Unidad:
Esta unidad puede ser usada para O a 10 V, O a 20 mA o 4 a 20 mA. En la parte
posterior de la misma unidad, existen dip switches en ios cuales se escoge el
móduío para trabajar como entrada de corriente o voltaje.
- Posee 8 Leds amarillos para indicar el estatus de cada entrada 10 a 17
- Dos leds de color verde para indicar +5V , +/-15 V
- Seis leds amarillos para indicar el valor de corriente a la entrada
- Botón de TEST, para verificar algún error
63
Led rojo, sirve para dar indicación de error.
Lista de código de errores
Características técnicas principales:
Alimentación :
Número de entradas por unidad :
Voltaje de Salida 10Vdc ;
Máximo consumo de potencia :
120Vac
8
50 mA.
10 VA
En el Anexo No.8 se detalla las especificaciones técnicas del módulo ICSE 08 A6
MODULO REMOTO DE SALIDA ANALÓGICA ICSA 04 B5
Posee las mismas características que el módulo ICSE 08 A6, pero con las
siguientes diferencias:
Es un módulo de 4 salidas analógicas únicamente
Posee cuatro leds amarillos para indicar el status 00 a 03
Tiene 8 leds indicativos para indicar el valor de corriente de salida de 00 a O3
Tiene una resolución de 12 bits, los anteriores son de 8 bits.
En el Anexo No.8 se detalla las especificaciones técnicas del módulo ICSA 04 B5
64
MODULO REMOTO DE SALIDA ANALÓGICA ICSM 06 A6
Posee las mismas características que el módulo ICSM 06 A6, pero con las
siguientes diferencias:
Es un módulo de 4 entradas y 2 salidas analógicas
Posee seis leds amarilfos para indicar el status 00 a 01 y 10 a 13
Tiene 8 leds indicativos para indicar el valor de corriente de salida de OO a O3
En e! Anexo No.8 se detalla las especificaciones técnicas del módulo ICSM 06 A6.
65
4.3 INSTALACIÓN Y PRUEBAS.-
Para la instalación del hardware utilizamos el sistema de programación en del
PROCONT1C CS 31. Cuando un programa se realiza abarca un solo Segmento de
Programa denominado ( Segmet Plan), que es la hoja en la cual se programa todos
los contactos abiertos y/o cerrados, bobinas, temporizadores como los ON DELAY,
OFF DELAY, en fin todo el programa fuente del PLC. Cuando eí programa el
extenso, requiere de más de un Segmento de Programa, por tanto de divide en
Segmentos de Programas que van desde el Segment Plan 1 hasta el que el
culmine con el programa general. Para el presente caso el programa esta
subdividido en Segmentos de Programas distribuidos de la siguiente manera.
SEGMENT PLAN 1: FILTROS CATIONICOS FASE 1 Y 2
El circuito de protecciones se base en la polarización para todos los relés usados en
la fase catiónica, Ver anexo No. 9 Diagrama lógico Segment Plan 1.
El relé M11.1 se activa dependiendo si escogemos ef lado A o lado B de filtros,
para el lado A se activa el relé M72,5 y para el lado B el relé M 73,4.
Al activarse la bobina M11,1 , se activan las bobinas P4 y P5 y P6. Los cuales
sirven para dar consenso al arranque de las fases automática y manual.
P1 se activa cuando escogemos e! mando manual ver Anexo No. 9, Segment Plan
10 (Selección Funcionamiento),
P2 y P3 se activan normalmente en modo automático.
66
Definido el sistema de protecciones tenemos la selección de arranque del sistema
por medio del modo Automático y Manual.
En modo automático, se usa el programa de supervisión (Labview Capítulo V), para
simular el pulsante PBI 17 a de arranque y PBS 17 b de parada
Al activar el contacto cerrado PBI 17 se activa la bobina M11.2 y esta a su vez
activa a la bobina M 11,3 y M 11,4.
De esta manera se activan solas las fases 1, 2 ,3 y 4. Nótese que la Fase 2 no se
activa mientras no se acabe la Fase 1 y así entre Fase y Fase.
El contacto abierto 77.1 permanece de inicio activado, siempre y cuando todas las
válvulas correspondientes ai Filtro Catiónico, estén cerradas. Ver Anexo No. 9
Segment Plan 11 (Final de Carrera Válvula cerrada Filtros Catiónicos).
Para terminar con la Fase Automática, se activa desde el Labview el pulsante PSB
17b, quitando el enclavamiento de M 11.2., pero permanece activada la última Fase
en memoria.
Al activarse ia bobina M 11.5 se enclava y activa a la bobina M 12.1, esta a su vez
activa a las electroválvulas EV 09-10 , Ver Anexo No. 9 , Segment Plan 12 (Acción
EiectrovaL). La activación de las electroválvulas se ia hace por medio del módulo
ICSO 08 R1 " 08 F, 09A - 10A" , Ver Diagrama No.1 Referente a la instalación
eléctrica de los módulos a la regleta de conexiones.
Cuando la válvula se abre, manda a cerrar el contacto del micro switch , enviando la
señal al módulo ICSI 08 D1 " 08 D , 09 A Y 10 A" , Ver Diagrama No2. Referente a
la instalación eléctrica de ios módulos desde !a regleta de conexiones.
El módulo manda la indicación a los contactos ZS 09 A y ZS 10 A , los mismos que
activan las bobinas 82.1 y 82.2 respectivamente, Ver Anexo No. 9 , Segment Plan
11 (Fin Carrera ON-OFF).
67
Si se activan las bobinas 82.1 y 82.2 , se activa la bobina M12.2 de los filtros
catiónicos y esta a su vez a las bobinas M12.3 y M 12.4
La bobina M12.3 da consenso para activar la Fase 1 por un tiempo determinado en
15 min., 20 min. y 30 min. , quienes dan la orden a sus respectivos ON - DELAY
(ESV). Cuando pasa el tiempo especificado , las bobinas M 12.5 o 20M o BOTÓN,
dependiendo del tiempo que se escogió, son activadas y a su vez M13.1 y M 13,2
desactivan la Fase 1.
El modo automático hace continuar inmediatamente a la Fase 2 hasta la Fase 4.
En modo Manual realiza la misma operación, pero pulsando desde el LABVIEW los
contactos PBI 17 c.(activado Fase 1), PBS 17 d.(desactivado Fase 2) .
En modo manual podemos activar y desactivar en cualquier instante la Fase en
operación.
La Fase 2 , 3 y 4 es el mismo mecanismo que la Fase 1, con la única inclusión de la
bobina M. F2.C (Manual Fase 2 Cerrado), M.F3.C (Manual Fase 3 Cerrado) y
M.F4.C (Manual Fase 3 Cerrado), las cuales sirven para activar cualquier fase en
cualquier orden.
En la Fase 2 se tiene 3 ON - DELAY, para permitir el tiempo de activación en cada
porcentaje de ácido sulfúrico, usado en la regeneración, esto es 1%, 2% y 4%. Los
tiempos establecidos son de 20 Minutos para cada dilución.
El detalle del Segment Plan 1 se presenta en el siguiente diagrama de bloques.
68
SE
GM
EN
T P
LAN
1
SIS
TE
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DE
PR
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CIO
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S
MANUAL
AUTOMÁTICO
PROTECCIÓN
MANUAL
PULSANTE
MANUAL O
AUTOMÁTICO
PROTECCIÓN
AUTOMÁTICA
SE CONTROLA EL
PROCESO DESDE
EL PANEL DE
CONTROL
SE CONTROLA EL
PROCESO DESDE
EL COMPUTADOR
FA
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ES
DE
EL
LAB
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W
70
SEGMENTPLAN 1
FILTROS CATIONICOS
MODO MANUAL
FASE 2
PBI17ePBS 17 f
PULSANTE DEARRANQUE FASE 2
PULSANTE DEPARADA FASE 2
i/
ACTIVACIÓN DEELECTROVALVULAS
ACTIVACIÓN DEVÁLVULAS
FINALIZA FASE 2
SEÑALIZACIÓN
ONLAS BOMBAS MKP11 YMKP12SON DEACIDO
BOMBA MKP11 >OMKP12
INICIA REGENERACIÓNCON 4% DE H2SO4POR 30 MINUTOS.
X 12
PASADO LOS 30 MINUTOSINICIA REGENERACIÓNDEL 2% DEH2SO4POR 20 MINUTOS
NOTA:
LAS CONCENTRACIONES DE ACIDOSULFÚRICO DE 4, 2Y1 %, SE DOSI-FICAN MEDIANTE LA VÁLVULA DECONTROL FCV 03
X13
PASADO LOS 20 MINUTOSINICIA REGENERACIÓNDEL1% DEH2SO4POR 20 MINUTOS
XT14
71
SEGMENT PLANT 2: FILTROS CATIONICOS FASES 3 , 4, REGENERACIÓN Y
PUESTA EN SERVICIO.
Las Fases 3 y 4 tienen el mismo mecanismo explicado anteriormente. En ia Fase 4
se activa por último la bobina M 17.3, la que bloquea a la bobina P2, desactivando
todos los ON-DELAY de la Fase 1, regresando todo a su estado inicial.
Terminada la Fase 4 , se activa las bobinas M 5.6, M 17,4 y M 17,5 , indicando que
el Filtro T1 esta regenerado.
Lo mismo ocurre si se hubiera escogido el lado B, nos indicaría que el Filtro T2 está
regenerado. Por el momento el lado B no esta automatizado, por tal motivo nos
referiremos sólo al lado A (T1 ,T3,T5).
Cuando un Filtro está regenerado, este no puede ejecutar las fases anteriores, la
bobina M17.4 no permite que las bobinas P2, P3, P4, P5 y P6 de inicio no se
activen. La única forma de rehabilitarlas es poner en servicio el Filtro T1, por medio
del pulsante 18b., y quedará en servicio, mientras las condiciones de
conductividad, sílice, PH y análisis de agua dura sean las recomendadas. Se
desactiva e usando el pulsante 18 c.
De esta manera tenemos la aplicación práctica del uso del sistema de control por
medio del PLC Master hacia sus módulos digitales. En ia Figura 4.5 se ilustra el
sistema modular entre el PLC Master y los módulos digitales.
72
FIGURA 4.5
SISTEMA MODULAR PLC MASTER- MÓDULOS DIGITALES
TWISTERPARRS485
BUS DECOMUNICACIÓN
El detalle del Segment Plan 2 se presenta en el siguiente diagrama de bloques.
73
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SEGMENT PLAN 2
REGENERACIÓN Y PUESTA EN SERVICIO
FILTROS T1 -T2
FILTRO T1
REGENERACIÓN
FILTRO T2
REGENERACIÓN
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FASES CONCLUIDAS
SEÑALIZACIÓNINDICANDOREGENERACIÓN OK.
SE DEBE REGRESARA REGENERAR DESDELA FASE QUE FALTA
V ^ \ FLAS CUATRO
FASES CONCLUIDAS
SEÑALIZACIÓNINDICANDOREGENERACIÓN OK.
SE DEBE REGRESARA REGENERAR DESDELA FASE QUE FALTA
CONCENSO PARAINICIAR PUESTAEN SERVICIO. M 17.5 ON
CONCENSO PARAINICIAR PUESTAEN SERVICIO. M21.20N
SEÑALIZACIÓN SEÑALIZACIÓN
SERVICIO FILTRO T1 SERVICIO FILTRO T2
18b 18c 19b
PULSANTE PARAARRANCAR LAPUESTA EN SER-VICIO.FILTRO T1
ACTIVACIÓN DEELECTROVALVULAS
ACTIVACIÓN DEVÁLVULAS
PULSANTE PARAPARAR LA PUESTAEN SERVICIO.FILTRO T1
EN SERVICIOFILTRO T1(FILTRO CATIONICO)LADO A
FIN PUESTA ENSERVICIO T1
SEÑALIZACIÓN
PULSANTE PARAARRANCAR LAPUESTA EN SER-VICIO.FILTRO T2
ACTIVACIÓN DEELECTROVALVULAS
ACTIVACIÓN DEVÁLVULAS
EN SERVICIOFILTRO T2(FILTRO CATIONICO)LADO B
19c
PULSANTE PARAPARAR LA PUESTAEN SERVICIO.FILTRO T2
SEÑALIZACIÓN
SEÑALIZACIÓN
75
SEGMENT PLAN 3: ACTIVACIÓN BOMBASÍ
La activación de las bombas puede ser en forma Manual o Automática.
Para el caso de la bomba MKP3, esta se activan en modo Manual por medio del
pulsante PBC\P3 y se desactiva por el pulsante PBSVP3. Todo esto lo hacemos
desde el programa LABVIEW, analizado en más detalle en el capitulo siguiente.
Al activar la bobina P3, cuya denominación simbólica es A 06,00, lo que nos indica
que estamos enviando la señal hacia el módulo ICSO 08 R1, cuya dirección es 06,
y la salida es 00, este módulo esta nominado como 06F. Para mayor comprensión
ver Diagrama No3,, referente a la instalación eléctrica de las bombas hacia los relés
de fuerza.
De eta manera el módulo 06F, en la salida 00, manda una señal de 24 Vdc. Hacia el
relé de fuerza, X43 (mando arranque bomba MKP3). La bomba es activada y su
señal es enviada al módulo digital ICSI 16 D1, cuya dirección es E 04,14. La "E"
indica entrada digital, 04 la dirección del módulo y 14 el número de la entrada.
El módulo en mención tiene como referencia 04 D. Cuando la bomba se activa,
manda la señal hacia el PLC Master y este a su vez al computador, donde es
recogida la información , indicando en la pantalla que la bomba se ha activado.
En modo automático, la bomba se activa por medio del pulsante PULAUT.A
,Pulsante automático abierto, y permanecerá activada hasta que el operador decida
parar la bomba con el pulsante , PUL AUT.C., Pulsante Automático Cerrado, o
cuando una de las protecciones sea activada.
