Automatización llenado de tanque

ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERÍA 299013-140 Automatización Industrial Proyecto Evaluación Final Act No. 15. 15. Trabajo Proyecto Proyecto Final Final

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA (UNAD) Escuela de Ciencias Básicas, Tecnología e Ingeniería

Automatización Industrial Código Código curso : 299013

Grupo: 140 Llenado de un Tanque Trabajo Proyecto Final Aporte individual

Presentado Por: Eriberto Rodríguez Pérez Código 9434109

Tutor: Hugo Orlando Pérez Navarro

CEAD YOPAL Junio- 2013

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ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERÍA 299013-140 Automatización Industrial Proyecto Evaluación Final Act No. 15. Trabajo Proyecto Final

INTRODUCCIÓN En la actualidad el llenado de tanques de cualquier liquido en las industrias y en los hogares se ha hecho indispensable, es por eso que se han implementado diversos sistemas para facilitar el llenado de tanques tanto en industrias como en cada uno de nuestros hogares, en esta ocasión hablando sobre el llenado automático de tanques que almacenen agua es de suma importancia tanto para la ecología así como para ahorrar luz, agua y tiempo que podrían ser utilizados para otras actividades sobre todo a nivel industria. El control de llenado automático de tanques que almacenen agua se lleva a cabo por medio de sensores que manden la información de paro o arranque a la bomba o al sistema de agua a través de un contactor, según sea el caso en que va a estar utilizado. Está claro que los sistemas de control automático de llenado de tanques son indispensables en las industrias, la mayoría de ellos son controlados o manejados con flotadores conectados al sistema que va a permitir que la bomba arranque o pare para el llenado del tanque. En este proyecto se presenta una alternativa diferente, ya que el llenado de tanques se hará utilizando sensores que nos indiquen cuando el tanque este lleno o vacío para a su vez mandar a arrancar la bomba o apagarla utilizando un contactor, según sea el caso que se presente. En este caso se va a utilizar sensores capacitivos que capten la presencia del líquido y un contactor que active el circuito o lo mantenga estable.

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Historia de los sensores Un sensor es un dispositivo capaz de medir magnitudes físicas o químicas, llamadas variables de instrumentación, y transformarlas en variables eléctricas. Las variables de instrumentación pueden ser por ejemplo: temperatura, intensidad lumínica, distancia, aceleración, inclinación, desplazamiento, presión, fuerza, torsión, humedad, pH, etc. Una magnitud eléctrica puede ser una resistencia eléctrica (como en una RTD), una capacidad eléctrica (como en un sensor de humedad), una Tensión eléctrica (como en un termopar), una corriente eléctrica (como en un fototransistor), etc. Un sensor se diferencia de un transductor en que el sensor está siempre en contacto con la variable de instrumentación con lo que Puede decirse también que es un dispositivo que aprovecha una de sus propiedades con el fin de adaptar la señal que mide para que la pueda interpretar otro dispositivo. Como por ejemplo el termómetro de mercurio que aprovecha la propiedad que posee el mercurio de dilatarse o contraerse por la acción de la temperatura. Un sensor también puede decirse que es un dispositivo que convierte una forma de energía en otra. Áreas de aplicación de los sensores: Industria automotriz, Industria aeroespacial, Medicina, Industria de manufactura, Robótica, etc. Los sensores pueden estar conectados a un computador para obtener ventajas como son el acceso a una base de datos, la toma de valores desde el sensor, etc.

Características de un sensor. Entre las características técnicas de un sensor destacan las siguientes:

Rango de medida: dominio en la magnitud medida en el que puede aplicarse el sensor. Precisión: es el error de medida máximo esperado.

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Offset o desviación de cero: valor de la variable de salida cuando la variable de entrada es nula. Si el rango de medida no llega a valores nulos de la variable de entrada, habitualmente se establece otro punto de referencia para definir el offset.

Linealidad o correlación lineal. Sensibilidad de un sensor: relación entre la variación de la magnitud de salida y la variación de la magnitud de entrada.

