DIAGNOSTICAR UN MÓDULO DE INSTRUMENTACIÓN INDUSTRIAL BASADO EN UN PLC S7-300

DIAZ MONCADA YERSON EDUARDO REYES VILLAMIL NESTOR RENE

UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER FACULTAD DE CIENCIAS NATURALES E INGENIERÍA

TECNOLOGÍA EN ELECTRÓNICA VELEZ 2013

DIAGNOSTICAR UN MÓDULO DE INSTRUMENTACIÓN INDUSTRIAL BASADO EN UN PLC S7-300

Autores: DIAZ MONCADA YERSON EDUARDO

REYES VILLAMIL NESTOR RENE

Tesis de grado, requisito para optar el título de TECNÓLOGO EN ELECTRÓNICA

Director: RAMDHAR HADIT YUSSEFF VANEGAS

Ing. En Control Electrónico e Instrumentación

UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER FACULTAD DE CIENCIAS NATURALES E INGENIERÍA

TECNOLOGIA EN LECTRONICA VELEZ 2013

Nota de aceptación Tesis de grado, Ante el comité de proyectos de grado de la Facultad de Ciencias Naturales e Ingeniería del programa:

Tecnología en electrónica se desarrollo el proyecto “DIAGNOSTICAR UN MODULO DE INSTREMENTACION INDUSTRIAL BASADO EN UN PLC S7-300”, presentado por YERSON EDUARDO DIAZ MONCADA y NESTOR RENE REYES VILLAMIL, como requisito para obtener el título de tecnólogo en electrónica. ____________________

Presidente del jurado

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Jurado

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Jurado

Vélez, 27 de mayo del 2013

A mi madre ANA CRISTINA VILLAMIL, a mi padre VICENTE FERRER REYES VARGAS, que con su educación lograron un interés personal en cada cosa que hago, al Ing. RAMDHAR HADIT YUSSEFF VANEGAS que con su conocimiento y orientación logro que nuestra aspiración culminara con gran éxito, a mi novia, compañeros y a todas las personas y profesores que de una u otra manera con su paciencia y dedicación contribuyeron en el desarrollo de este proyecto, doy gracias a mi compañero de proyecto YERSON EDUARDO DIAZ MONCADA que gracias a su apoyo cerramos otra etapa en nuestras vidas.

NESTOR RENE REYES VILLAMIL

Doy gracias a dios, a mi madre BÁRBARA MONCADA REYES a mi padre JAIRO ANTONIO DÍAZ PINZÓN que gracias a su apoyo incondicional doy por culminada una etapa importante en mi vida, al Ing. RAMDHAR HADIT YUSSEFF VANEGAS que con su orientación logro que nuestra meta concluyera con gran éxito, a mi compañero de proyecto NESTOR RENE REYES VILLAMIL por su perseverancia y ayuda, a los profesores, amigos y a todas las personas que intervinieron directa o indirectamente en el desarrollo de la presente tesis.

YERSON EDUARDO DIAZ MONCADA

AGRADECIMIENTOS

Nosotros los Autores de este proyecto en común acuerdo brindamos un especial agradecimiento al Ing. En Control Electrónico e Instrumentación RAMDHAR HADIT YUSSEFF VANEGAS por su colaboración en el desarrollo de este propósito, por su contribución en la parte cognitiva y por el tiempo invertido en el proceso del mismo. A las directivas funcionarias y académicas de la regional VELEZ que contribuyeron de forma administrativa en el desarrollo final de nuestro ciclo. Al Ing. Electrónico JORGE ERNESTO TELLEZ coordinador de nuestra regional por su colaboración en el préstamo constante de las instalaciones del laboratorio, y en definitiva a todos los profesores de la regional de la facultad de ciencias naturales e ingeniería. Damos un agradecimiento especial a Ing. Electrónico JHON EDWIN RAMIREZ por su contribución a la universidad y por su apoyo incondicional de forma desinteresada. Nunca consideres el estudio como una obligación, sino como una oportunidad para penetrar en el bello y maravilloso mundo del saber (Albert Einstein).