Las protecciones pueden ser, sobre corriente, bajo nivel agua filtrada, bajo nivel del
76
descarbonatador.
La bomba MKP4 puede trabajar conjuntamente con la bomba MKP3. Es el mismo
procedimiento explicado para arrancar la bomba MKP3, pero ahora activamos la
bobina P4 , cuya denominación simbólica es A 06,01 para el dato hacia el mismo
módulo que se envió para la bomba MKP3 y retorna el dato por el módulo digital E
04,13 a! PLC master y luego al computador para ser reconocido.
A continuación se detalla la activación de la Bomba MKP 10, donde tenemos el
modo Manual y Automático. La cual trabaja para enviar agua desmineralizada al
Filtro mixto para su regeneración.
En modo Manual, igual que los otros procedimientos se activa por medio del
pulsante PBC\P10, activando la bobina X38, que es el relé de mando para activar a
la bomba MKP10. Sigue el mismo camino del sistema, va al módulo de mando para
activar la bomba y regresa at módulo digital para indicar que se ha activado la
bomba, por este motivo se puede ¡lustrar mejor en el Diagrama No.3 referente a la
instalación del hardware para las bombas.
La bomba MKP 10 trabajo junto con la bomba MKP 9, si una de ellas falla entra la
otra, pero no las dos al mismo tiempo.
La diferencia con las anteriores radica en que el modo Automático tiene un control
de tiempo dado por el ON-DELAY (XT 54) de 10 segundos. Cuando la bomba
MKP10 esta en servicio en modo automático, la bomba MKP9 debe estar en modo
manual, pasan los 10 segundos, y se activa XT54 para verificar que tiene un buen
arranque la bomba, si se para luego de este tiempo, sin pulsar el apagado
automático de MKP10, queda desactivado X38 , por tanto también la bobina 102.1,
suficientes condiciones para que entre a operar la bomba MKP9 ( ver Segment Plant
No. 13, Activación Bombas, lo referente al programa de la bomba MKP9 en modo
77
Manual y Automático). No se necesita pulsar nada, por un instante de tiempo
pequeño se activa la bomba MKP9, luego XT54 se desactiva, pero queda enclavada
la bomba para trabajar en modo manual.
Lo mismo ocurre si se trabaja en modo automático a la bomba MKP9 y manual a la
bomba MKP10.
Ambas bombas no pueden trabajar al mismo tiempo, por esto ambas no pueden
operar en modo manual.
Para el modo automático de ambas bombas, requiere que la bobina AUX-4 este
activada, para ello debe cumplir las condiciones que se muestran en el Segment
Plan No. 13 parte final con los contactos de ios relés 47.1, 45.5, 44.4, 43.3, 42.2,
37.5 y 36.3, que trabajan con el Filtro Mixto.
La bomba MKP 17 usada en el Descarbonatador, trabaja en modo Manual y
Automático, con un control muy simple, el cual se la aprecia en el Segment Plan
No.3.
En el Diagrama No.3 se puede apreciar la conexión eléctrica de ia Bomba y los
módulos que ocupa para su arranque.
Las bombas MKP1 y MKP2, son utilizadas para la entrada de agua al
desmineraiizador, estas bombas pueden trabajar juntas, por este motivo pueden ser
activadas en modo manual
Estas bombas no requieren temporizadores, por tanto su sistema de activación y
desactivación es simple, la diferencia con las anteriores, es que desde el programa
de supervisión desactivo la bomba en modo manual y también desactivo al contacto
cerrado PUL. AUT.C.(Pulsante Automático Cerrado) a la vez, para bloquear los dos
caminos de activación de la bomba.
El diagrama de escalera de la bomba MKP1 se puede apreciar en el Segment Plan
78
No. 13 en la parte inicial.
La bomba MKP1 se activa con el relé X41, ia bomba MKP2 con el relé X42, referirse
ai diagrama circuitai de las bombas.
Las bombas MKP5 y MKP6 son utilizadas para enviar Sosa Cáustica para regenerar
los filtros, es el mismo sistema que las bombas MKP9 y MKP10, en cuanto ellos
utilizan un temporizado para su trabajo, debido a que ellos no trabajan al mismo
tiempo, sólo uno a la vez.
El diseño circuitai es el mismo aplicado para las bombas MKP9 y MKP10, referirse
al diagrama de conexión de las bombas para mayor explicación.
En el diagrama se puede apreciar que la bomba MKP5 se activa con el relé de
fuerza X35 y el MKP6 con X36.
En la Figura 4.6 se ¡lustra el proceso de transmisión para arranque de las bombas
Entre el computador y los re!és de mando a las bombas.
79
FIGURA 4.6
SISTEMA COMPUTADOR-MANDO BOMBAS
PC
RS232
PLCMASTER07 KR 91
MODULO DE FUERZAICSO 08R1
RS485
RELÉS
MODUL D IGITALICSI 08D1
BOMBAS
El detalle del Segment Plan 3 se presenta en el siguiente diagrama de bloques.
80
SEGMENT PLAN 3
ACTIVACIÓN BOMBAS
MKP3
MODO MANUAL MODO AUTOMÁTICO
PROTECCIONES AUX/P3 PROTECCIONES AUX/P3
PBC/P3 PBS/P3 PULAUTO.A
PULSANTE DEARRANQUE DE LABOMBA MKP3
PULSANTE DEPARADA DE LABOMBA MKP3
PUL.AUT.C
PULSANTE DEARRANQUE DE LABOMBA MKP3
PULSANTE DEPARADA DE LABOMBA MKP3
EL MODO ATUOMA-TICO DEBE ESTARDESACTIVADOAUT.P3 OFF
BOMBA MKP3 OFFEL MODO MANUALDEBE ESTARDESACTIVADOP30FF
BOMBA MKP3 OFF
BOMBA MKP3 ON BOMBA MKP3 ON
SEÑALIZACIÓN SEÑALIZACIÓN
NOTA:
PARA EL CASO DE LA BOMBA MK P4, SE BASA EN EL MISMO PRINCIPIO QUE LA BOMBA MK P3SE MODIFICA LOS NOMBRES DE LOS PULSANTES DE ARRANQUE Y PARADA, Y LOS RELÉSDE ACTIVACIÓN DE LA BOMBA MK P4.
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SEGMENT PLAN 4: REGENERACIÓN AMÓNICA
La regeneración anióníca, tiene la misma programación que la regeneración
catiónica analizada en el Segment Plan 1, con la diferencia que utilizamos en el
circuito de protecciones las variables P1' , P2' , P3J , P4J , P5J , P6' y P7', para
diferenciarlas de las bobinas usadas en la regeneración catiónica.
Posee iguales ciclos en automático y manual, con 4 fases de regeneración,
indicación de ciclo regenerado y puesta en servicio.
Otra diferencia es que ia Fase 2, utiliza un ON-DELAY, de duración de 73 minutos,
a diferencia de los filtros catiónicos que requieren 3 ON-DELAY de 20 minutos cada
uno.
La fase aniónica utiliza e| mismo sistema de comunicación entre COMPUTADOR-
PLC MASTER-MODULOS EXTERNOS utilizado en la Fase Catiónica, para mandar
y recibir los datos de activación de válvulas y electroválvulas.
El detalle de! Segment Plan 4 se presenta en el siguiente diagrama de bloques.
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SEGMENTPLAN4
FILTROS ANIONICOS
MODO MANUAL
FASE 2
PBI 20 ePBS 20 f
PULSANTE DEARRANQUE FASE 2ANIONICOS
ACTIVACIÓN DEELECTROVALVULAS
PULSANTE DEPARADA FASE 2ANIONICOS
ACTIVACIÓN DEVÁLVULAS
SEÑALIZACIÓN
ON OFFLAS BOMBAS MKP5 YMKP6 SON DE SOSA
INICIA REGENERACIÓNANIONICA CON SOSACON UN INTERVALO DE73 MIN ACTIVADO PORXT18.(ON DÉLA Y)
XT18
FIN FASE 2
CONCENSO PARA INICIAR FASE 3
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SEGMENT PLAN 5: REGENERACIÓN Y SERVICIO FILTROS ANIONICOS
En este segmento se comprueba la regeneración de los filtros aniónicos y la puesta
en servicio de los filtros T3 y T4. Por el momento sólo esta instalado el filtro T3.
Se comprueba basándose en los diagramas que es el mismo procedimiento para
puesta en servicio de los filtros T1 y T2 de la fase catiónica. Ver Segment Plan 2,
regeneración catiónica.
El detalle del Segment Plan 2 se presenta en el siguiente diagrama de bloques.
SEGMENT PLAN 5
REGENERACIÓN Y PUESTA EN SERVICIO
FILTROS T3 - T4
FILTRO T3
REGENERACIÓN
FILTRO T4
REGENERACIÓN
V ^ \ FUS CUATRO
FASES CONCLUIDAS
SEÑALIZACIÓNINDICANDOREGENERACIÓN OK.
CONCENSO PARAINICIAR PUESTAEN SERVICIO.
SEÑALIZACIÓN
SE DEBE REGRESARA REGENERAR DESDELA FASE QUE FALTA
M 32.3 ON
V ^ ^\ FLAS CUATRO
FASES CONCLUIDAS
SEÑALIZACIÓNINDICANDOREGENERACIÓN OK.
CONCENSO PARAINICIAR PUESTAEN SERVICIO.
SEÑALIZACIÓN
SE DEBE REGRESARA REGENERAR DESDELA FASE QUE FALTA
M 32.4 ON
SERVICIO FILTRO T3 SERVICIO FILTRO T4
21 b 21 c 20 b 20 c
PULSANTEPARAARRANCAR LAPUESTA EN SER-VICIO.FILTROT3
ACTIVACIÓN DEELECTROVALVULAS
ACTIVACIÓN DEVÁLVULAS
EN SERVICIOFILTRO T3(FILTRO ANIONICO)LADO A
PULSANTEPARAPARAR LA PUESTAEN SERVICIO.FILTROT3
FIN PUESTA ENSERVICIO T3
PULSANTEPARAARRANCAR LAPUESTA EN SER-VICIO.FILTROT4
ACTIVACIÓN DEELECTROVALVULAS
ACTIVACIÓN DEVÁLVULAS
EN SERVICIOFILTRO T4(FILTRO ANIONICO)LADOB
PULSANTE PARAPARAR LA PUESTAEN SERVICIO.FILTROT4
FIN PUESTA ENSERVICIO T4
SEÑALIZACIÓN
SEÑALIZACIÓN
M33.2 M34.1
92
SEGMENT PLAN 6: ACCIÓN ELECTROVALVULAS.
En este segmento la activación de las electrovalvulas se ejecuta cuando reciben el
mando desde las etapas de regeneración y puesta en servicio de los Filtros
Aniónicos, Catiónicos y Mixtos.
La activación de las electroválvulas depende del lado que se va a trabajar. En la
tabla No. 4.1 se ilustra la disposición de los contactos para activar las diferentes
electroválvuías.
TABLA No. 4.1
DISPOSICIÓN DE LOS CONTACTOS PARA ACTIVAR LAS
ELECTROVALVULAS
CONTACTOS
ABIERTO CERRADO
75.254.355.3
75.4/75.5
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75.4/75.5
74.4
74.5
75.1
75.2
75.3
74.3
ELECTROVALVULASLADO A
EV. 21 A
EV.22 A
EV.23 / 24 A
EV. 26 A
EV. 27 A
EV. 28 A
EV. 29 A
EV. 30 A
EV. 25 A
ELECTROVALVULASLADOB
EV.21B
EV .22B
EV.23 / 24 B
EV. 26 B
EV. 27 B
EV. 28 B
EV. 29 B
EV, 30 B
93
De la tabla se puede apreciar que el lado A se activa con contactos cerrados y el
lado B con contactos abiertos de los mismos relés( a excepción del las
electroválvulas 22 A y 22 B). Si uno escoge el lado A, sólo se activarán los del lado
A, y viceversa.
Los contactos eléctricos para las electroválvulas se indican en el diagrama No.1
referente a la instalación eléctrica de la salida de los módulos de salida digital a la
regleta de conexiones.
El Diagrama de Bloques tiene la misma distribución que la que se presenta en el
Segment Plan 12. Referirse a ella para tener una idea de la distribución lógica de
sus segmentos.
SEGMENT PLAN NO. 7 : FASES 1 AL 4, FILTROS MIXTOS.
En este segmento se incluye la activación de los Filtros Mixtos, igual que el caso de
los Filtros Catiónicos y Aniónicos, utiliza un sistema de protecciones indicado por
las bobinas P1J), P2", P3", P4", P5", P6", P7", P8 ". Tiene la opción de seleccionar
entre el modo Automático y Manual. La activación de cada pulsante se la hace por
medio del LABVIEW.
La diferencia fundamental es que este Filtro se regenera con nueve fases, cada
fase posee un ON - DELAY para control del tiempo de activación de las válvulas.
94
Referirse al Capítulo 2.3, Modo de operación de ios Filtros Mixtos para mayor
explicación del proceso.
El detalle del Segment Plan 7 se presenta en el siguiente diagrama de bloques.
SEGMENT PLAN 8: FASES 5 A LA 8, FILTROS MIXTOS
Continúa con la Regeneración del Filtro Mixto.
El detalle del Segment Plan 7 - 8 , y 8 se presenta a continuación de ios diagramas
de Flujo de Segment Pian 7
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SEGMENT PLAN 9: FASE 9, REGENERACIÓN, SERVICIO T5 Y T6
En este segmento se termina de regenerar el Filtro Mixto y entra en servicio para
llenar el tanque de agua desmineraüzada. Sólo cuando se haya regenerado todos
los filtros se envía el agua hacía el tanque.