Resolución: mínima variación de la magnitud de entrada que puede apreciarse a la salida. Rapidez de respuesta: puede ser un tiempo fijo o depender de cuánto varíe la magnitud a medir. Depende de la capacidad del sistema para seguir las variaciones de la magnitud de entrada. Derivas: son otras magnitudes, aparte de la medida como magnitud de entrada, que influyen en la variable de salida. Por ejemplo, pueden ser condiciones ambientales, como la humedad, la temperatura u otras como el envejecimiento (oxidación, desgaste, etc.) del sensor. Repetitividad: error esperado al repetir varias veces la misma medida. Un sensor es un tipo de transductor que transforma la magnitud que se quiere medir o controlar, en otra, que facilita su medida. Pueden ser de indicación directa (e.g. un termómetro de mercurio) o pueden estar conectados a un indicador (posiblemente a través de un convertidor analógico a digital, un computador y un display) de modo que los valores detectados puedan ser leídos por un humano. Por lo general, la señal de salida de estos sensores no es apta para su lectura directa y a veces tampoco para su procesado, por lo que se usa un circuito de acondicionamiento, como por ejemplo un puente de Wheatstone, amplificadores y filtros electrónicos que adaptan la señal a los niveles apropiados para el resto de la circuitería.

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Sensores Capacitivos Este tipo de transductor trabaja con un campo electrostático. Al aproximarse un objeto (conductor o no conductor, en forma líquida o sólida) se produce un cambio en el campo electrostático alrededor del elemento sensor. Este cambio es detectado y enviado al sistema de detección. El sistema de detección típico está formado por una sonda, un oscilador, un rectificador, un filtro y un circuito de salida. Cuando un objeto se aproxima al sensor la sonda aumenta su capacitancia y activa el oscilador provocando que éste dispare el circuito de salida. Generalmente este tipo de sensores funcionan como interruptores abiertos o cerrados y la sonda está casi siempre calibrada según el rango de la variable física de entrada. Este detector se utiliza comúnmente para detectar material no metálico: papel, plástico, madera, etc. ya que funciona como un capacitor.

Aplicaciones de los sensores capacitivos Existen distintas aplicaciones, incluso control de niveles en depósitos, también para detectar el contenido de contenedores, o en máquinas empaquetadoras. Otras aplicaciones incluyen el posicionado y contaje de materiales en sistemas de transporte y almacenaje, por ejemplo cintas transportadoras y mecanismos de guía. Materiales típicos que pueden ser detectados: Sólidos: Madera, cerámica, vidrio, apilamientos de papel, plástico, piedra, goma, hielo, materiales no férricos, y materias vegetales. Líquidos: Agua, aceite, adhesivo y pinturas. Granulados: Granulados plásticos, semillas, alimentos, y sal.

Polvos: Tintas, polvo de jabón, arena, cemento, fertilizantes, azúcar, harina y café.

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Contactores Un contactor es un componente electromecánico que tiene por objetivo establecer o interrumpir el paso de corriente, ya sea en el circuito de potencia o en el circuito de mando, tan pronto se energice la bobina (en el caso de ser contactores instantáneos). Un contactor es un dispositivo con capacidad de cortar la corriente eléctrica de un receptor o instalación, con la posibilidad de ser accionado a distancia, que tiene dos posiciones de funcionamiento: una estable o de reposo, cuando no recibe acción alguna por parte del circuito de mando, y otra inestable, cuando actúa dicha acción. Este tipo de funcionamiento se llama de "todo o nada". En los esquemas eléctricos, su simbología se establece con las letras KM seguidas de un número de orden.

Contactor Utilizando el contactor en el llenado de tanque podemos estar tranquilos, ya que este nos va abrir o cerrar el circuito para parar o arrancar la bomba.

Diagrama Eléctrico Para empezar con la elaboración de este circuito debemos saber cómo vamos a conectar cada uno de los componentes que se nos presentan a lo largo de este documento para el llenado de tanque automático. Para ello, tenemos el diagrama eléctrico que nos muestra cómo vamos a conectar los sensores, así como van a trabajar para que la bomba funcione todo conectado eléctricamente. C1= Sensor Cisterna C2= Sensor tanque nivel bajo C3=Sensor tanque nivel alto X1,X2,X3= Contactor Quiere decir que cuando C2 detecte que no hay agua en automático va a mandar a X1 Y C3 a cerrar en el circuito, cuando C3 detecte que no hay agua se cierra y

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actúa X3 y entra la bomba cuando X3 vuelva a detectar agua se abre y deja de trabajar la bomba. C1 siempre va a estar cerrado siempre que haya agua en la cisterna, de lo contario se abrirá y cortara toda actividad en el circuito, en este caso no dejando actuar a la bomba.