CONTENIDO

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INTRODUCCION 17 1 AUTOMATIZACIÓN 19 1.1 OBJETIVOS DE LA AUTOMATIZACIÓN 19

1.2 DESVENTAJAS DE LA AUTOMATIZACIÓN 20 2 CONTROLADOR LÓGICO PROGRAMABLE S7-300 21 2.1 ASPECTOS GENERALES (PLC) 21 2.1.1 CPU 312 IFM 23 2.1.2 CPU 313 23 2.1.3 CPU 314 23 2.1.4 CPU 315 23 2.1.5 CPU 315-2DP 23 2.2 APLICACIONES DEL SIMATIC S7-300 23 3 ETAPAS Y DESCRIPCIÓN DEL MÓDULO DE INSTRUMENTACIÓN INDUSTRIAL 25 4 ETAPA Y MEDICIÓN DE PESO 26 4.1 CÉLULAS DE CARGA 26 4.2 MANUAL DE FUNCIONAMIENTO ETAPA DE PESO 27 4.3 CELDA DE CARGA TIPO “S” 28 4.4 CONTROLADOR DE PESO 29 5 ETAPA Y MEDICIÓN DE VELOCIDAD-VIBRACIÓN 32

5.1 MODO DE FUNCIONAMIENTO ETAPA DE VELOCIDAD Y VIBRACIÓN 34 5.2 MEDIDOR DE VIBRACIÓN 35 5.3 INDICADOR DE VELOCIDAD 37 5.4 MONITOR DE VELOCIDAD 39 5.5 SENSOR INDUCTIVO DE PROXIMIDAD 41 5.6 MOTOR D.C. Y FUENTE CONTROLADORA 43 6 ETAPA Y MEDICIÓN DE TEMPERATURA 45 6.1 MEDIDORES DE SEÑAL TERMOGRAFÍA 45 6.2 FUNCIONAMIENTO ETAPA DE TEMPERATURA 45 6.3 TRANSMISOR INFRARROJO DE TEMPERATURA 46 6.4 CONTROLADOR DE TEMPERATURA 48 6.5 CONTROLADOR DE TEMPERATURA SHIMADEN 49 6.6 CONTACTOR 51 6.7 RESISTENCIA DE CALOR 52 6.8 TERMOCUPLAS 53 7 ETAPA Y MEDICIÓN DE NIVEL 55 7.1 FUNCIONAMIENTO ETAPA DE NIVEL 55 7.2 SENSOR ULTRASÓNICO DE NIVEL 57 7.3 INTERFACE ULTRASÓNICO 59 7.4 SENSOR CAPACITIVO DE PROXIMIDAD 63 7.5 MOTOBOMBA ELÉCTRICA MDX-3 64 7.6 PREACTUADOR 66 8. ETAPA Y MEDICIÓN DE PRESIÓN 68

8.1 FUNCIONAMIENTO ETAPA DE PRESIÓN 68 8.2 REGULADOR DE PRESIÓN 69 8.3 MANÓMETRO DE CARATULA 72 8.4 TRANSDUCTOR DE PRESIÓN ABSOLUTA 73 8.5 SWITCH DE PRESIÓN DIFERENCIAL 74 9. ETAPA Y MEDICIÓN DE FLUJO 76 9.1 FUNCIONAMIENTO ETAPA DE FLUJO 76 9.2 MONITOR FLUJO DE AGUA 76 9.3 MANÓMETRO DE CARATULA 78 9.4 ELECTRO-VÁLVULA 78 9.5 TRANSMISOR DE PRESIÓN DIFERENCIAL 80 10 DIAGNOSTICO FINAL 86 11. CONCLUSIONES 94 12. BIBLIOGRAFÍA 95