En la Fase de Servicio existe un temporizador de 10 minutos, en este lapso, se
manda agua a la aicantariiía para que se tomo la muestra de regeneración final y
comprobar en el laboratorio si el agua esta en condiciones ideales de trabajo.
Pasado los 10 minutos, manda el agua al tanque de agua desmineralizada.
Eí detalle del Segment Pian 9 se presenta en el siguiente diagrama de bloques.
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102
SEGMENTPLAN9
REGENERACIÓN Y PUESTA EN SERVICIO
FILTROS T5 - T6
FILTRO T5
REGENERACIÓN
FILTRO T6
REGENERACIÓN
LAS CUATROFASES CONCLUIDAS
SEÑALIZACIÓNINDICANDOREGENERACIÓN OK.
SE DEBE REGRESARA REGENERAR DESDELA FASE QUE FALTA
V ^ \LAS CUATRO
FASES CONCLUIDAS
SEÑALIZACIÓNINDICANDOREGENERACIÓN OK.
SE DEBE REGRESARA REGENERAR DESDELA FASE QUE FALTA
CONCENSO PARAINICIAR PUESTAEN SERVICIO. M 53.2 ON
CONCENSO PARAINICIAR PUESTAEN SERVICIO. M 53.4 ON
SEÑALIZACIÓN SEÑALIZACIÓN
SERVICIO FILTRO T5 SERVICIO FILTRO T6
37c 37b 38c 38b
PULSANTEPARAARRANCAR LAPUESTA EN SER-VICIO.FILTROT5
ACTIVACIÓN DEELECTROVALVULAS
ACTIVACIÓN DEVÁLVULAS
PULSANTEPARAPARAR LA PUESTAEN SERVICIO.FILTRO T5
EN SERVICIOFILTRO T5(FILTRO MIXTO)LADO A
FIN PUESTA ENSERVICIO T5
PULSANTEPARAARRANCAR LAPUESTA EN SER-VICIO.FILTROT6
ACTIVACIÓN DEELECTROVALVULAS
ACTIVACIÓN DEVÁLVULAS
PULSANTE PARAPARAR LA PUESTAEN SERVICIO.FILTRO T6
FIN PUESTA ENSERVICIO T6
EN SERVICIOFILTRO T6(FILTRO MIXTO)LADOB
SEÑALIZACIÓN
M54.1 M54.5
103
SEGMENT PLAN 10: SELECCIÓN FILTROS Y ELECTROVALVULAS
Al inicio de este segmento están los bloqueos y la selección de funcionamiento en
modo Semiautomático y Manual, los cuales no trabajan por el momento. En la
selección dei modo Semiautomático y Manual, se coloco un selector en el panel de
control para cambiar esta opción.
Nos enfocaremos a la selección de ios filtros, tanto del lado A como del lado B.
Cuando activamos desde el LABVIEW el pulsante AUX S.F. (Auxiliar Selección de
Filtros) se activan las siguientes bobinas: M 72.5, M 73.1, 73.2 y M 73,3, las cuales
definen el funcionamiento del lado A.
Para el lado B, se activa desde e! LABVIEW con AUX1 OPEN(Auxiliar Apertura), en
la cual se activan las siguientes bobinas: M 73.4, M 73.5, 74.1, 74.2, 74.3, 74.4,
74.5, 75.1, 75.2, 75.3, 75.4, 75.5. Las cuales definen el funcionamiento del lado B.
El detalle del Segment Plan 10 se presenta en el siguiente diagrama de bloques.
104
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105
SEGMENTPLAN No. 11: FINES DE CARRERA ON-OFF ABIERTO Y CERRADO
En el Diagrama No. 2 se muestran los fines de carrera de los microswitch para las
diferentes válvulas, esto es:
Cuando una válvula 07 A o 08 A, etc. es activada, esta mueve el microswitch de
cerrado a abierto, dando una indicación al módulo ICSI 08 D1, para el caso de las
válvulas 07 A, 08 A, 09 A, 10 A, 11 A, 12 A, 13 A y la 31, todas ellas conectadas a
este módulo se puede ver que entran a los conectores 8 a la 15, siendo el punto 7
nuestra referencia. E! módulo en mención tiene como denominación 08D,
referiéndose a que se trata de un módulo de entradas digitales y cada que se active
una válvula, dará una señal de 24 Vdc hacia el módulo 08D, el cual a su vez recibe
el dato y detecta que se ha activado esta válvula. Una señal luminosa en el módulo
da el dato de que se ha recibido bien dicha señal.
Para el caso de las válvulas ( 14 A a la 29 A ) con el módulo denominado como 07
D, ICSI 16 D1, completando con las válvulas 30 A, 32, 33 y 34 en el módulo
denominado 04 D, ICSI 16 D1.
Por ejemplo el contacto abierto de ZS 08 A , es el de! módulo E 08,06, si se cierra el
microswitch de la válvula 08 A, manda un dato de 24 Vdc hacia el módulo indicado y
hacia el punto 06; se enciende una lámpara en el módulo indicando que ha recibido
la información respectiva, y en el PLC Master indica que esta cerrado el contacto
abierto ZS 08 A al programa interno, por tal motivo se activa la bobina 81.4. Esta
106
información es útil cuando trabajamos en el filtro Catiónico, que requiere de este
dato para continuar el proceso de regeneración.
De esta forma trabajan todas las demás electroválvulas que están en este
segmento.
En la segunda parte tenemos los finales de carrera cerrados, utilizados en los
mismos microswitchs anteriores, mientras estos estén sin activarse dan la señal a
las bobinas: 77.1 y 77.2 para el filtro aniónico lado A
76.2 para el filtro aniónico lado B
76.3 , 77.3 y 77.4 para el filtro catiónico lado A
76.4 para el filtro catiónico lado B
76.5, 77.5 ,81.1 y 81.2 para el filtro mixto lado A
81.3 para el filtro mixto lado B
El detalle del Segment Plan 11 se presenta en el siguiente diagrama de bloques.
107
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ZS
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ZS
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ZS
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34
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87.5
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109
SEGMENT PLAN No.12 : ACTIVACIÓN ELECTROVALVULAS
Es una continuación del Segment Plan No. 6. En la siguiente tabla se indican los
contactos abiertos y cerrados, que trabajan con las eíectrovalvulas indicadas en la
tabla 4,2.
TABLA No. 4.2
DISPOSICIÓN DE LOS CONTACTOS PARA ACTIVAR LAS
ELECTROVALVULAS
CONTACTOS
ABIERTO CERRADO
74.321.322.1
74.4/74.5
75.1
75.2
75.3
75,433.133.4
77.174.3
74.4/74.5
75.1
75.2
75.3
75.4
ELECTROVALVULASLADO A
EV. 06 AEV. 07 A
EV. 08 A
EV. 09 -10 A
EV. 1 1 A
EV. 12 A
EV. 13 A
EV. 14 A
EV. 15 A
ELECTROVALVULASLADOB
EV. 07 B
EV. 08B
EV. 09-10 B
EV. 1 1 B
EV. 12 B
EV. 13 B
EV. 14 B
EV. 15 B
Las válvulas 08 A , 08 B, 15 A y 15 B son contactos abiertos, por que son usados
para entrar en servicio los filtros Aniónicos y Catiónicos respectivamente.
E! detalle del Segment Plan 12 se presenta en el siguiente diagrama de bloques.
110
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111
SEGMENT PLAN 13: ACTIVACIÓN BOMBAS
Este segmento es la continuación del arranque de bombas del Segment Plan No,3.
Posee un temporizador para comprobar el arranque inicial de 3 minutos, en caso de
fallas o protecciones, un relé auxiliar AUXP1P2 para arranque de las bombas, tiene
un contacto abierto LSL que es la protección de bajo nivel de agua filtrada, la misma
que manda a desactivar las bombas MKP1, MKP2.
La activación Manual y Automática de la bomba MKP1 es la misma que la MKP2, y
ambas pueden entrar en servicio al mismo tiempo, dependerá únicamente de las
necesidades de la planta, si se pone en servicio ambas Líneas o se requiere
regenerar una Línea cuando la otra esta en servicio.
Si se requiere más detalles de la activación de la bomba referirse al Segment Plan
No.3 para mayor explicación.
A continuación de este segmento tenemos a las bombas MKP11 y MKP12,
utilizadas para bombear el ácido para regeneración. El modo de trabajo es igual
que las bombas MKP5 y MKP6, esto es, trabajan una a la vez, y posee un
temporizado para cuando trabajen la una en modo Automático y la otra en modo
Manual. Mayor explicación del modo de trabajo referirse al Segment Plan No.3
La bomba MKP9 se explicó anteriormente, pues esta trabaja conjuntamente con la
bomba MKP10 ( Segment Plan No.3 ), para la regeneración del filtro Mixto.
El detalle del Segment Plan 13 se presenta en el siguiente diagrama de bloques.
112
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113
SEGMENT PLAN No. 14: VÁLVULAS DE CONTROL O
En este segmento tenemos la misma aplicación que los controladores ubicados en
el panel de control. La señal que viene del transmisor entra a un control Pl en e!
punto" x", el SET POINT del caudal lo ponemos en el punto " w " , la salida está en
el punto y. Los otros parámetros son los valores de las constantes KP(proporcional)
y TN/T(integrai), que pueden ser modificadas para hacer el control más rápido o
iento. Las variables OG Y UG son los límites de los valores, esto es O a 255,
correspondiente a 4 a 20 mA de señal de entrada de! transmisor.
Los otros parámetros(Set "S", Reset "R", y = OG , y - UG) son consensos para
indicar que los datos están en este rango y son válidos. El punto INIT nos indica
desde donde empieza o integrar el proceso, en este caso toma un valor de 0.
En vista de que es un sistema inverso, esto es, en bajo caudal se abre más la
válvula y en alto caudal se cierra más la válvula, la salida Y va a O cuando x > w , y
Y va a 255 cuando x < w.
La señal invertida entra a un sistema digital AWT, la cual dependerá si escogemos
el modo Manual o Automático .
Ambos relés son activados y desactivados desde el LABVIEW , lo que se explicará
más adelante.
En el caso de activar el modo Automático el relé AUTOM., se pone en un valor
lógico de 1, este dato pasa a la entrada del bloque " = " y de allí el valor de 1 entra
al bloque AWT , si el dato de entrada es O , a la salida tenemos lo que este en la
posición de O en este caso el dato MANUAL, y viceversa cuando es 1, ei dato que
salees PRUEBA.
El motivo de poner el bloque " =", es por que el bloque AWT no acepta entradas que
114
provengan de contactos abiertos o cerrados, como se puede apreciar en el Anexo
No. 10.
En modo Manual resulta lo inverso al modo Automático.
Las salidas de las dos AWT entran a un DMUX (Demultiplexer), en la cual si se
escogió e! dato en modo Automático, el dato que se habilita es el de EO y sale este
dato hacia A , que es la salida hacia la válvula de control de flujo. En modo Manual
el dato E1 es el que sale hacia A. La selección la hacemos en INDX, si el dato es 1,
EO se conecta con A y si es 2, E1 se conecta con A. INOK siempre está en 1 para
habilitar la salida. Más información referirse al Anexo No. 10.
En el Segment Plan No. 14 se tiene el control de la válvula FCV 01B, en el bloque
Pl , x es el dato de entrada del transmisor, w es el Set Point de caudal que es dado
por el LABVIEW, con un valor que va de O a 40 litros /hora, la cual comprende de O
a 255 respectivamente. El dato de entrada del transmisor entra al Módulo ICSE 08
A6, nominado con 01 A, al punto 26, como la entrada F(20 mA), el punto COMÚN
para todos los transmisores es el mismo a excepción del transmisor de la válvulas
FCV 05 que está en otro módulo.
Se denomina EW 01,26, EW por es entrada analógica de 4 a 20 mA, 01 es el
número del módulo, y 26 es el punto de entrada en la base del módulo. Este dato
varía igual de O a 255 y se compara con el del Set Point, para dar a la salida el valor
de O ó 255. Hay que tomar en cuenta que el bloque Pl, es utilizado en el modo
Automático, en modo Manual se io hace desde el LABVIEW sin tomar en cuenta el
dato de salida del controlador Pl.
Ei dato final A dei DEMUX se envía a al válvula de control FCV 01 B, por medio del
módulo ICSM 06 A6, al punto 24 indicado como F(A), cuyo nombre es AW 04,01,
donde AW es salida analógica de 4 a 20 mA., 04 es el número del módulo y 01 es la
115
salida O1(Output1).
Para que la señal de los módulos no interfieran con ía de los controles del panel se
previo ei uso de relés para dividir la señal analógica, los cuales son activados
cuando usamos e! selector de Manual a Automático en el panel de Control.
Para mayor comprensión referirse al Diagrama No.5 referente a la instalación
eléctrica de los módulos de señal analógica tanto de transmisores como de las
válvulas de control.
En la figura 4.7 se puede apreciar el lazo de control entre el computador y las
válvulas de control de caudal.
116
FIGURA 4.7
LAZO DE CONTROL COMPUTADOR - VÁLVULAS DE CONTROL DE CAUDAL
TRANSMISOR
VÁLVULA DECONTROL
MODULO ANALÓGICODE ENTRADA
MODULO ANALÓGICODE SALIDA
RS485
PLC MASTER
RS232
El detalle del Segment Plan 14 se presenta en el siguiente diagrama de bloques.
Nótese que el Segment Plan 15 y 16 de la válvulas de control es ia misma
Distribución que la del Segment Plan 14.