Diagrama a Bloques del llenado de Tanque En la instrumentación se maneja mucho los sistemas de control que manejen la variable, como se empieza el proceso de la variable como una entrada de referencia, donde entra al sistema de control de la variable de que acción va a realizar, en este caso sería el contactor que manda a prender la bomba que sería el siguiente bloque en el diagrama para a su vez empezar el llenado del tanque de agua y poder suministrar en este caso la residencia, cuando el tanque de agua se encuentre lleno o máximo nivel a través de los sensores que es el siguiente bloque en el diagrama usando la retroalimentación hace que vuelva a empezar el proceso o sistema de control.

Diagrama a Bloques de llenado de Tanque de agua. Aquí podemos observar cómo va a ser suministrado el líquido al tanque teniendo los sensores y la comunicación de ellos al contactor para mandar el arranque o apagado de la bomba.

Diagrama esquemático de llenado de tanque Observamos lo explicado anteriormente de cómo es que trabaja el control de llenado automático de tanques, observamos la bomba que solo va a trabajar cuando el sensor 1 mande la señal al contactor de que el tanque está llegando al nivel más bajo y así accionar la bomba para el llenado del tanque.

Llenado del Tanque En este proyecto se pretende presentar como es posible llenar automáticamente un tanque elevado de un edificio o el de una industria, utilizando sensores que nos permitan saber cuándo el tanque se encuentre vacío o por debajo del nivel y cuando esté lleno para poder controlar el sistema de agua potable, es decir la válvula que permita el acceso de agua y a su vez corte el suministro del mismo.

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Representación de llenado de tanque El tanque se llenara a través de la válvula superior, la válvula inferior suministra al edificio o según sea el funcionamiento del tanque, de igual forma el sensor 1 nos va a mandar la señal cuando el tanque este vacío o llegando al nivel bajo para arrancar la bomba o abrir válvula para permitir el paso de agua, mientras el sensor 2 nos va indicar cuando el tanque este lleno o en el nivel máximo para así mandar la señal para apagar la bomba o cortar el paso de agua.

CONCLUSION A largo de este documento se pudo observar las formas de trabajo de sensores, así como sus aplicaciones, es por ello que se puede deducir que obtenemos el aprendizaje de cómo y dónde podemos utilizar los sensores capacitivos. En el llenado automático de tanque elevado observamos que es de gran utilidad esta idea, ya que obtenemos mejores ganancias para las industrias, este servicio es importante porque ahorramos energía eléctrica y agua que es de vital importancia para los seres humanos. El tiempo que anteriormente se podría llegar a perder por esperar o estar al pendiente de en qué tiempo se tiene que apagar la bomba, se puede utilizar para realizar otras actividades, de esta forma una industria llega a ganar más dividendos y mejoras en sus planes de trabajo, en las casas las amas de casa no se van a preocupar si se está pasando el tiempo de llenado del tanque mientras cocinan ya que los sensores a través del contactor manejan el llenado del tanque automáticamente. Cabe mencionar que la importancia de utilizar sensores para este trabajo en lugar de flotadores es por la precisión que tienen los sensores y el tiempo de respuesta para la variable de control que se utiliza, así como el mejor funcionamiento, esto quiere decir que nos van a durar más que unos flotadores que hay que estar cambiando o dando mantenimiento continuamente. Por ultimo podemos decir que se trata de un proyecto importante que toda industria, institución y hogares deben tener.

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BIBLIOGRAFÍA

• www.google.com.mx Facultad de ciencias/UASLP Carlos E. Canto Q. • Ingeniería de Control Moderna Tercera Edición Prentice Hall Katsuhiko Ogata

• www.google.com.mx Ingeniería e Instalaciones Wekker y Asociados Sistema de

Bombeo

• Trabajo de Investigación Instrumentación

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Automatización llenado de tanque

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