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Automatización. control procesos

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Automatización. control procesos

  1. 1. 3 EJEMPLOS DE AUTOMATIZACIÓN EN UN LABORATORIO CONTROL DE PROCESOS MÁSTER EN UÍMICA SOSTENIBLE MIGUEL ÁNGEL SÁNCHEZ LORENTE
  2. 2.  AUTOMATIZACIÓN OBJETIVOS ANTECEDENTES Y EVOLUCIÓN 3 EJEMPLOS DE AUTOMATIZACIÓN EN UN LABORATORIO: 1. PROYECTO DE SISTEMA DE AUTOMATIZACIÓN: ESTACIÓN PARA LLENADO Y TRANSPORTE DE LÍQUIDO 2. AUTOMATIZACIÓN DE UN LABORATORIO DE INGENIERÍA QUÍMICA PARA USO DOCENTE: UNA PLATAFORMA MULTIDISCIPLINAR PARA LA REALIZACIÓN DE PROYECTOS E INVESTIGACIÓN 3. AUTOMATIZACIÓN DE UN LABORATORIO DE EFICIENCIA ENERGÉTICA NORMAS DE SEGURIDAD REFERENCIAS
  3. 3.  Estrategia multidisciplinar para investigar, desarrollar, optimizar y aprovechar las tecnologías en el laboratorio, con procesos nuevos y mejorados. Sustitución parcial o completa de la participación humana en una operación o secuencia de operaciones. Combina dispositivos, aparatos e instrumentos. El sistema puede incluir un elemento de decisión no humano, denominado retroalimentación (feed-back) para controlar algunas de sus operaciones más relevantes. Se autocontrola y autoajusta.
  4. 4.  Mejora de decisiones basadas en información fundamental y eficaz. Mejora de la productividad. Mejora de la calidad de los datos experimentales. Permite, agiliza y aumenta la eficacia y eficiencia en investigaciones. Reducción tiempos de ciclo en procesos de laboratorio. Reducción de riesgos para personas y medio ambiente. Reducción errores. Reducción costes Seguridad
  5. 5. PRINCIPIOS SIGLO XX HASTA AÑOS 50 Orígenes con la revolución industrial. Se utilizan elementos mecánicos y electromagnéticos. AÑOS 50 Comienzan a utilizarse la electrónica. Un sistema de control sólo sirve para una aplicación específica, y no es reutilizable.
  6. 6. AÑOS 60: NECESIDADES Y SOLUCIONES Ford y General Motors plantean las especificaciones que debe cumplir un controlador electrónico programable para ser útil en la industria: Fundamentalmente, necesidad de programación. Bedford associates desarrolla un prototipo de controlador industrial Puede ser considerado el primer PLC de la historia. (programmable logic controller o autómata programable industrial)
  7. 7. PRINCIPIOS 70: APARECE EL MICROPROCESADOR Más flexibilidad  programación. MEDIADOS 70 Se pueden comunicar con un ordenador central.
  8. 8. FINALES 70: MEJORAS EN LOS AUTÓMATAS Mayor memoria. Lazos de control. Conexión sensor/actuador más sensible. AÑOS 80: CONTINÚAN LAS MEJORAS Mayor velocidad de proceso. Dimensiones más reducidas. Técnicas de control más complejas.
  9. 9. ACTUALIDAD: GRAN VARIEDAD DE AUTÓMATAS Compactos y sencillos TENDENCIAS Evolución continua
  10. 10. 1. PROYECTO DE SISTEMADE AUTOMATIZACIÓN:ESTACIÓN PARA LLENADO YTRANSPORTE DE LÍQUIDO.
  11. 11.  Desarrollado por grupo GENIA (Entornos Integrados de Automatización) del Área de Ingeniería de Sistemas y Automática de la Universidad de Oviedo. Para el diseño y realización del programa de control se utilizan 4 aplicaciones:1. PROSIMAX  simula del proceso industrial.2. MEDISS  permite la realización del diseño de automatismos basado en Gracet y su depuración.3. WINSS-5  simulador STEP-5 (Simatic S5).4. SCAlibur  software SCADA para la simulación del programa de control completo y la supervisión de procesos (en fase de depuración).