LISTA DE TABLAS

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Tabla 1.Ficha técnica Celda de carga 28 Tabla 2.Ficha técnica Controlador de peso 30 Tabla 3.Ficha técnica Transmisor de vibración 36 Tabla 4.Ficha técnica Indicador de Velocidad. 38 Tabla 5.Ficha técnica del Monitor de Velocidad 40 Tabla 6.Ficha técnica Sensores Inductivos. 42 Tabla 7.Ficha técnica Motor D.C. 44 Tabla 8.Ficha técnica Sensor Infrarrojo 47 Tabla 9.Ficha técnica transmisor de Temperatura 49 Tabla 10.Ficha técnica indicador de Temperatura 50 Tabla 11.Ficha técnica Contactor 52 Tabla 12.Ficha técnica Termocuplas 54 Tabla 13.Ficha tecnica Sensor ultrasonico 59 Tabla 14.Ficha técnica Interface ultrasónica 60 Tabla 15.Ficha técnica Sensor capacitivo de proximidad 64 Tabla 16.Ficha técnica Motobomba 65 Tabla 17.Ficha técnica Preactuador 66 Tabla 18.Ficha técnica Manómetro 72 Tabla 19.Ficha técnica transmisor de Presión Absoluta 74 Tabla 20. Ficha técnica Switch de Control de Presión. 75

Tabla 21. Ficha técnica monitor de Flujo de agua 77 Tabla 22. Ficha técnica Solenoide 79 Tabla 23. Ficha técnica transmisor de presión diferencial 81 Tabla 24.Inventario 82 Tabla 25.Ficha técnica Supresor de Picos 88

LISTA DE FIGURAS

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Figura 1. Diagrama de bloques del PLC. 21 Figura 2. PLC módulo de instrumentación industrial. 22 Figura 3. Etapas del banco de instrumentación industrial. 25 Figura 4. Plano de la etapa de peso. 26 Figura 5. Salidas análogas de 4 a 20 mA y peso nivel alto y bajo. 27 Figura 6. Sensor de peso tipo S 28 Figura 7. Controlador de peso 30 Figura 8. Controlador de peso en funcionamiento 31 Figura 9. Etapa de velocidad con el indicador. 32 Figura 10. Etapa de velocidad con el monitor. 33 Figura 11. Etapa con Sensor de vibración a 24 VDC 33 Figura 12. Etapa con Motor y fuente controladora. 34 Figura 13. Salidas altas y bajas de indicador de velocidad 35 Figura 14. Transmisor de vibración 36 Figura15. Visualización de la pantalla LCD del indicador. 37 Figura 16. Indicador de velocidad. 39 Figura 17. Monitor de velocidad, diagrama de conexiones. 40 Figura 18. Monitor de velocidad en funcionamiento. 41 Figura 19. Sensores inductivos de proximidad 42 Figura 20. Motor D.C. y fuente controladora de D.C. 43

Figura 21. Plano etapa de temperatura y conexión eléctrica del contactar 46 Figura 22. Modo de trabajo y horno etapa de temperatura. 47 Figura 23. Sensor infrarrojo. 47 Figura 24. Controlador de temperatura. 58 Figura 25. Controlador de temperatura en actividad. 49 Figura 26. Controlador de temperatura SHIMADEN. 50 Figura 27. SHIMADEN en funcionamiento. 51 Figura 28. Contactor 51 Figura 29. Horno y resistencia de calor. 53 Figura 30. Termocupla tipo “J” 53 Figura 31. Medición de nivel por modo capacitivo. 55 Figura 32. Componentes etapa de nivel. 56 Figura 33. Plano Etapa de nivel 57 Figura 34. Medidores de nivel por ultrasonido. 58 Figura.35. Sensor ultrasónico en su campo de acción. 58 Figura 36. Interface ultrasónica. 60 Figura 37. Emulador del SONPROG 60 Figura 38. Interfase ultrasónica en trabajo con el sensor ultrasónico. 61 Figura 39. Visualización del censado de la Interfase. 62 Figura 40. Visualización del censado de la Interfase. 62 Figura 41. Vista interna sensor capacitivo 63 Figura 42. Sensores capacitivos en marcha. 63 Figura 43. Motobomba 65

Figura 44. Preactuador 66 Figura 45. Etapa de presión 68 Figura 46. Plano etapa de presión 69 Figura 47. Regulador de presión 71 Figura 48. Regulador de presión módulo de instrumentación. 71 Figura 49. Manómetro de caratula. 72 Figura 50. Transmisor de presión absoluta. 73 Figura 51: medición en serie de corriente y voltaje. 74 Figura 52. Switch de presión 75 Figura 53. Plano etapa de flujo. 76 Figura 54. Monitor de flujo de agua 77 Figura 55. Monitor de flujo de agua en funcionamiento 78 Figura 56.Solenoide 79 Figura 57. Transmisor de presión diferencial. 80 Figura 58. Banco de instrumentación industrial. 85 Figura 59. Banco de instrumentación industrial. 85 Figura 60. Indicador controlador. 86 Figura 61. Voltámetro y Amperímetro. 87 Figura 62. Supresor de picos. 87

