Universidad Autnoma de Ciudad Jurez

Instituto de Ingeniera y Tecnologa

Prctica #14

Control del tnel de agua mediante PLC

Jezael Armando Carrasco Campos 106119

Ricardo Robles Reyes 106110

Alejandro Prez Meraz 105779

Mtro. Alfredo Villanueva

Electrnica 2

22 de noviembre de 2013

Resumen.En el presente reporte de prctica se muestran los resultados y anlisis obtenidos de la observacin del sistema de control del tnel de agua del laboratorio de aeronutica de la Universidad Autnoma de Ciudad Jurez. Dicho tnel cuenta con automatizacin dada por un controlador lgico programable o PLC por sus siglas en ingles PLC AB Micrologix 1500, as como tres mdulos de expansin para conectar dispositivos perifricos adicionales con los cuales se busca medir la velocidad de flujo, la temperatura del agua y al caudal en el tnel de agua, todo esto mediante el uso del PLC y el programa almacenado en su memoria.

Introduccin.El tnel de agua es un dispositivo que se utiliza para visualizar el flujo fluido alrededor de un cuerpo. El primer tnel de agua puede ser atribuido a Reynolds, el cual lo utilizo para estudiar el efecto de la turbulencia en conductos cerrados como tuberas y ductos. Posteriormente, en Francia se desarroll de manera sustancial este dispositivo para el estudio de flujos. Dentro de las cualidades de este tnel, cabe mencionar que el flujo de agua que se obtiene es uniforme y de baja turbulencia.Para la visualizacin del flujo a travs del cuerpo, se inyectan colorantes por diversos orificios colocados sobre el objeto a estudiar, de esta manera se puede observar el comportamiento del flujo sobre el cuerpo, aprecindose los cambios en velocidad o de presin. Estos colorantes comnmente estn mezclados con leche o grasa, con el fin de evitar la rpida disolucin del colorante en el agua. Las visualizaciones pueden registrarse mediante videos o fotografas realizadas desde diversos ngulos para de esta manera poder estudiar el fenmeno.Al igual que los tneles de viento, estos dispositivos cuentan con un motor que se encarga de mover el flujo mediante una bomba ya que en el caso de los tneles de viento se cuenta con ventiladores. Tambin cuentan con una cmara de ensayos y una zona de estabilizacin de flujo, por lo general estos tneles son de circuito cerrado; esto es que el agua se recircula con el fin de no desperdiciarla. En la figura fig.1 se muestra la cmara de ensayos de un tnel del agua.

Fig. 1. Cmara de ensayos del tnel de agua.

Un controlador lgico programable, o PLC es un sistema de control computarizado de carcter industrial, que monitorea constantemente el estado que presentan los dispositivos de entrada, que por lo general son sensores y transductores que convierten una variable fsica en una seal elctrica ya sea de voltaje o corriente. Este dispositivo autmata, que se muestra en la figura fig.2, toma decisiones en base a un programa diseado por el usuario que es cargado en la memoria ROM del PLC, este programa activa o desactiva los dispositivos perifricos de salida, que en el caso de este tnel el dispositiva de salida ms importante es la bomba que le adiciona energa al fluido para de esta manera hacerlo circular en el tnel, que es de circuito cerrado ya que el flujo no escapa de la trayectoria del tnel.

Fig. 2. PLC micrologix 1500El uso de los PLC dentro de los procesos, cuando es bien aplicado puede ser mejorado significativamente, ya que provee de rapidez y precisin a la actividad que se desee automatizar. Algunos de los variados usos que tienen los PLC se encuentran la automatizacin de prensas neumticas, el control de encendido de hornos, equipos de visin, tanques de almacenamiento, sistemas de alarmas; en fin, el uso que se le d lo limita el propio usuario.

Desarrollo.La prctica consisti en observar y analizar la instalacin y componentes del circuito de control del tnel de agua del laboratorio. El diagrama de la circuitera se muestra en la figura fig.3.