117
SE
GM
EN
TP
LAN
14
VÁ
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LAS
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01B
Y 0
5
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204
6 V
ÁL
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LA
S:
01A ,
02A
03,
04,
02B
118
SEGMENT PLAN 15: VÁLVULAS DE CONTROL 1
Este segmento es la continuación del segmento anterior, como se puede apreciar es
el mismo modo de procesar la señal, la diferencia radica en que los bloques de
inversión trabajan con la siguiente fórmula:
Y = 8 X
La razón del cambio es que las variables de entrada y salida del bloque Pl son de O
a 255 y deben llegar al módulo de salida analógica ICSA 04B5, que tiene una
resolución de 12 bits, por tanto varía de O a 2048. El valor de 8 es aproximado,
pues el bloque no acepta valores decimales.
Para :
X = 255
Y = 8 * 255 i Y = 2040
Existe un pequeño error de 8, que no interfiere en el control automático.
Referirse al Diagrama No. 5 de la instalación de los módulos analógicos para mayor
información.
En este segmento se controlan las válvulas FCV 01 A, FCV 03, FCV 02 A.
119
SEGMENT PLAN No. 16 : VÁLVULAS DE CONTROL 2
Este segmento posee las mismas características que el segmento anterior, referirse
al Diagrama No.5 para mayor información.
Las válvulas que se controlan son : FCV 02B, FCV 04 Y FCV 05
SEGMENT PLAN No. 17 : ACCIÓN ELECTROVALVULAS No.2
En este segmento se continúa con ios Segment Plan No. 6 y 12. En la tabla No. 4.3
se representan los contactos abiertos y cerrados que controlan la activación de las
electroválvulas indicadas en la tabla.
TABLA No. 4.3
DISPOSICIÓN DE LOS CONTACTOS PARA ACTIVAR LAS
ELECTROVALVULAS
CONTACTOS
ABIERTO CERRADO
74,3/75.5
74.4
74.5
75.113.4/15.237.3/41.544.3/45.425.3/26.537.4/42.1
74.3
75.5/74.3
74.4
74.5
75.1
ELECTROVALVULASLADO A
EV. 16A-17A
EV18A
EV19A
EV20A
EV. 31EV. 32EV. 33
EV. 34
ELECTROVALVULASLADOB
EV. 16B-17B
EV18 B
EV. 19 B
EV. 20 BEV. 31EV. 32EV. 33
EV. 34EV. 25 B
120
Las válvulas EV 31 a la 34 se manejan sin contactos cerrados, es porque trabajan
para las dos líneas A y B.
De esta manera se concluyen todos los segmentos que conforman e! programa de
control para el Sistema de Modernización de la Planta de Agua.
A continuación se detalla el control de Sílice implementado en la Planta de Agua.
121
El sistema de control de Sílice se la hace por medio de un control temporizado, en la
cual se trata de controlar el tiempo de encendido de los equipos por 45 minutos y de
apagado de 1 hora.
El equipo de Sílice da el resultado de una muestra cada 15 minutos, por esta razón
se da el tiempo suficiente para tener tres resultados.
El encendido de ios equipos de Sílice, inicia cuando ponemos en servicio los filtros
Catiónicos y Mixtos, las válvulas que se activan son; FV 22 A( Filtro Catiónico) y FV
25 A(Filtro Mixto), FV 22 B(Filtro Catiónico y FV 25 B(Filtro Mixto).
El programa de control de Sílice está en el Anexo No. 7, en el cual se inicia con los
contactos cerrados las válvulas 22 A y 25 A. Los contactos son cerrados porque el
voltaje de referencia es 2 4 V, en vez de O V. Las válvulas sin activarse nos dan O
Vdc, hacia la entrada del PLC, El PLC recibe este valor encendiéndose el led
indicando que entra 24 Vdc. Como el contacto de entrada es cerrado, se abre y se
verifica que la válvula no está activada. Caso contrario cuando la válvula es
activada, el micro switch manda 24 Vdc, y se apaga el led de entrada al PLC, ei
contacto cerrado permite iniciar el proceso de encendido de los equipos. Ver el
Diagrama No.4 , en el cual se detalla la conexión eléctrica de los equipos de Sílice.
Cuando se activa la válvula FV 22 A o FV 25 A, se inicia el conteo de tiempo en el
temporizado ON - DELAY, (ESV), el cual tiene un tiempo programado de 10
segundos. Este tiempo es una demora que se da para el caso en que los dos filtros
lado A y B sean activados al mismo tiempo, y evitar que haya una mezcla de
muestras. Pasado este tiempo se activa el relé X2 por medio de un bloque
temporizado MOK ( Monoestable) que tiene un tiempo de 45 minutos, tiempo de
encendido de los equipos. Luego de esto X 11 , SILON Y SILAN , en este orden,
122
son activados para energizar desde el PLC al equipo de Sílice Aniónico para el caso
de la válvula FV 22 A.
En el caso de la válvula FV 25 A, la secuencia es X10, PRUE y SILMX., y se
activa el Sílice Mixto.
Para e! lado B, ocurre la misma secuencia que ei lado A, pero con la activación de
X4, X12, SIAN1, cuando se activa la válvula FV 22 B y X4, X9 y MIXT, para el caso
de la válvula FV25 B.
Nótece que X2 y X4 se bloquean entre sí, para evitar contactos no deseados entre
los relés que activan a ios equipos de Sílice.
Al mismo tiempo que encendemos ios equipos, los relés X2 y X4 activan al
temporizado ASV ( OFF DELAY), con una duración de 105 minutos, tiempo en el
cual abarca los 45 minutos de encendido de los equipos, y luego 60 minutos que
permanecen apagados los equipos. AI pasar los 105 minutos, un pulso de inicio en
el bloque MOK , da el arranque de tiempo para una nueva secuencia de encendido .
Ei diagrama de tiempo del sistema anterior se muestra en la figura 4.8
123
FIGURA 4.8
DIAGRAMA DE TIEMPO DEL ENCENDIDO YAPAGADO DE LOS EQUIPOS DE SÍLICE
UN SOLO LADO ACTIVADO
ON DÉLA YINICIO
ON DÉLAYINICIO
ON DÉLA YINICIO
ON DÉLA YINICIO
1OSEG
II
45 MIN
ON
60 MIN
OFF
45 MIN
ON
105 MIN 105 MIN
JI
MOK
OFF DELAY
ON DELAYINICIO
PULSO MOK
MOK
OFF DELAY
DOS TRENES ACTIVADOS
LADO A
1OSEG 105 MIN
45 MIN
ON6O MINOFF
105 MIN
LADO B
II45 MIN
1OSEG
r~
105 MIN
45 MIN 6O MINOFF
105 MIN
A continuación se detalla la obtención de datos de las señales analógicas, enviadas
de los equipos de PH, SÍLICE, CONDUCTIVIDAD y niveles de Acido y Sosa.
Los datos de entrada van ai módulo 06 A6, que es un módulo dedicado para
entrada de datos analógicos, el mismo que va hacia el PLC Master y luego al
Computador. E! diagrama No. 5 muestra la conexión eléctrica de los equipos
analógicos,
Los resultados de las muestras son indicadas en pantallas divididas para cada
medición, en el Capítulo V , se ve con mayor detalle.
125
CAPITULOV
5.1 INTRODUCCIÓN AL LABVIEW
El LABVIEW es un programa dedicado a la supervisión de datos, en el cual
interactúa con otros sistemas para controlar procesos a gran escala.
Para el caso de la Planta de Tratamiento de Agua, el LABVIEW interactúa con el
Programa Procontic CS31, en un protocolo que permite la comunicación directa
para enviar y recibir datos para dirigir el proceso.
El LABVIEW es un programa con un lenguaje de programación en bloques,
denominado lenguaje G. Los programas del LABVIEW son llamados Vis, Virtual
Instruments, conectados entre sí para procesar datos alfanuméricos. Cada VI tiene
una carátula(ICONO), que indica la operación que hace, un sistema de conectores o
sub-bloques que se dividen por colores para identificar las varibles numéricas,
alfanuméricas, condicionales, lógicas, etc.
También se muestran dos tipos de pantallas, ia principal denominada panel frontal,
en la cual se simula los efectos físicos de los instrumentos, puede mostrar
pulsantes, registradores gráficos, paneles indicadores , controles entre otros.
El secundario denominado Diagrama de Bloques que manda las instrucciones al
panel Frontal, construido en lenguaje G, muestra en forma gráfica , los valores que
toman las variables, para verificar los problemas del VI.
Un VI puede estar constituido por un conjunto de Vis , llamados sub Vis, cada subVI
realiza trabajos en detalle y unidos entre sí, nos da un VI principal de grandes
características de ejecución.
En la figura 5.1 se muestra un ejemplo de un Panel Frontal
126
FIGURA 5.1
iSETTING DE NIVEL
ARRANQUE Y PARADAI DE LAS BOMBAS
1
CONTROL DE NIVEL
2.0-
0.0-
CONTROLDE NIVEL
5.00
Aquí se puede apreciar la combinación de controles e indicadores. Los controles
son usados para simular la operación de inicio de un VI, y manda sus valores
lógicos de Verdadero o Falso hacía el Diagrama de Bloques, mientras que los
127
indicadores nos muestran ios resultados de salida adquiridos o generados por el VI.
Los controles e indicadores son seleccionados del menú de la ventana principal que
indica CONTROLS, se puede cambiar la forma, ubicación utilizando la indicación
con forma de flecha que se muestra en la barra de herramientas del panel frontal.
Cada control o indicador posee un sub menú, en el cual seleccionamos las
características principales de los mismos y modificarlos dependiendo de las
necesidades del usuario.
La barra de herramientas tiene un dibujo de una mano que se utiliza principalmente
en los controles para pulsarlos o moverlos.
La letra "A" nos inidica el texto que se va a colocar en el panel Pronta!.
La señal de un carrete de hilo es para definir los conectores que presenta el Icono,
y unir entre bloques para formar el VI.
El pincel es para pintar cualquier elemento de la pantalla.
El cursor cambia su forma cuando el VI está en operación.
Hay funciones que trabajan juntas como son el lápiz y la mano, las cuates dan el
arranque del VI, aparece la letra STOP en el medio de ellos, indicando que se
puede parar el VI en cualquier instante.
Los Comandos FILE, EDIT y TEXT son los mismos que otros programas, con las
mismas características.
En el modo OPÉRATE, se pone en RUN/ STOP el VI, entre las prinicipales.
En el modo WINDOWS se puede cambiar al DIAGRAMA DE BLOQUES y vícevesa
Mas detalles del uso del panel Frontal se tiene en el LABVIEW USER MANUAL
FOR WINDOWS, indicado en la bibliografía.
128
La ventana del Diagrama de Bloques contiene el código fuente gráfico del LABV1EW
, contruido bloque a bloque y unido entre sí por conectores con el fin de recibir o
enviar datos.
Los bloques poseen un signo o característica que inidica el tipo de operación que
hacen , de esta manera se pueden unir bloques y verificar ios resultados.
Cuando se coloca un control o indicador en el Panel Frontal, se coloca su
correspondiente terminal sobre el Diagrama de Bloques.
No se puede borrar desde la ventana de Diagrama de Bloques un terminal, si
proviene de un control o indicador, sólo se lo hará desde el Panel Frontal.
Un Control puede hacer variar al indicador, dependiendo del tipo de operaciones
que se hagan en la ventana de Bloques, los resultados serán mostrados en un
inidicador, mostrado en el Panel Frontal, de esta manera interactuan entre ambas
ventanas a la vez.
El LABVIEW posee una extensa librería de funciones para cálculos matemáticos,
comparación, conversión, manejar datos de entrada y salida, operaciones entre Vis,
funciones especiales entre otras.
El programa posee lazos de programación, entre los más usados tenemos:
SECUENCIAL; Es un operador que trabaja en secuencias, va desde O hasta N, va
ejecutando en orden y se puede pasar datos de uno a otro sólo en orden
ascendente.
LAZO WHILE: Trabaja igual que los lazos while que otros programas, en este
podemos incluir los SHIFT REGISTER, que trabajan como memorias, ubicados en la
parte lateral del lazo while.
CASE : Usado principalmente para definir cualquier operación bajo dos
condiciones, de Verdadero o Falso .
129
También tenemos dos tipos de variables, locales que se utilizan dentro de un VI y
globales, que trabajan en varios Vis.
La selección de constantes, también son de dos tipos, numéricas y alfabéticas.
Todos estos datos se pueden apreciar en el Anexo No. 12 en el cual se muestran
algunas de las funciones que se normbran anteriormente.
Las uniones entre bloques, llamados alambrados, son los caminos por donde se
mueven los datos, no se pueden unir entre dos bloques terminales, tampoco entre
bloques de envío de datos. Un bloque de envío puede mandar hacia varios
bloques terminales. Cada alambrado tiene varios colores, que identifican el tipo de
dato que va de bloque a bloque.
A si mismo se puede cambiar a cada bloque en sus diferentes conectares, con el fin
de verificar las conexiones y distribuir adecuadamente los datos.
Cuando activamos un Diagrama de Bloques , aparece un lámpara en el submenú
que es de mucha utilidad para el usuario. Al activar la lámpara con el mouse,
cambia de color y e! diagrama de bloques se modifica para mostrar punto a punto
ios valores alfanuméricos que concurren bloque a bloque.
En la Figura 5.2 se muestra un Diagrama de Bloques
130
PULSANTEOFF
FIGURA 5.2
DIAGRAMA DE BLOQUES
SETTING DECAUDAL
PULSANTEON
INDICADORDE NIVEL
131
5.2 SUPERVISIÓN DEL PROCESO
La Supervisión del Proceso es una relación directa entre el LABVIEW y ei PLC
Master 07 KR 91. Esta relación se basa en la comunicación entre los dos sistemas,
el LABVIEW manda un dato hacia el PLC , este recoge el dato, lo interpreta y
manda a ejecutar hacia el respectivo módulo y luego lo mantiene en memoria. En ei
caso de que el LABVIEW requiera un dato, ejecuta la misma operación,
añadiéndose que el dato almacenado en memoria es recibido por el LABVIEW y
presentado en pantalla para ser interpretado por el usuario.