LISTA DE ANEXOS

Anexo A. Archivo fotográfico en CD. Anexo B. Catálogo de instrumentos en CD (DATASHEETS)

RESUMEN

El banco de instrumentación industrial basado en un PLC S7-300 es un módulo inactivo que servirá como modelo para la elaboración de un libro que caracterizará cada etapa y sus elementos respectivos, lo dicho anteriormente se llevara a cabo con el fin de dictaminar cada uno de los dispositivos empleados, y a su vez, diagnosticar su estado y funcionamiento para el desarrollo de procesos basados en la instrumentación industrial. La investigación de los dispositivos involucrados en este campo, son el elemento principal para la profundización de las temáticas académicas aprendidas en el área de instrumentación industrial, además, el estudio de cada dispositivo, sus alcances, limitaciones e implementaciones servirán para comprender la instrumentación a niveles profundos despertando en los estudiantes un interés investigativo. Los Autores de este proyecto lograron fortalecer las bases y conceptos adquiridos en la tecnología en electrónica, logrando ser personas más competitivas para el campo laboral, en proyectos relacionados con procesos industriales y de automatización.

INTRODUCCIÓN

La realización de proyectos basados en procesos industriales, da como resultado la elaboración de mecanismos establecidos en la automatización de métodos que relacionan la tecnología con la industria. Las Unidades Tecnológicas De Santander en busca de mejorar los mecanismos de enseñanza en el área de instrumentación industrial, suministró a nuestra regional un BANCO DE INSTRUMENTACIÓN INDUSTRIAL dirigido por un PLC S7-300, este módulo inerte, fue el modelo perfecto para la realización e investigación de los dispositivos que interviene en este, y así, diagnosticar cada elemento para crear un respetivo registro de sus características y planos de conexionado. El siguiente proyecto fue elaborado con el fin de caracterizar los instrumentos, documentarlos y suministrar el material a los estudiantes, con el fin de crear en ellos habilidades y conocimientos que permitan corregir los daños encontrados en las diferentes etapas (velocidad, peso, flujo, presión, temperatura y nivel) del banco de instrumentación industrial. Como ejemplos de automatización cada etapa relaciona diferentes procesos que son controlados por un PLC (controlador lógico programable), cada proceso simula una tarea en la industria real, y así mismos, crea un ambiente de desarrollo tecnológico que el estudiante requiere para el perfeccionamiento de su propio intelecto y para la solución de problemas que se le puedan presentar a futuro en las diferentes facetas de sus vidas. El proyecto se encuentra enfocado en la recuperación del banco de instrumentación industrial, motivo por el cual, se investigó minuciosamente cada una de las etapas que lo componen. Los aspectos más importantes que se tuvieron en cuenta para el desarrollo de este proyecto fueron:

Registro de los instrumentos que conforman el banco de instrumentación industrial: nombre real de cada equipo.

Funcionamiento de cada equipo: modo de operación de cada dispositivo electrónico, mecánico y eléctrico que componen cada etapa.

Recopilación de los datos técnicos de cada equipo: adquirir cada característica estática y conexionado eléctrico.

Elaboración de planos eléctricos y diagrama de bornes: realización de planos de comunicación, entre, sensores, indicadores, dispositivos eléctricos y bornes.

Figuras: imágenes respectivas a cada elemento trabajado.

Funcionamiento de cada etapa: forma como funciona cada elemento en su respectivo ciclo.

Los sensores, elementos electrónicos, eléctricos y mecánicos son de uso vital en este banco de instrumentación industrial. De acuerdo a esta información se procede a realizó una investigación minuciosa con resultados concretos acerca de cada dispositivo y se implementó una caracterización de los dispositivos de acuerdo a su funcionamiento, variable y estructura física.

También se creó un plan de acción para determinar si elemento se encuentra funcionando o por el contrario no es apto para la realización de prácticas de laboratorio relacionadas con la instrumentación industrial, para esto se utilizó un formato simple donde se describen las cualidades, señales, salidas, modelos, fabricantes, códigos, rangos, las cuales son las características más importantes del instrumento.