  12. 12. Coordina las acciones de Actúa sobre el sistemala Parte de Operativa. automatizado.Emite órdenes hacia la Parte Opera sobre la máquinaOperativa y recibe las señales y el producto.de retorno para coordinar susAcciones.
  13. 13.  Se pretende realizar un automatismo que permita efectuar el llenado y transporte de cierto líquido formado por la mezcla de dos componentes A y B. PANEL DE MANDO - PulsadoresDEPÓSITO 1 - Luces/lámparas- 3 sensores (nivel y T) (supervisión del sistema)- 3 electroválvulas (llenado,vapor, vaciado) DEPÓSITO 2 - Sensor (nivel) - Válvula para aportar líq. del DEP. 1 - Bomba CARRETILLA TRANSP. LÍQ. - Agitador - Sensor (nivel) - Electroválvula (descarga) - Motor eléctrico - Electroválvula (descarga)
  14. 14.  En funcionamiento automático, el ciclo comienza con el llenado del depósito 1 por el componente A, que debe alcanzar una determinada temperatura. Los pasos son:1. Con el sensor de nivel mínimo (MIN1) activo y las válvulas de salida del depósito 1 (V2) y de entrada de vapor (V3) cerradas, se abre V1 para permitir la entrada del líquido A.2. Cuando se alcance el nivel máximo (MAX1) debe cerrarse V1.3. Etapa de calentamiento con vapor, (V3 abierta). Cuando se alcanza la temperatura adecuada, se produce una señal digital (TMP) que corta la entrada de vapor, iniciándose el proceso de vaciado y mezcla sobre el depósito 2.
  15. 15.  En modo automático, mientras exista líquido en el depósito 1, y el depósito 2 contenga menos de 50 litros se produce la mezcla de ambos componentes A y B según el siguiente proceso:1. Se abre la válvula V2 hasta que A alcance 400 litros de nivel en el depósito 2, cerrando entonces dicha válvula.2. Se acciona la bomba (BMB) permitiendo que el B llene el depósito 2 hasta 900 litros.3. Funcionamiento del motor de mezcla (MTR) durante 50 segundos más dejando el líquido en condiciones de ser transportado.
  16. 16. 1. El vaciado del depósito 2 una vez realizada la mezcla se efectúa sobre la carretilla a través de la válvula V6. La carretilla evoluciona entre los puntos AQUI, donde se carga, y ALLI, donde se descarga.2. Los movimientos a derecha (MD) e izquierda (MI), y la operación de descarga (VC), que dura 20 segundos, deben ser activados automáticamente. Para indicar el llenado de la carretilla se dispone de un sensor de nivel máximo, MAXC.Además:• Paso modo manual/automático• Alarmas (sobrecalentamiento, sobrenivel, defecto en bomba)
  17. 17. 2. AUTOMATIZACIÓN DE UNLABORATORIO DE INGENIERÍAQUÍMICA PARA USO DOCENTE:UNA PLATAFORMAMULTIDISCIPLINAR PARA LAREALIZACIÓN DE PROYECTOS EINVESTIGACIÓN.
  18. 18.  Desarrollado en 2007 por la Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Industrial de Barcelona (Universidad Politécnica de Cataluña) ◦ Automatización a bajo coste del Laboratorio Marco de Trabajo: ◦ Ingeniería Técnica Industrial (Química y Electrónica Industrial) Motivación y objetivos: ◦ Mejora de la calidad docente. ◦ Uso de instrumental analógico en el laboratorio. ◦ Generación de recursos. ◦ Encontrar aplicaciones para la realización de Proyectos. ◦ Mejora de asignaturas del campo de la Ingeniería. ◦ Desarrollo de laboratorios (remotos y virtuales)
  19. 19.  Sensores, actuadores, software…
  20. 20. Ejemplo:
  21. 21. CONTROL Tª Y REFLUJOADQUISICIÓN CAUDAL CONTROL POTENCIA
  22. 22. APLICACIÓN DELPHIANIMACIÓN FLASH
  23. 23. 3. AUTOMATIZACIÓN DEUN LABORATORIO DEEFICIENCIA ENERGÉTICA.