El tipo de lenguaje utilizado para !a comunicación esta dado básicamente por e!
lenguaje del PLC que es;
FORCÉ: Esta es una sentencia que obliga a cambiar de estado las variables
binarias y analógicas de entrada y salida, se la ejecuta de la siguiente manera,
FORCÉ A Ub,UÜ
E 06,01
i 1/0
De esta manera forzamos a la variabies A 06,00 y E 06,01 a un valor de O ó 1 .
Si la variable A 06,00 estaba en O, al ejecutar FORCÉ A 06,00; 1 , la variable
cambia a 1 y se mantiene en este valor hasta que se le oblige a cambiar , si
ponemos " O " al final de la sentencia. Lo mismo ocurre si se le forza a la variable
E06,01.
FORCÉ AW 07,00
EW 05,01
iOA255
Las variables analógicas varían desde O a 255, de esta manera si ejecutamos la
instrucción: FORCÉ AW 07,00 ; 150, La variable analógica adquirirá el valor de
150 y permanecerá en este valor mientras no se le cambie con la misma sentencia
o resetee su valor.
FORC R: Esta sentencia resetea el valor forzado de la variable binaria o analógica,
cuando se aplica la sentencia anterior, si la variable A 06,00 estaba forzada en 1, se
libera de ello y regresa a O , sin estar forzada a este valor, mientras que si estubo
forzada a O, regresa a O, sin quedar forzada. Esta sentencia se ejecuta de la
siguente manera:
Lo mismo ocurre con las variables analógicas cuando AW 07,00 está a 150, se va a
un valor de O, cuando ejecutamos esta sentencia.
133
Y: Es una sentencia que ejecuta la misma operación que la sentencia FORCÉ ,
pero se ejecutan en variables binarias o analógicas de memoria, las cuales se
escriben como: M 06,00 para las variables binarias y MW 09,05 para las variables
analógicas. La aplicación de este operador es de la siguiente manera:
Y M 06,00 > 001
De esta manera forzamos la variable binaria de memoria de O a 1 o viceversa.
Para el caso de variables analógicas de memoria se tiene la siguiente aplicación:
Y MW 09,05 i O a 255
En donde MW 09,05 puede variar entre O y 255, manteniéndose forzada en este
valor.
La única forma de resetear estos valores son los de apagar el PLC Master, por tal
motivo se deben ejecutar con ciertas precausiones.
Hasta aquí se verifican las variables más usadas para mandar los datos del PLC
hacia los respectivos módulos, a continuación tenemos la sentencia de recepción de
datos .
ZZ : Esta sentencia pide el dato de cualquier variable ya sea binaria o analógica de
cualquier naturaleza, su aplicación es como sigue:
134
E 10,05
Si ta variable binaría de entrada E 10,05 está con un valor de 1, con la sentencia
ZZ E 10,05 , este valor es enviado al PLC Master y memorizado. Lo mismo ocurre
con las variables de salida como por ejemplo A 13,02, o con las variables de
memoria interna como M 04,00, ios cuales varían entre O y 1.
Para el caso de las variables analógicas tenemos:
EW 01,05
AW 02,00
Los valores de las variables están comprendidas entre O y 255, de tal manera que
estos valores son los que llegan al PLC Master y se memorizan.
El eniace entre el PLC Master y el LABVIEW, lo es el VI cuyo Icono se denomina
COM \, cuyas especificaciones se muestran en el Anexo No. 11 y se detallan
tanto su Panel Frontal como el de su Diagrama de Bloques.
Este VI es usado para transmisión y recepción de datos y es el de mayor apiicación
en el programa de supervición.
En el panel frontal se indica el pórtico de comunicaciones, por lo general COM1, el
Timeout, que típicamente es de 150 ms., e! String que se envía, pudiendo ser
135
las sentencias FORCÉ, Y o ZZ, y retorna el dato Leido, incluyendo la sentencia de
envío, el valor numérico o alguna indicación de error.
E! Diagrama de bloques del VI, consta de una estructura de secuencia de O a 5.
En la secuencia 0: Lee el pórtico de comunicaciones
Secuencia 1; Lee el dato a ser enviado, el enter indica e! fin de palabra. Secuencia
2: Tenemos un temporizado que se compara con el temporizado de la secuencia 3
Secuencia 3: Restamos los dos temporizados y el resultado de ello lo comparamos
con el timeout, sólo da error cuando este sea mayor. En esta secuencia entra el
dato leído, y continúa a la secuencia 4, cuando tengamos un valor mayor a 0.
Secuencia 4: Compara los datos entre sí, hasta completar 5 datos válidos, el
resultado queda listo para la secuenica 5.
Secuencia 5: El dato esta listo y se coloca en el pórtico " LEÍDO " , luego sale para
su respectiva aplicación.
Al usar el comando Y M 09,04; 1 , manda a forzar la variable, en cambio cuando se
ejecuta el comando ZZ M 09,04 , primero envía la instrucción , luego es leída y tras
la instrucción viene el dato numérico.
En el caso de perderse la información sale un mensaje indicando error en la
transmisión.
En el anexo 12 se ilustran algunos controles y funciones que se usan con mayor
frecuencia en el programa de supervición.
A continuación se muestran algunos ejemplos, para la aplicación del ICONO CS31.
136
En la figura 5.3 se muestra un ejemplo de un panel frontal para control de apertura
de válvulas y una instrucción que pide un dato analógico, como es el caso de ZZ
AW 06,00.
Dos pulsantes uno para activado(ON) y otro para desactivado(OFF) son las que
controlan el activado y desactivado de las válvulas 07 A. y 08 A respectivamente.
FIGURA 5.3
PANEL FRONTAL PARA CONTROL DE VÁLVULAS
ZZAW 06,00
¿i I jüfclg
B .i
J
Luego del Panel Frontal viene el Diagrama de bloques que se muestra en la Figura
5.5.
Cada pulsante del Panel Frontal se indica con un recuadro TF de color verde oscuro
en el Diagrama de Bloques, el pulsante es un control. Cuando se coloca un
137
indicador este también se muestra como TF pero de un color verde claro, para
poder diferencíalos.
La instrucción ZZ AW 06,00 entra al VI CS31, el cual manda el dato hacia el PLC
Master, lo codifica para enviarlo a su dirección respectiva, pidiendo un dato, el dato
es recibido por el PLC Master y manda por el pórtico serial al VI CS31, luego sale
hacia el STRING ( string- número), para obtener un vaior numérico a la salida del
bloque final.
El pulsante indicado ON hace activar un relé, que activa las válvulas 07 y 08 A,
cuando es pulsado se convierte un una variable que da un dato V de Verdadero,
luego entra en una estructura CASE, que en verdadero ejecuta la instrucción Y M
65,07;1, enviado luego hacia el PLC Master por medio del VI CS31.
En el caso de que el pulsante OFF sea activado, el bloque inferior ejecuta la
instrucción Y M 66,06; 1, desactivando las válvulas 07A y 08 A.
Los pulsantes son de retorno, por tal motivo el relé A 03,01 es activado cuando M
65,07 se pone en 1, luego regresa a O, y queda enclavado con los contactos M
66,01 ( contacto normalmente cerrado) y A 03,01. Al activarse A 03,01 manda a
activar al relé A 04,00, que activa a las válvulas 07 A y 08 A.
En la figura 5.4 se muestra un circuito de contactos que se aplica a la explicación
anterior.
138
FIGURA 5.4
EJEMPLO DE ACTIVACIÓN Y DESACTIVACIÓN DE VÁLVULAS
Contacto Abierto
Contacto Cerrado
Bobina
FIGURA 5.5
ZZAW 06,00
OFF
TF
140
En la figura 5.6 se muestra un ejemplo del Panel Frontal de un control que varía su
valor desde O hasta 40, un pulsante ON / OFF y una variable de entrada Y MW
06,05;.
FIGURA 5.6
EJEMPLO DE PANEL FRONTAL
20.0
10.0 30.0
40.0
IS/ARIABLE DE ENTRADA
Y MW 06,05 í
A continuación en la figura 5.7 se muestra el diagrama de bloques para un envío del
dato del control con un valor de 17,89 y multiplicarlo por 6.375, el resultado de la
multiplícación( 114,05), va a un STRING que cambia el valor numérico a STRING
para poder concatenarse con la instrucción Y M 06,00; 1 y completar la instrucción
"Y M 06,00; 114,05".
Nótese que previamente hay un STRING de comparación que siempre es
verdadero , por esto siempre queda a la salida la instrucción Y M 06,00; .
141
Las dos instrucciones concatenadas, son enviadas hacia el VI CS31 para su
respectiva aplicación.
FIGURA 5.7
DIAGRAMA DE BLOQUES PARA ENVIÓ DE INSTRUCCIONES
El LABVIEW ofrece una serie infinita de aplicaciones, dentro de las cuales se ha
resumido unas pocas, a continuación se muestran en forma práctica el uso del
programa para el control de producción de agua desmineralizada.
142
A continuación se detalla el proceso de obtención de un dato Analógico utilizando el
VI de comunicaciones Com CS 31, incluyendo el proceso de filtrado de la señal.
En el Anexo No. 13 se muestra los detalles del Panel Frontal y de! Diagrama de
Bloques correspondientes al VI LOG 10.VI de captura de datos analógicos.
La necesidad de filtrar la señal se debe a que el dato recogido por el VI de
comunicaciones, no siempre es un valor fijo, por tal motivo este VI trabajará para
obtener al final del proceso un valor verdadero y estable.
En el Panel Frontal se ilustra el control nominado como V2 que es un pulsante que
siempre está en TRUE , debajo de este se muestra el mando que requiere el VI,
este mando puede ser un Y o ZZ.
En el recuadro ABC se muestra el mando recibido del VI de comunicaciones,
adicionalmente tenemos ios indicadores, 2 de ellos son Graficadores y el otro es un
Indicador de O a 255. Los graficadores tienen su representación en el Diagrama
de Bloques como I32, mientras que el otro indicador es un DBL
En e! lado derecho de la pantalla del Panel Frontal tenemos los indicadores del 1 al
4 en el cual monitorean la señal paso a paso en el proceso de filtrado de la señal.
El valor puesto como ISIUM es un dato numérico, que puede ser O, cuando el dato es
válido y -1 cuando no lo es. Cuando el dato es totalmente válido se mostrará en el
indicador Gráfico PLOT OUT y en el indicador numerado de O a 255.
Cuando se utiliza el módulo ICM 04B5 visto en el capitulo No.4 , sección 4.2, se
puede observar que es de 12 bits, el cual hace variar la señal analógica de O a
2048, portal motivo los Vis utilizados para este módulo estarán numerados de a O a
2048, única diferencia con el resto de Vis analógicos.
El diagrama de Bloques de LOG 10.VI, esta inicialmente encerrado dentro de una
función WHILE, por que esta utiliza los SHIFT REGISTER como memorias para
143
mantener un dato válido, en e! caso de que exista un error en la captura del dato.
Los SHIFT REGISTER son dos triángulos invertidos localizados en la parte lateral
de la función WHILE, cuando un dato entra en uno de ellos, el dato se mantiene
hasta que sea necesario usarlo.
El proceso de captura del dato empieza con el String verdadero o falso, como se
muestra en la figura No. 5.8, en la cual el dato de entrada esta numerado como abe
1, entra directamente a la indicación de T (TRUE) para salir por la parte inferior.
Este String siempre estará en verdadero por el diseño establecido. En el caso de
falso manda una señal de FORC R para resetear todo comando.
FIGURA 5.8
STRING DE VERDADERO O FALSO
Y M Ü8,Q5;1
La salida de este VI se subdivide en dos, uno de ellos entra al bloque de
Comunicaciones, y el otro hacia el bloque que compara dos Vis. Cuando eí
144
comando sale del bloque de comunicaciones entra al VI de comparaciones de Vis
para verificar si el mando ha sido enviado y recibido correctamente. A continuación
en la Figura 5.9 se Ilustra el String para comparación de dos Vis.
FIGURA 5.9
STRING COMPARADOR DE Vis
REGULAR EXPRESIÓN •wwu SUBSTRING ANTERIOR
SUBSTRING IGUAL
SUBSTRING POSTERIOR
OFFSET DE SALIDA
Cuando son iguales, este saca el comando hacia la pantalla abe 2, del Panel
Frontal, en el caso de que sea falso saca en pantalla " < FALSCHEEIN ". Como el
dato esperado es un valor numérico los siguientes bloque procesarán un valor
erróneo hasta concluir en el bloque CASE , que cambia a FALSE y recogerá el dato
de los SHIFT REGISTES, los cuales tienen memorizado un dato verdadero.
145
A continuación la señal entra al bloque de datos de la instrucción que se muestra en
la figura 5.10.
FIGURA 5.10
STRING DE SEGUIMIENTO DE DATOS DE UNA INSTRUCCIÓN
IMULTI LINEA STRINGj—-—i
STRING ESPECIFICO
STRING DE SALIDA
LINEA ÍNDICE
Este bloque se procesa una instrucción la cual viene acompañada con el valor string
numérico en la siguiente fila, como se ilustra en el ejemplo:
ZZ AW 06,00
+000120
En la fila O se ubica la instrucción, en ¡a fuá 1 se ubica el valor string numérico. En
la parte inferior de este String se coloca el valor numérico de la fila que queremos
leer, en este caso un 1. A la salida tenemos el dato en pantalla nominado como
146
abe 3. En el Panel Frontal se puede apreciar en detalle las instrucciones
generadas en el bloque No.3.
Obtenido el valor dei string numérico este se divide en dos partes:
La primera entra a! siguiente String de dimensiones del VI, el cual se ilustra en ia
figura 5.11.