1. AUTOMATIZACIÓN Por siglos el ser humano ha venido innovando en su forma de realizar las tareas y procesos, utilizando como principal medio la tecnología, las primeras máquinas fueron utilizadas para sustituir un esfuerzo mayor al ser humano, las más utilizadas fueron dedicadas principalmente al transporte y el levantamiento de peso por medio de poleas, palancas o máquinas de vapor, y siempre necesitaban ser manejadas por un operario. Con el desarrollo de la tecnología se incluyó la creación de las computadoras electrónicas, los controladores retroalimentados y la utilización de sensores en el desempeño industrial, siendo su objetivo principal la comprobación de teorías y el procesamiento de información. 1.1 OBJETIVOS DE LA AUTOMATIZACIÓN

Generar proyectos que utilicen tecnología automatizada.

Utilizar métodos de programación para realizar sistemas automatizados.

Mejorar las condiciones de trabajo e Incrementar la seguridad del empleado.

Optimizar tiempos en el proceso.

Integrar velocidad y producción manteniendo la flexibilidad de las herramientas.

Producir cantidades de productos en los momentos adecuados sin sacrificar su calidad.

Reducir la manufactura con mayor eficiencia administrativa minimizando el porcentaje de error ocasionado por el personal.

1.2 DESVENTAJAS DE LA AUTOMATIZACIÓN

Se produce una leve disminución de personal en el área previa a automatizar. Aunque se Incrementa el personal en el área de distribución, y se contrata personal calificado para el área a automatizar.

En caso de daño el incremento económico aumenta debido a que dicho proceso debe ser realizado por personal calificado.

En la construcción de la infraestructura se debe invertir una cantidad considerable de capital.

La dependencia de personal capacitado para la verificación constante de los procesos realizados por la parte automatizada.

2. CONTROLADOR LÓGICO PROGRAMABLE S7-300 El Controlador Lógico Programable (Programmable Logic Controller) es un dispositivo que controla un sistema lógico a través de un programa, para ello, el usuario ingresa un proceso con la ayuda de un elemento externo o interfaz de entrada (PC) y este es almacenado en la unidad central de procesamiento (CPU). La CPU es el cerebro del PLC y procesa la información adquirida de la interfaz de entrada y de acuerdo a los programas selecciona las salidas adecuadas para los procesos correspondientes. Ver figura 1 del diagrama de bloques del PLC. Figura 1. Diagrama de bloques del PLC.

Fuente: Autores 2.1 ASPECTOS GENERALES (PLC) El PLC siemens s7-300 es el autómata utilizado principalmente para maquinaria de embalaje, en máquinas de herramientas, en el sector farmacéutico y en módulos industriales, como se puede ver en la figura 2, este es el utilizado en el banco de instrumentación industrial en diagnostico. El PLC es un procesador ideal para la adquisición y tratamiento de señales analógicas y digitales a velocidades aleatorias y presentaciones diferentes. Cada autómata posee diferentes componentes que constituyen la totalidad del módulo.

Unidad central de proceso (CPU).

Módulo de señales digitales y analógicas (I/O).

Interfaz de entrada (PC), conexiones entre redes, punto a punto, hombre máquina y maquina a máquina.

Operaciones de cálculo rápido (FM).

Módulo de suministro de energía.

Conexiones de racks múltiples en configuración multi-helera.

Módulos de entrada, por ejemplo, sensores inductivos, capacitivos, ópticos, pulsadores, interruptores, llaves, finales de carreras y detectores de proximidad.

Módulos de salida, por ejemplo, contadores, galvanómetros, manómetros, electro válvulas, variadores de velocidad y alarmas.

El módulo posee una magnitud física de 20cm de largo, 12.5cm de ancho y 13cm de alto, además requiere una alimentación de 24 VDC, es decir, transforman la tensión de 110/220 VAC en una tensión de 24 VDC. Figura 2. PLC módulo de instrumentación industrial

Fuente: Autores El sistema autómata comprende 5 módulos CPU o módulos centrales ofreciendo 2048 marcas, 128 temporizadores y 64 contadores dependiendo el tipo de CPU, una parte de estas puede convertirse en permanente o no volátil para evitar las alteraciones de programas bases del SIMATIC.