Fig. 3. Diagrama de conexiones del circuito de control para el tnel de agua.

Anlisis de resultados.A continuacin se muestran los elementos de control que componen el circuito de control del tnel de agua. PLC Micrologix 1500 fig.4; es dispositivo cuenta con una memoria de 7KB. Tiene un diseo donde dos piezas (el procesador y la unidad base) se ensamblan mediante deslizamiento para formar el controlador completo, adems de que cada uno puede ser reemplazable. Incluye 8 entradas de alta velocidad de 24 VDC y dos salidas de alta velocidad de 24VDC.

Fig. 4. Micrologix 1500

Mdulo de entrada anloga 1769-IF4 fig.5: Este mdulo est diseado para ser utilizado en un ambiente industrial cuando es instalado correctamente. Especficamente, este equipo requiere operar en ambientes limpios y secos, as como los circuitos no sobrepasen los voltajes operativos. Los rangos operativos anlogos normales van de 0 a 10 VDC, cuenta con 4 entradas y tiene una resolucin de 14 bits.

Fig. 5. Mdulo 1769-IF4

Mdulo de salida anlogo 1769 OF2 fig.5: su operacin es muy similar al del 1769- IF4, al igual que este se tiene que trabajar en un ambiente limpio y seco, as como no sobrepasar los lmites de voltaje. Este mdulo maneja dos salidas que van de 0 a 10 VDC y de 0 a 20 mA, cuenta con una resolucin de 14 bits y un tiempo de respuesta de 2.9 ms.

Fig. 6. Mdulo de salida anlogo 1769-OF2.

E2-2150-C fig.6: Es un Variador de frecuencia, que es un sistema para el control de velocidad de un motor de corriente alterna por medio del control de la frecuencia de alimentacin suministrada al motor.

Fig. 7. Variador de frecuencia.

Sensor de presin MPXV7002 fig.7: este es un transductor de carcter piezoresistivo, diseado para detectar presin en un amplio rango de aplicaciones. Particularmente estos se emplean en conjunto con un micro controlador o microprocesador de entradas anlogas-digitales. Este dispositivo tiene un rango de medicin que va de -2kPa a 2kPa con un rango de voltaje de 4.75VDC a 5.25 VDC.

Fig. 8. Sensor de presin.

Sensor de temperatura LM35 fig.8: el lm35 es un sensor de temperatura en forma de circuito integrado que tiene una salida de voltaje linealmente proporcional al cambio de temperatura en grados centgrados. El rango de temperatura va de los -55 a 150 grados centgrados.

Fig. 9. Sensor de temperatura.

Botones de paro fig.9: Este tipo de botones se utilizan para forzar el inicio o fin de una operacin. Este dispositivo primordialmente est presente para cualquier imprevisto sobre el sistema de control, si algo falla y es de riesgo para el usuario.

Fig. 10. Botn de emergencia.

Conclusin.Aunque a mayora de los tneles de agua y viento son controlados por medio de dispositivos manuales ya sea interruptores, perillas, botones, etc. El uso de sistemas de automatizacin como el PLC da una gran ventaja en cuanto al tiempo y a la precisin de las operaciones, ya que es posible ajustar variables fsicas del tnel como la velocidad del flujo para de esta manera observar el comportamiento que tiene un cuerpo en la cmara de pruebas a cierta velocidad, y estar seguro que esta velocidad es la que se desea mediante el uso de sensores y el PLC.

Bibliografa.http://literature.rockwellautomation.com/idc/groups/literature/documents/in/1769-in048_-en-p.pdfhttp://www.infoplc.net/files/descargas/rockwell/infoPLC_net_Intro_Micrologix1500.pdfhttp://www.freescale.com/files/sensors/doc/data_sheet/MPXV7002.pdfhttp://www.infoplc.net/files/descargas/rockwell/infoPLC_net_Intro_Micrologix1500.pdfhttp://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm35.pdf