La segunda entra al String que transforma las !etras que componen la variable
alfanumérica y saca el valor numérico de ella, por ejemplo sí el String de entrada al
bloque es 000120, el valor de salida es 6 , si es 00120, el valor de salida es 5. En
la figura 5.12 se ¡lustra el Stríng para de cambio STRING-DIMENSION.
FIGURA 5.11
STRING PARA ESCOGER LA DIMENSIÓN DEL STRING
LONGITUD DEL STRING NUMERICOl
IRECDRTE DE STRING NUMÉRICO)
ISTRING DE SALIDA
ISTRINGDEENTRADAH
FIGURA 5.12
STRING PARA CAMBIAR STRING A DIMENSIÓN
ISTRING DE ENTRADALONGITUDDELSTRÍNG DE ENTRADA
147
Cuando entra al String para escoger las dimensiones colocamos un valor numérico
de 6 en la parte superior con el fin de definir los 6 dígitos, el número 2 en la parte
media, elimina los 2 ceros a la izquierda del dato, por ejemplo, si el dato es
+000120, elimina el +0, y queda 00120, dato que es entregado ai siguiente String
que se denomina MATCH PATERN y también es mostrado en el Panel Frontal con
el bloque No.4.
Eí Match Patern es un String que compara el valor inicial de! String con el dato que
se le coloca en la parte superior de este. En ia figura 5.13 se ilustra este String.
FIGURA 5.13
STRING COMPARADOR
¡BÚSQUEDA DE STRINGli M Q M
STRING NUMÉRICOE ELIH::Ca51
• •
,I
blHINb ¡NUMbHILUVERDADERO
I
Q = DATQVALIDO|
-1 =DATONOVALIDO|
Este String saca 2 valores fundamentales, el primero cuando el dato empieza con
O, se considera un dato válido y en la parte inferior de este bloque aparece el valor
de O indicando la ocurrencia verdadera, si no lo es sale ei valor de -1, que luego es
148
comparado con el String de igualdad y mostrado en el panel Frontal como NUM.
Cuando el dato transferido es ia palabra < FALSCHEEIN, el valor de entrada no
empieza con O, y por io tanto en la parte inferior del String de comparación saca el
valor de -1 a ia salida.
El String para medir ia dimensión de este, mostrado en la figura 5.12, es muy
necesario ya que el valor del string numérico puede ser: 000120, 00120, 0012, 001
o 00, todos ellos empiezan con O, y serán datos válidos, pero sólo uno de ellos lo
es, por tai motivo comparamos con el String de igualdad con el número 6 para
eliminar el resto.
Cuando las dos condiciones se han cumplido entran al String AND LÓGICO, para
dar ei consenso de verdadero " TRUE" a la Función CASE y sacar el dato para su
aplicación.
Antes de ello el valor string numérico, requiere ser transformado en número
netamente por ello usamos finalmente el String que cambia de String a número,
mostrado en ia figura 5.14
FIGURA 5.14
STRING A NUMERO
ISTRING NUMÉRICO
•NUMERO I
149
El valor numérico entra finalmente a la Función CASE, como verdadera y sale a los
indicadores del panel frontal y a su vez a la entrada del Shift Register de la derecha
para ser memorizado, así si el dato es falso recoge este dato del Shift Register de
la izquierda y manda a los indicadores. De esta forma no hay perturbaciones en el
indicador cuando el dato es Falso,
Para el caso de manipular un dato Digital, se basa en el mismo principio que el dato
Analógico con la diferencia que en el Panel Frontal de! VI , INDIG5, mostrado en el
Anexo No. 14, utilizamos indicadores de O a 1 y graficadores de O a 2.
Para ei caso del Diagrama de Bloques ocurre lo mismo, pero con la diferencia que
el número de variables es 2, por tanto, variarán los valores numéricos en los
respectivos Strings de dimensionamiento.
La comparación con el String de igualdad es el número 2, ei resto del proceso es el
mismo.
Este VI para obtener un dato digital puede ser utilizado bajo dos formas, si el dato
requerido es un valor numérico, a ia salida definimos los conectores como un dato
numérico de salida. Si el dato requerido es un valor booleano de T o F , definimos
en el ICONO que el dato de salida va a ser booleano.
De esta manera se ha ilustrado algunos ejemplos básicos de la utilización del
LABVIEW para la aplicación en la supervisión de un proceso.
150
5.3 INSTALACIÓN Y PRUEBAS
En este punto utilizamos los conceptos anteriores para aplicarlos a pantallas que
muestran cada paso del proceso de producción de agua desmineralizada.
Para poder abarcar todo el panel de control, se ha divido en bloques, por que
trabajar con todo el conjunto, primero se necesita una pantalla muy grande y luego
que el proceso de adquisición de datos se hace lento y susceptible a errores.
La instalación del software consta de una pantalla principal en la que se indica
como esta divida cada actividad que realiza el proceso. En el Anexo 15 se ve en
más detalle toda la distribución del software, incluido el Panel Frontal como el
Diagrama de bloques de cada pantalla.
Cada una de las actividades consta de un pulsante booleano, que al activarse
pasamos a una ventana particular de lo que indica dicho pulsante. Todas las
ventanas poseen un pulsante para retorno a la pantalla principal.
El diagrama de bloques de la pantalla principal consta de un control, una función
estructurada CASE y una función de control de apertura de Vis, como se ilustra en
la Figura No. 5.15.
151
FIGURA 5.15
DIAGRAMA DE BLOQUES PARA APERTURA DE UN VI
TFh- s
iúñ-Sws
: \LABVI E VAEXAM PIE S \
IACTIBOM.VIiD-
rMwmr
jui|-
•*
I$
'á
,1
De esta manera cuando pulsamos en el Panel Frontal, el pulsante FILTRO A-B
envía una señal de TRUE "V", al bloque CASE por medio de TF, como se muestra
en el ejemplo anterior, ejecutando el Vi, FILA-B, y es la ventana que se mostrará en
la pantalla.
El resto de pulsantes ejecutan la misma operación.
No podemos tener todas las pantallas al mismo tiempo, por esta razón cada VI tiene
un pulsante para retorno al menú principal.
En la Figura 5.16 se ilustra el Diagrama de Bloque para cierre de un VI.
152
FIGURA 5.16
CIERRE DE UN V!
EE
Cada pulsante esta dividido en el Panel Frontal del Menú Principal de la siguiente
manera:
FILTRO A-B:
En este VI escogemos el filtro en el cual se va a trabajar, consta de dos pares de
pulsantes para activar y desactivar los filtros e incluye indicadores numerados 1,3,5
para el Filtro A, 2,4,6 para el filtro B.
El diagrama de Bloques de este VI muestra al inicio los bloques de comunicación
READ, WRITE, NUMERO DE BYTES para el pórtico COM1, luego el bloque de
STOP del VI, un sistema que memoriza cuando un pulsante esta activado, si está
en fa posición ON a la salida del bloque queda memorizado "T" de True(Verdadero),
mientras que con OFF queda memorizado "F de False (Falso), en la figura 5.17 se
ilustra de mejor manera este bloque.
153
FIGURA 5.17
BLOQUE DE MEMORIA VERDADERO O FALSO
|ZZM27.12h
ON
TF
0-1
OFF
TF
Se coloca este bloque porque los pulsantes son de retorno, y al salir de la pantalla
se resetean a su valor original, por tal motivo se usa un bloque de memoria de
pulsantes.
También se requiere de los Vis para obtener un dato Digital, en este caso
necesitamos uno con salida booleana de T o F. La finalidad de este VI es el de
capturar el dato de la señal ZZ Y M 72,05, que indica que se ha energizado el relé
de activación de los lados A o B, como se ilustra en el Anexo No.9, en el Segment
Pian No. 10
Sólo continúa el proceso, siempre y cuando se tenga esta señal de activado del relé
del lado A.
El lado A bloquea al lado B y viceversa. Cuando el pulsante es activado, por
ejemplo del iado A, el valor T es enviado a la función Secuencial y ejecuta el
comparador colocado dentro de la función CASE, la instrucción Y M 08,00;0, es
ejecutada, la cual manda a activar los relés del lado A. Nótese que cada pulsante
154
tiene su respectivo mando, es con el fin de mantener enclavado el relé en caso de
salir de esta pantalla. En el caso de activar el pulsante OFF, el resultado a la salida
del memorizador de pulsantes es F., y a su vez desactiva al relé que mantenía
activado el lado A, ejecuta para ello la instrucción Y M 08,00; 1, provocando que los
relés involucrados en todas las Fases de Regeneración se bloqueen.
Eí lado B esta pendiente por no tener conectado !os módulos a las válvulas
respectivas.
FILTROS CATIONICOS REGENERACIÓN;
En eí Panel Frontal se muestra una distribución en tres partes, la primera indica el
Modo Automático, cuyos pulsantes tienen los nombres 17a para el activado y 17 b
para el desactivado, referirse al Anexo No.1 del Plano del Panel de Control y
Alarmas.
Seguidamente tenemos el Modo Semiautomático indicado por las Fases 1 a la 4, y
en el extremo izquierdo escogemos el tiempo para el cual queremos que la Fase 1,
sea de regeneración. Este tiempo es variable debido a que la fase de retrolavado
puede variar dependiendo de ias condiciones del Filtro.
Adicionalmente colocamos pulsantes de Retorno al Menú Principal y de Diagrama,
en la cual se muestra una Parte del Panel Sinóptico, sólo referido a la Fase
Catiónica. Cuando las Fases estén concluidas se activará el indicador mostrando el
filtro regenerado, " T1/ T2 REGENERADO".
155
Cada que se active una válvula o una bomba de agua, se podrá verificar en el
Diagrama este hecho, esto es de bastante utilidad para el operador, para tomar las
medidas respectivas, en caso de que no cambie de color ia ilustración del Panel
Sinóptico representado en el VI, CATION1.VI.
En e! diagrama de Bloques se muestra todo el proceso de activación y
desactivación de las válvulas mediante el uso de los procedimientos analizados
anteriormente, en la cual usamos memorizadores de pulsantes, comparadores y el
envío y recepción de los datos por medio del VI de comunicaciones.
Para el control de tiempo, se utiliza un control tipo pulsante para escoger entre 15,
20 y 30 minutos para la Fase 1. Al puisar por ejemplo el de 15 minutos, el dato se
envía al PLC Master por medio de la función Y M 27,06;1, que a su vez activa un
ON DELAY (ESV), para mantenerse enclavado con el valor de tiempo especificado.
Es recomendable usar diferentes nombres para los VI de comunicaciones, puesto
que puede haber mucha interferencia entre eílos.
Para escoger el modo Automático, se ejecuta la instrucción Y M 17,06;1, cuando se
pulsa el control nominado 17 a y operar desde el LABVIEW el proceso, a si mismo
se puede parar el proceso pulsando ei control 17 b .
En el modo Semiautomático ejecutamos fase por fase en base a los controles
nominados como 17c hasta 171. El envío de los datos se la hace por medio de un
comparador y el VI de comunicaciones.
Para el caso de recepción de ios datos digitales se aplica el VI de recepción de
datos digitales mostrado anteriormente en el punto 5.2, que lo representamos de la
siguiente manera:
156
F 04 04 r*******~*~*~i~*ru3
ZZ E 04,04
ZZ E 04,05
VI: INDIG.Vi
0-1DIG
Variable Global
u- \^\-ji\j F
A
FV07A
INDICADOR
Variable Global
De esta manera cuando una electroválvula esta activada, el dato es recibido por el
VI: 0-1 IN, para luego transferir hacia la variable global que envía el dato hacia el VI:
CATION1.VI, donde se ilustran los indicadores de las válvulas activadas.
El indicador del Panel Frontal para cada fase se activará siempre y cuando las
válvulas involucradas estén activadas.
157
En fa Fase 2 y 3 se necesitaran 2 compuertas AND antes de llegar al indicador.
La función secuencial Funcionará desde O hasta el valor programado, paso a paso
con el fin de ejecutar cada VI de comunicaciones por separado y no cometer errores
en el envío y recepción de los datos.
En el Panel Frontal CATION1.VI, ligado a CATION.VI , por medio del pulsante
DIAGRAMA, se muestran los filtros que conforman la Fase Catiónica.
En el Diagrama de bloques de CATION1.VI, se observa que las variables globales
llegan para dar su dato a los indicadores respectivos de cada válvula, a si mismo
cuando una bomba de agua es activada, se recoge la información desde el control
de activación de bombas que se indicará más adelante por medio del INDIG.VI
hacia la variable global de la bomba y de ahí al indicador de la bomba.
En el siguiente diagrama se muestra e! proceso de activación del indicador de las
bombas.
VARIABLE GLOBAL
RELÉ DE BOMBA MKP12
158
PRESERVICIO FILTRO CATIONICO :
Este VI se creó con la necesidad de activar las válvulas 07 y 11 A o B con el fin de
mandar la muestra a la alcantarilla para comprobar los resultados en el laboratorio.
En el panel Frontal se muestran la activación y desactivación de los lados A o B ,
incluye el pulsante de retorno al Menú principal y el de Diagrama, para verificar ia
activación de las válvulas ante dichas.
Ei diagrama de bloques es muy simple y recoge lo que se revisó con anterioridad, la
tecla ON manda la instrucción Y M 18,12; 1 , si es presionada o Y M 18,12;0 , en
caso contrario, esto activará las válvulas 07A y 11A ai mismo tiempo, Ver Anexo 9
en el Segment Plan No. 12, activación de electrovátvulas.
Para desactivar ejecuta la instrucción Y M 18,13;1, pulsando OFF en el Panel
Frontal.
Nótese que las variables globales FV 11 AAA Y FCV 07 A, van hacia el CATION1 .VI
para indicar que están activadas.