  24. 24.  Proyecto desarrollado por Fabio Estévez y Luís González. Escuela Politécnica de Ingeniería en Electrónica, Automatización y Control (Ecuador) El ahorro energético es un aspecto muy relevante en los últimos años. Eficiencia energética  Ahorro  Sostenibilidad  Reducción contaminación Ambiental. Lámparas Fluorescentes Compactas (LFC) o “focos ahorradores” son uno de los productos que ha tomado fuerza. ◦ 20% consumo energético Ecuador  Iluminación ◦ Sustitución a Lámparas Fluorescentes Compactas o LFC (Consumen 75% menos de energía)  reducción de 439.000 toneladas de CO2/año. El INEN (Instituto Ecuatoriano de Normalización) está a cargo de reglamentar las características de técnicas de desempeño de estas lámparas  Creación Laboratorios de Eficiencia Energética. Objetivo del proyecto: ◦ automatización del Laboratorio de LFC ◦ Conseguir un monitoreo de las variables de interés, el control de los equipos, la generación automática de reportes y el almacenamiento adecuado de la información.
  25. 25.  Implementación de un sistema de monitoreo y control “amigable”, por medio de un HMI (Interfaz Humano-Máquina) para llevar a cabo el proceso de verificación de las LFC asegurando la toma de datos fiables por medio de un controlador, y la elaboración de reportes automáticos para los siguientes ensayos: ◦ Tiempo de vida ◦ Flujo Luminoso ◦ Mantenimiento de flujo luminoso ◦ Potencia consumida ◦ Eficiencia Energética mínima ◦ Factor de potencia ◦ Nivel de Armónicos ◦ Etiquetado ◦ Cantidad de mercurio ◦ Índice de rendimiento
  26. 26. • Sistema mecánico• Sistema eléctrico• Software• Interfaz Fluke 435-Labview• Interfaz Micrologix 1100-Labview
  27. 27. • Realización ensayos• Control equipos• Programar 2.Logo de la Institución INEN• Gestión el nivel de usuario• Proporciona resultados 1.Titulo de Pantalla• Configuración 5.Botón3.Botones de deEjecución del salida HMI 4.Botones de Navegación
  28. 28.  La implementación tiene un alto grado de homogeneidad. Calibrado con patrón asegura gran exactitud de los instrumentos  mejores resultados Interfaz  comunicación Ensayos rápidos Controlador  buen funcionamiento del sistema Fácil obtención y edición final del reporte (versátil) El error entre las medidas son mínimas.
  29. 29.  Etiquetado de sustancias, muestras, instrumentación y áreas de laboratorio. Uso de EPI´s siempre que sea necesario. Higiene. Limpieza y orden. Acceso limitado al personal autorizado. Zonas/salidas emergencia despejadas y localizadas. Buena iluminación. Uso y revisión/mantenimiento de lazos de control, válvulas, bombas, equipos… Uso de alarmas luminosas y sonoras.
  30. 30.  M. Valcárcel y M. S. Cárdenas: “Introducción a la automatización en química Analítica”. Cap. 2 en: “Automatización y miniaturización en química Analítica” , Córdoba (2000) F. Estévez y L. González: “Automatización de un laboratorio de Eficiencia energética”, Proyecto, Universidad de Sangolquí http://isa.uniovi.es/genia/spanish/doc/publicaciones/Ejemplo%20Automatizaci%F 3n.pdf http://www.arqhys.com/articulos/automatizacion-laboratorios.html http://jenui2007.unizar.es/doc/Sesiones/16-2B/Escudero.jenui07.pdf http://www.redalyc.org/redalyc/pdf/304/30415059011.pdf http://isa.umh.es/asignaturas/ai/transparencias/01.pdf http://controldeprocesosenquimicasostenible.blogspot.com.es/
  31. 31. MUCHAS GRACIASPOR LAATENCIÓN

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