A continuación se describen los diferentes tipos de CPU que existen: 2.1.1 CPU 312 IFM: capaz de procesar 1024 instrucciones binarias por cada 0.6

ms, siendo así la solución adecuada para empalmar funciones de frecuencia y contadores de dos canales (atrás, adelante) utilizando un ancho de banda de 32 bits en señales de hasta 10KHz, posee una memoria (E) EPROM y dispositivos de carga inalámbricos que no necesitan mantenimiento alguno.

2.1.2 CPU 313: Es similar a la CPU 312 IFM pero con una diferencia notable al

poseer doble memoria de almacenamiento, además, cuenta con una memory card para el procesamiento de programas con la cual este controlador no requiere de mantenimiento.

2.1.3 CPU 314: Ejecuta programas a una velocidad doble del procesador CPU

312 IFM, es decir, 0.3 ms por cada 1024 instrucciones binarias, es por eso que posee una memory card flash-EPROM que permite el almacenamiento de programas y evita la perdida de los mismos.

2.1.4 CPU 315:Tiene la misma velocidad de procesamiento que la CPU 314 pero

contiene el doble de memoria (48 Kbyte) para más de 16.000 instrucciones, cuenta con un reloj asociado a una batería que acumula energía por 4 semanas en caso de que la red falle.

2.1.5 CPU 315-2DP: Tiene la capacidad de extender la red del autómata hasta 64

DP (periferia descentralizada) con una capacidad aproximada de 1000 entradas/salidas a varios kilómetros de distancia y con puertos abiertos permitiendo una libertad de direccionamiento.

2.2 APLICACIONES DEL SIMATIC S7-300 La forma más común en la que se utiliza este autómata, es la solución de problemas de automatización, convirtiéndose en la mejor ayuda para el desarrollo industrial, por ejemplo, máquinas expendedoras, control de bombas, mezcladores, equipos de manipulación, tratamiento de materiales, maquinaria textil, maquinaria de trabajos de madera, herramientas, clasificadas en los dos sistemas siguientes:

Sistemas de transporte: Por su manejo sencillo se puede programar y monitorear ciclos con bandas transportadoras, Flip-Flops, configuraciones on/off para motores y contadores asíncronos, supervisión de los elementos producidos, entre otros.

Sistemas de elevación: La variedad de funciones del PLC permite la configuración de motores y derivados para la aplicación de técnicas de movimiento de materiales en forma vertical, con secuencias de código binario para la representación de ciclos (arriba/abajo) por medio de poleas y elementos similares.

DIAGNÓSTICO DEL PLC S7-300 El PLC es el dispositivo de control del banco de instrumentación, con la ayuda del director del proyecto el Ing. RAMDHAR HADIT YUSSEFF VANEGAS se realizaron las instalaciones respectivas para encenderlo e inspeccionar los voltajes de salida de su fuente de DC interna (0 a 24 VDC). Por la ausencia de cable de conexión del PC al PLC (MPI), no se logró realizar ninguna prueba que nos verifique el estado de mando del mismo, sin embargo se realizaron verificaciones de salidas de señal con el multímetro y se revisó la continuidad a cada uno de los bornes del banco.

3. ETAPAS Y DESCRIPCIÓN DEL MÓDULO DE INSTRUMENTACIÓN INDUSTRIAL

Para el manejo correcto y ordenado del módulo se explica cada parte y fase que lo componen, es por ello que se empleó una forma fácil y eficiente para su entendimiento, en otras palabras, este método servirá para optimizar los recursos presentes y diagnosticar en forma precisa cada elemento electrónico o mecánico del módulo, de tal forma que se mantenga el orden y precisión de los instrumentos. El banco de instrumentación industrial está constituido por 6 etapas, figura 3, cada una de ellas representa una variable física, la cual es medida y controlada de diferentes formas. La alimentación eléctrica de este módulo es dada a través de 120 VAC, equilibrada y controlada por un supresor de picos y un interruptor, que controla el paso de energía al banco respectivamente. Figura 3. Etapas del banco de instrumentación industrial.

Fuente: Autores.