La válvula FV 11 A, se utiliza en varias Fases por este motivo se ha nombrado de
varias formas, FV 11 A, FV 11 AA y FV 11 AAA, por la cantidad de veces que es
utilizada, de la misma manera aparece en el Diagrama de Bloques CATION1.VI,
unido a compuertas OR, porque de cualquiera de ellas se activará el indicador de la
válvula FV 11A.
SERVICIO FILTRO CATIONICO:
Lo mismo que el caso anterior, con la diferencia que activamos las váívuías 07 y 08
159
A.
Puesto que para la Regeneración de los Filtros Catiónicos y Mixtos, Preservicio y
Servicio, son lo mismo que lo anterior y para no ser redundante, pasaremos
directamente a explicar la operación de los posicionadores.
POSICIONADOR FCV 01A:
Los posicionadores son los elementos que controlan la apertura de las válvulas de
control de caudal, reciben la información de la cantidad de caudal que pasa por la
válvula por medio de los transmisores de caudal, y entran a un control Pl para
controlar el flujo dependiendo del setting de caudal.
En el Panel Frontal mostrado en el Anexo No. 15, referente a la válvula de control
FCV 01A se puede apreciar en detalle (os elementos que conforman un control de
caudal.
En esta pantalla se muestra el Setting de Caudal en un rango de O a 40 m3/h, un
indicador de error que varía entre 10 y -10, también se indica el porcentaje de
apertura de la válvula entre O y 100 %, y dos tipos de controles, el Modo Automático
en el cual se regula el paso de ia válvula por medio de un control Pl y el Modo
Manual que es regulado por el operador, sin tomar en cuenta el control Pl. Consta
de dos pulsantes Booleanos, si se activa el control Automático se desactiva el
Manual y viceversa. En la parte Inferior se muestra el Grafícador de Caudal, en la
cual ef operador puede verificar el caudal que está pasando por el transmisor de
flujo de cada válvula de control.
La tecla de Menú desactiva la ventana presente y regresa al Menú Principal.
El Diagrama de Bloques de los controíadores básicamente es el mismo para todos,
160
exceptuando ciertos cambios que lo se indicará más adelante.
Consta de una Función While que mantiene a una Función Secuencia!, con bloques
de variación entre O y 3.
En la Secuencia O se tiene el control de pulsantes en Automático y Manual, incluye
una memoria de pulsantes ios cuales memorizan cuando un pulsante esta activado,
aún si salimos de esta pantalla.
También tenemos un control hacía el PLC Master, para indicarle que se ha activado
un pulsante y utiliza para ello ios comandos Y M 90;07;1 , para mantener enclavado
dentro del programa del PLC , en modo Manual y desactivar en modo Automático
con la instrucción Y M 90,06; 1. En ei caso de que ninguno de los pulsantes del
Panel Frontal no sean pulsados las instrucciones enviaran Y M 90,07;0 y Y M
90,06;0 en ambos casos.
El enlace para la siguiente secuencia se ejecuta cuando al pulsar desde el mando
del panel Frontal el modo Manual manda la instrucción al PLC Master Y MW
002,00;2 , bloquea el modo automático del programa del PLC y activa sólo el control
manual, que es mandado por el programa del LABVIEW, por medio de los pulsantes
de OPEN y CLOSE . El bloqueo lo hace en el DEMUX de salida del programa del
PLC Master, nótese en el Anexo No. 9 , Segment Plan 15, Válvula FCV 01 A, cuando
la variable Y MW 002,00, toma el valor de 2 , la variable Y MW 001,01, manda el
valor hacia la variable AW 03,00; la misma que siendo una variable de salida
analógica controla la apertura de la válvula en modo Manual. Más adelante
explicaremos el uso de los pulsantes OPEN y CLOSE usados en este modo.
Para el caso del modo Automático la variable Y MW 002,00; toma el valor de 1, que
bloquea al modo Manual y entra el Modo Automático, esto es el valor de saíida del
Pl, luego invertido en los bloque de inversión e introducido al DEMUX de salida por
161
medio de los contactos M 90,06 y M 80,06; en este modo los pulsantes OPEN y
GLOSE son inutilizados.
Cuando ei relé M 80,06; toma un valor de 1 este manda al VI DIGITAL para enviar el
dato del PLC Master hacia el LABVIEW , verificando que se ha activado el relé de
mando MANUAL o AUTOMÁTICO, la serie de compuertas lógicas sirven para los
indicadores que acompañan a estos controles.
En la Secuencia 1, tenemos la recolección del dato enviado desde el PLC Master
mediante ei VI de datos ANALÓGICO de la variable de salida de la válvula AW
03,00, cuyo valor está entre O y 255 correspondiente a 4 y 20 mA.
Para pasar a la siguiente secuencia, transformamos el valor de O - 255 a O - 100,
por tai motivo multiplicamos por un factor de 0,3921.
En la secuencia 2 tenemos el control de mando Automático y Manual, empezando
con una Función CASE que cuando está en modo TRUE es que se ha escogido el
modo AUTOMÁTICO, y el dato del setting de caudal entra al bloque TRUE y se
divide en dos partes, una de ellas manda el valor transformado entre O - 255, hacia
el PLC Master mediante la variable Y MW 06, 00; y el STRING concatenador.
Nótese que este valor es la entrada de SET POINT del Pl, mientras que el valor de!
transmisor es el valor de la variable a ser regulada.
El SET POINT entra a una variable denominada como " w ", mientras que la variable
a ser regulada entra como " x ", Ver en Anexo 9, Segment Plan 15, bloque Pl, son
las dos primeras variables del bloque en mención.
El otro camino va hacia fuera del bloque TRUE , entrando en el bloque que manda
el valor de setting de caudal en la variable Manual del-DEMUX de salida, esperando
162
la ocurrencia. La variable Y MW 001,04; espera el valor del setting para tener lista
la variable en caso de que se cambie al modo Manual.
Para mayor comprensión , ver en los ejemplos del punto 5.2 , el tipo de control
explicado anteriormente.
Para la Secuencia 3 , envía el dato de setting de caudal comprendido entre O y 40.
En el caso de que la Función CASE sea FALSO, es que se ha escogido el Modo
Manual y se transforma la pantalla interior en otras 2 funciones CASE, que están en
FALSE cuando no se presionan ninguna de los pulsantes del Panel Frontal OPEN y
CLOSE.
La variable de entrada de la Secuencia 2 la variamos a un valor comprendido entre
O y 40 para manipular dentro de la misma escala que el Setting de Caudal.
Si una de los dos pulsantes es presionado, va aumentando o disminuyendo de 2 en
2, o de 5 en 5 en otros casos, el valor que recibimos de la Secuencia 2, y manda
hacia el DEMUX de salida del control del la válvula para modificar el valor de AW
04,00 al nuevo valor y hacer abrir o cerrar la válvula de control a voluntad. El
máximo valor es de 100 y el mínimo es de O, correspondiente a O y 100 % del
indicador del panel Frontal.
Al final de las dos funciones CASE hay un comparador T/F, para cuando se pulsa
OPEN , salga este valor hacia el control de la válvula y en CLOSE el que sale es el
de cerrado de la válvula, en ningún caso las dos entran al mismo tiempo.
En la secuencia 3, tenemos la comparación de las variables de entrada del
transmisor de caudal con la de Setting de Caudal, y mostradas en el Panel Frontal
con un rango de variación entre 10 y -10, igualmente cambia el valor que recibimos
de 4 a 20 mA del transmisor a O y 32 m3/h en el Graficador del panel Frontal.
163
Las Secuencias explicadas anteriormente se aplican a todos los consoladores, los
controles FCV 01B Y FCV 05 no requieren cambios adicionales.
Para el caso del control FCV 01A la variación radica en la Secuencia 2, en la cual
se vio la necesidad de aumentar el valor de 0,033 al dato de salida de setting de
control o en modo OPEN Y GLOSE, ya que el valor de retorno de la válvula en la
Secuencia 1 disminuía en este factor para valores de porcentaje de apertura de la
válvula mayores a 30 %.
En valores menores a 30 % de apertura de la válvula el sistema se estabilizó y no
requiere ninguna suma adicional.
Para el caso de las válvulas FCV 02A, FCV 03 y FCV 04, la variación era en todo el
rango, por tal motivo se incluyó un simple bloque que sólo mantiene el dato mayor
que viene de la Secuencia anterior, incluido un sistema de memoria para mantener
el último valor.
De esta manera se concluye el análisis de los controladores y entramos al sistema
de control para activación de las bombas de agua.
ACTIVACIÓN BOMBAS :
Esta dividido en cuatro etapas, la primera es para activación de las bombas de flujo
de agua las que corresponden a las bombas MKP1-P2-P3-P4.
La segunda etapa es para la bomba MKP17 que es la que ventila el aire en el
Descarbonatador. La tercera etapa es para las bombas de Acido y Sosa, MKP5-6-
164
11-12, La cuarta etapa es para las bombas de agua desmineralizada, para el caso
de regeneración del los Filtros Mixtos, MK P9 - MKP10.
Para el caso de la Activación de las bombas MKP1-MKP2-MKP3-MKP4, mostrados
en el Panel Frontal del ACTBOMO.VI, mostrado en el Anexo No. 15, indica los
controles para activación en Modo Manual Y Automático para cada bomba, y su
respectivo indicador, en la parte superior, alertando al operador que la bomba se ha
activado.
La tecla de Menú retorna esta ventana al Menú principal.
El Diagrama de Bloques incluye una memoria de pulsantes ON y OFF en modo
Manual y Automático y un VI DIGITAL para adquirir el dato cuando se activa el relé
de mando de la bomba activada. El VI DIGITAL se utiliza para indicar en el Panel
Frontal que la bomba MKP1 a MKP4 se han activado.
Un bloque de Secuencias en la cual entran mandos para activación o desactivación
de relés de manda para las bombas y salen datos para los indicadores de los
diagramas en el Panel Sinóptico mostrados en los CATION1.VI, ANION1.VI,
M1XTO1.VI.
En la Tabla No. 5.1 se ilustra las instrucciones de mando MANUAL para activación
de las respectivas bombas.
165
TABLA 5.1
INSTRUCCIONES DE MANDO MANUAL
BOMBASMANDOSYM35,06;1
YM35,08;1
Y M 44,06:1
YM41,08;1
MKP1
X
MKP2
X
MKP3
X
MKP4
X
En la tabla No. 5.2 se ¡lustra los mandos AUTOMÁTICOS para las bombas.
TABLA 5.2
INSTRUCCIONES DE MANDOS AUTOMÁTICOS
BOMBAS
MANDOSYM29,10;1
YM29,12;1
YM41,10;1
YM41,12;1
MKP1
X
MKP2
X
MKP3
X
MKP4
X
Para mayor comprensión ver en el Anexo No. 9, Segment Plan 3, Activación
Bombas, para comprobar los pulsantes de arranque de las bombas.
166
Para el caso de Parada de las bombas, se muestran en ia tabla No. 5.3 los mandos
de parada Manual y en ia tabla No. 5.4 los de la parada Automática.
TABLA 5.3
MANDOS DE PARADA MANUAL
BOMBASMANDOS
YM35,07;1
YM35,09;1
YM41,07;1
YM41109;1
MKP5
X
MKP6
X
MKP11
X
MKP12
X
TABLA 5.4
MANDOS DE PARADA AUTOMÁTICA
BOMBAS
MANDOSYM29,11;1
YM29,13;1
YM41,11;1
YM41,13;1
MKP5
X
MKP6
X
MKP11
X
MKP12
X
En modo Manual o Automático podemos activar las dos bombas al mismo tiempo,
sólo dependerá de las necesidades de la Planta.
167
Los indicadores utilizan el INDIG.VI , recogiendo el dato del relé activado y manda a
través de las variables globales que llevan el mismo nombre que las bombas.
Esto se revisó con anterioridad en la activación de las válvulas en esta misma
sección.
Para el caso de la activación de la Bomba MKP17 , el Panel Frontal se limita sólo a
esta bomba por tanto es muy simple su activación.
En el Diagrama de bloques el pulsante ON manda a activarse por medio, de la
instrucción Y M 42,06;1 y se desactiva con el pulsante OFF cuya instrucción es Y
M42,07;1.
Por lo genera! esta bomba trabaja en modo Manual.
Las bombas MKP5 y MPKP6 son utilizadas para la regeneración de los filtros
Aniónicos y Mixtos, bombean Sosa Caustica (Na OH).
Las bombas MKP11 y MKP12 bombean Acido Sulfúrico (H2S04), hacia los filtros
Catiónicos y Mixtos para su regeneración.
El Panel Frontal referido a estas bombas muestra la activación Manual y Automática
al igual que las bombas MKP1 hasta MKP4.
La diferencia radica que las bombas no pueden entrar juntas, sólo una a la vez en
cada caso. El control de estas bombas se analizó en el Programa de Control del
PLC Master en ei capítulo 2.
El Diagrama de Bloques es idéntico que el caso de las bombas MKP1, por tal
motivo, incluiremos en la tabla No. 5.5 los mandos para la activación en modo
MANUAL y en la tabla 5.6 los mandos AUTOMÁTICOS.
168
TABLA 5.5
ACTIVACIÓN DE BOMBAS (MODO MANUAL)
BOMBASMANDOSYM38,06;1
YM38,08;1
YM37,06;1
YM37,08;1
MKP5
X
MKP6
X
MKP11
X
MKP12
X
TABLA 5.6
ACTIVACIÓN DE BOMBAS (MODO AUTOMÁTICO)
BOMBAS
MANDOS
YM30,12;1
YM25,11;1
YM28,11;1
YM30,10;1
MKP5
X
MKP6
X
MKP11
X
MKP12
X
La desactivación de las bombas MKP 5,6,11 y 12 se logra con el botón OFF del
Panel Frontal del VI ACTBOM2.VI, las instrucciones de mando se muestran en la
Tabla No, 5.7 para el desactivado Manual y en la tabla No. 5.8 para eí desactivado
Automático.
169
TABLA 5.7
DESACTIVACIÓN DE BOMBAS (MODO MANUAL)
BOMBASMANDOS
Y M 37,07; 1
Y M 38,09; 1
Y M 37,07; 1
YM37,09;1
MKP5
X
MKP6
X
MKP11
X
MKP12
X
TABLA 5.8
DESACTIVACIÓN DE BOMBAS (MODO AUTOMÁTICO)
BOMBAS
MANDOS
YM30,13;1
YM25,12;1
Y M 28,1 2; 1
YM30,11;1
MKP5
X
MKP6
X
MKP11
X
MKP12
X
Para el caso de los indicadores se utiliza el mismo sistema visto en la activación de
las bombas MKP1 a MKP4.
Para el caso de ias bombas MKP9 y MKP10 , que son utilizadas para la
170
regeneración de los Filtros Mixtos se utiliza un Panel Pronta! del ACTBOM2.VI que
se ilustra en ei Anexo No. 15, al igual que los anteriores posee mandos para
activación Manual y Automático.
En la tabla 5.9 se muestra las instrucciones de mando para la activación de las
bombas MKP9 y MKP10 para el caso MANUAL y en la Tabla 5.10 el mando de
activación para el caso AUTOMÁTICO.
TABLA 5.9
ACTIVACIÓN DE BOMBAS (MODO MANUAL)
BOMBASVÍAN DOS
YM39,06;1
YM39,08;1
MKP9
X
MKP10
X
TABLA 5.10
ACTIVACIÓN DE BOMBAS (MODO AUTOMÁTICO)
BOMBASMANDOSYM36,06;1
YM39,11;1
MKP9
X
MKP10
X
Para el caso de desactivación de las bombas MKP9 y MKP10 utilizamos los mandos
que se muestran en las tablas 5.11 para el modo Manual y 5.12 para el Modo
171
Automático.
TABLA 5.11
DESACTIVACIÓN DE BOMBAS (MODO MANUAL)
BOMBASMANDOSYM39,07;1
Y M 39,09; 1
MKP9
X
MKP10
X
TABLA 5.12
DESACTIVACIÓN DE BOMBAS (MODO AUTOMÁTICO)
BOMBASMANDOS
Y M 36,07; 1
YM39,11;1
MKP9
X
MKP10
X
En la última parte se tiene las Ventanas de ios Medidores que tiene la Planta, de los
cuales los que están en servicio son los de PH, Conductividad y de Sílice, en un
futuro próximo se incluirán ios medidores de nivel de Acido y Sosa.
MEDIDORES DE CONDUCTIVIDAD :
Los Medidores de Conductividad son utilizados controlar la cantidad de minerales
que tiene cada Filtro, en el caso de que un filtro esté en servicio, la conductividad va
172
aumentando dependiendo de las horas de uso, en vista de que la resina va
perdiendo la capacidad de retención de minerales. Por tal motivo se ha incluido una
pantalla para verificar los resultados de medición de Conductividad.
Siendo la conductividad una escala logarítmica, lo que se hizo es incluir una tabla
de valores con mediciones en diferentes concentraciones de lo cual se muestra en
la tabla 5.13
TABLA 5.13
VALORES DIGITALES (X) VS. CONDUCTIVIDAD (Y)
X5486120153196232255
Y0,27500,55000,95001,50003,00004,000010,0000
Y = f(x)0,27500,55000,95001,50013,00024,000410,0008
Los valores de Y son los datos de concentración de conductividad , mientras que ios
datos en X son los datos obtenidos por el módulo de medida analógica y pasada al
PLC Master para llegar al LABVIEW . El ILOG.VI se encarga de tomar ios datos y
son los que se muestran en ia columna Y.
Puesto que la función que queremos obtener es una aproximación de los valores
reales, es necesario encontrar dicha función.
173
Los valores que se incluyen en la tabla anterior es el resultado de la función de
sexto grado encontrada a partir de los valores en X y Y.
En la Figura 5,18 se muestra el Gráfico de la función de sexto grado que se
aproxima a la medida de conductividad.
FIGURA 5.18
FUNCIÓN DE MEDIDA DE CONDUCTIVIDAD
25
y= 1,128033E-11x6-9,708124E-09x5 + 3.341210E-06X4 - 5,856124E-04x3
5.492829E-02X2 - 2,592584E+OOx+ 4.808396E+01
R2= 9.999998E-01
100 150 200 250 300
En el panel frontal del VI de conductividad se muestran las medidas de
conductividad de los filtros Aniónicos, Mixtos , de la Torre de Enfriamiento y del
Producto Final.
En el Diagrama de Bloques utilizamos e! VI de Medidas Analógicas ILOG.VI y el VI
para la función de sexto grado que se muestra en el gráfico anterior.
Los resultados son mostrados en el Panel Frontal por medio de los indicadores para
174
cada caso.
Para el caso que X - O, la función no da O, por tal motivo se puso una Función
CASE para este caso.
MEDIDORES DE PH:
Para ei caso de los medidores de PH los cuales varían en un rango de O a 14, no
requiere un sistema muy complejo de medición, puesto que los equipos de medida
dan un valor lineal del valor de PH. Por tal motivo sólo requerimos e! módulo de
medida analógica y el VI Analógico y cambiar el dato de O - 255 a O a 14.
En ei Panel Frontal se muestran todos los valores de PH requeridos en la Planta,
como son los de La Torre de Enfriamiento, PH producto Final, el resto de valores no
están usados por el momento, por tal motivo no son tomados en cuenta.
En el Diagrama de Bloques, se hace lo mismo que se indicó a la introducción de los
medidores de PH.
MEDIDORES DE SÍLICE:
Los medidores de Sílice al momento se encuentran conectados al sistema de
pantallas, transfieren una señal de 4 a 20 mA hacia los módulos de medida
analógica. Ver Diagrama No. 4 , la instalación de los medidores de Sílice hasta el
módulo ICSE 08A6 de Entradas Analógicas y con numeración OOA, en los
terminales 5 ( Sílice Aniónicos ) y 8 ( Sílice Mixtos).
175
Se incluye una pantalla de Panel Frontal de las medidas de Sílice para los filtros
Aniónicos y Mixtos.
En el Diagrama de Bloque se aprecia dos bloques tos cuales recogen la
información de los equipos en un rango que va:
4mA - O
20 mA - 255
Hay que transferir a valores que se utilizan en los equipos como es el Sílice Mixto,
que tiene un rango Máximo de 30 ug/lt. y Mínimo de O ug/lt., por tal motivo se
multiplica por un factor para cambiar de O- 255 a O - 30 ug/lt.
Lo mismo ocurre con el Sílice Aniónico, cuyo rango es de O a 60 ug/lt., con otro
factor de multiplicación.
TANQUES DE ACIDO Y SOSA:
Los tanques de Acido y Sosa tienen colocados transmisores de nivel, los cuales
alimentan a los módulos Analógicos como se muestra en el Diagrama No. 4.
Los valores de nivel varían dependiendo del volumen del tanque y de! tipo de
muestra que se pone en su interior.
Siendo :
P = dgh
Donde P = Presión
d = Densidad
g = Gravedad
h -Altura
Si queremos sacar el valor de la Altura ( h ), tenemos como dato la Presión, pues el
la que el transmisor la posee y la mide, la densidad, del Acido - 1,82 gr/ cm3y de la
176
Sosa = 1,52 gr/ cm3 . La gravedad g ( 980 cm/ s2), por tanto se determina la altura
del tanque y de esta manera se calibra los rangos máximos y mínimos de cada uno.
Si en el caso de que se quiera colocar otro líquido, se transfiere los cálculos a la
relación de densidades y alturas, igualando las presiones.
P sosa = P liquido
dsosa* g*hsosa = d liquido* g * h liquido
Las presiones son iguales a la entrada del transmisor, portal motivo se igualan.
Siendo g(gravedad) una contante.
Queda;
d sosa * h sosa = d líquido h líquido
De esta manera obtenemos el dato de la altura del líquido que queremos poner
dentro del tanque de sosa como un ejemplo.
Ahora bien, si queremos obtener los valores de volúmenes de cada tanque,
multiplicamos el valor de la altura ( h ) , encontrado por ( A ) el Área del Tanque.
V = h * A
Se supone que el Área A es una constante, por tal motivo, se calcula los valores de
V ( Volumen de cada tanque).
Para nuestro caso el Área no es una constante, por lo cual aproximamos este valor,
para tener una referencia del Volumen, más no es valor exacto.
Igualmente se muestra en el Panel Frontal las pantallas de medida de cada tanque
de Acido y Sosa .
En el diagrama de bloques se ilustra los cálculos para transferir ia información que
177
viene de O a 255 a su respectivo valor, como son: O a 20 m3 H2SO4, O a 20 m3
NaOH, de O a 15 m3 Na OH , de O a 4 m3 de H2S04 y de O a 2 m3 de H2S04.
De esta manera se ha concluido la revisión de lo que representa el LABVIEW en el
proceso de modernización de la Planta de Tratamiento de Agua.
Esperando que los datos involucrados en esta Tesis sirva para aumentar los
conocimientos referentes a la producción y análisis de programas de instalación en
la modernización de Plantas,
178
CAPITULO VI
CONCLUSIONES
El programa elaborado en LABVIEW para la supervisión del Proceso de Modernización
de la Planta Desmineraiizada cumple eficientemente con los requerimientos de operación ya
que la Planta está en servicio actualmente.
La instalación tanto de los PLCs y de los módulos colocados en la Planta, trabajan
satisfactoriamente, por lo tanto, el nexo entre el LABVIEW y el Hardware ha sido creado
adecuadamente.
Ei propósito de la modernización no sólo ha abarcado el poner en servicio la Planta,
sino que además se puede regenerar los Filtros cuando estos sean requeridos, lo que
representa una ventaja adicional.
Usando el método de Modernización, se ha obtenido fa misma calidad de agua
desmineralízada que la obtenida trabajando manualmente, lo que implica que los resultados
están dentro de los parámetros fijados como meta al iniciar el proyecto. A parte se ha incluido
en el programa las medidas de Conductivudad, Sílice , pH, niveles de los tanques de ácido y
sosa para comprobar estos resultados.
El uso de programas como el LABVIEW, permite un control de procesos que ayudan a
mejorar: la producción, optimizar los recursos; ayuda a la supervisión plantas industriales o de
otro tipo.
Ei uso de PLCs ayuda a operar ¡individualrnente un proces.o, esto es descentralizando
cada parte constitutiva y dedicándose a las partes principales de la misma. Si una de las
partes falla, la otra puede quedar en servicio; esto ocurre cuando el sistema de la Planta de
Agua queda fuera de servicio, el control de Sílice queda activado, trabajando en modo manual
la Planta.
179
El uso de los PLCs ayuda a usar los controles Pl o PID, como parte del control, lo que a
nivel de software en LABVIEW es más complicado.
Aparte el LABVIEW favore a! acople de los programas entre el PLC y el computador a
fin de que ei operador y el programador puedan hacer pruebas de rutina, chequeo de
funcionamiento, cambios, etc. factibles en este tipo de trabajos.
En la actualidad se conoce de más programas como el LABVIEW (5.0), el Plant Scape
(Honeywell), Delta V (Fisher Rousmont), INFI 90 (Bailey), que pueden sustituir de mejor
manera al sistema usado en este proyecto. Estos programas incluyen sistemas operativos
para mejores aplicaciones, pero comparativamente más caros que el usado para la Planta
Desmineralizadora,
La Undidad de Generación Termo-Esmeraldas posee grandes perspectivas para
modificar sus controles, ya que siendo antiguos requerirán en un futuro próximo de éstos
cambios, que se pueden apreciar en otras Centrales Termoeléctricas como la Trinitaria de
Guayaquil para citar un ejemplo, cuyo sistema es el MAX 1000 como supervisor general de la
Planta, el Procontrol de ABB, que controla la Turbina, el INFI 90 para el control del caldero.
Para resolver sistemas complejos se requiere de sistemas de supervisión de procesos
que suelen ser compiejos también, requiriendo de alta ingeniería para estudiar, instalar y
comprobar sus aplicaciones, lo que ocurre con el LABVIEW, cuyas aplicaciones van más allá
de las que están en ésta tesis, y que de alguna manera el programador tendrá que estudiarlas
para dar alguna aplicación de ellas.
Los Vis desarrollados en ésta tesis pueden servir como base para otras aplicaciones
que utilicen el mismo programa u otros programas afines a éste. Lo que se toma en cuenta
es el tipo de PLC utilizando un esquema de comunicación como el desarrollado en éste
trabajo.
Sería recomendable continuar con el proceso de modernización añadiendo el Tren B al
sistema, lo cual dependerá de los recursos económicos que la Central Térmica disponga.
180
BIBLIOGRAFÍA
Manual de la Planta de Tratamiento de Agua, Volumen IV, parte B,
Central Térmica de Esmeraldas.
Manual dei LABVIEW, National'lnstruments Company, Manual del'
Operador, 1994.
Manual del LABVIEW, National Instruments Company, Manual de
Diagramas, 1994.
Manual de ABB PROCONTIC CS31, ínteligent descentralized
automation system, ABB Control, Manual del Operador.
Manual de ABB PROCONTIC CS31, ínteligent descentralized
automation system, ABB Control, Manual de Instalación.
Medidor de PH, FOXBORO,serie 873 pH, Manual Técnico.
Electrodos de Conductividad, Leeds and Northrup, Series 4973,
Manual Técnico y de Instalación.
Medidor de Conductividad, Leeds and Northrup, Serie 4907, Manual
Técnico y de Instalación.
Posicionador, FISHER Controls, Series 3582Í, Manual de Instalación.
Medidores de Sílice, HACH COMPANY, Serie 5000, Modelo 60000,
181