4. ETAPA Y MEDICIÓN DE PESO

El peso P es toda fuerza ejercida sobre un cuerpo para ser atraído hacia la tierra, se encuentra dado por la relación entre la masa del cuerpo m, es decir, la cantidad de materia de este y la aceleración producida por la fuerza de gravedad g:

El banco de instrumentación mide el peso utilizando un sensor tipo Célula de carga de tres hilos y señal de salida de 4-20 mA.

4.1 CÉLULAS DE CARGAS

1. Hidráulicas

2. Extensiométricas

3. Neumáticas En la figura 4, se presenta gráficamente el plano de la etapa de peso. Figura 4. Plano de la etapa de peso

Fuente: Autores

4.2 MANUAL DE FUNCIONAMIENTO ETAPA DE PESO El controlador de peso y la celda de carga, poseen una alarma tipo rele de salida de niveles altos y bajos, dichos niveles deben ser programados manualmente mediante la opción controles por teclado, cada set-point programado dispara un RELE si se excede el límite programado. El sensor muestra una salida análoga que oscila entre 4 y 20 mA dependiendo del peso tomado, ver figura 5 sobre las salidas análogas. Figura 5. Salidas análogas de 4 a 20 mA y peso nivel alto y bajo.

Fuente: Autores A continuación se explican los posibles datos a modificar y configurar en el controlador:

SETP: configura cada uno de los setpoints dependiendo el nivel de acomodo, los primeros dos set-points se configuraran en salidas de nivel bajo (11000 y 11001), los siguientes se configuran en salidas de nivel alto (10000 y 10001).

TARA: esta tecla permite guardar en memoria los datos que se registran en el instante en que se oprime, si el LED TARE se encuentra encendido es porque el controlador está trabajando con los datos memorizados.

LIMIT: presionando sucesivamente visualiza en el display principal los valores de los setpoints programados activando a la derecha el LED correspondiente a cada uno de los setpoints y posteriormente se ilumina el LED de la tecla LIMIT.

MAX/MIN: esta tecla reclama los valores de pico y valle guardados en memoria, la primera pulsación muestra el valor máximo y la segunda el mínimo e ilumina el LED respetivo.

RESET: se utiliza en forma combinada con las teclas TARE y MAX/MIN para poner en ceros los valores de pico y valle.

4.3 CELDA DE CARGA TIPO “S”

En la celda de carga tipo S (ver figura 6), el funcionamiento está dado por 4 galgas o células Extensiométricas ubicadas y configuradas adecuadamente. Es el sensor utilizado para la medición de peso por tensión, es por ello que soportar pesos entre 25 y 20.000Lb, elaborado en acero aleado de alta calidad (modelo 60050) y con acabado niquelado para mayor resistencia de la corrosión, las especificaciones técnicas están en la tabla 1. Figura 6. Sensor de peso tipo S

Fuente: Autores. Tabla 1. Ficha técnica celda de carga.

FABRICANTE SENSORTRONICS

MODELO 60001

CODIGO S- BEAM

CONEXIONES COLOR (+) COLOR (-)

Rojo (+) excitación

Negro (-) excitación

Verde (+) verde

Blanco (-) salida

Fuente: Autores

DIAGNÓSTICO DEL SENSOR DE PESO: Como resultado de la investigación y procesos de prueba se pudo deducir con certeza absoluta que: La celda de carga tipo “S” posee una configuración de conexión de excitación y de señal de salida que no corresponde con las especificaciones dadas en el Datasheet de la celda de carga tipo s 60001. Datasheet celda de carga:

Excitación (+) rojo

Excitación (-) negro

Salida (+) verde

Salida (-) blanco Conexión Real:

Excitación (+) verde

Excitación (-) negro

Salida (+) rojo

Salida (-) blanco

4.4 CONTROLADOR DE PESO Este modelo ALPHA-C de la serie KOSMOS incorpora características funcionales

y técnicas lineales por partes de la escala del display y resolución de 3200 puntos, acceso a programación de los setpoints y funciones lógicas programables. Es un controlador capaz de registrar medidas de carga (peso, presión, torsión…) conectable a dispositivos tipo puentes como celdas de carga que suministran

niveles pequeños de señal hasta de 300 mV, en la figura 7 se puede observar el controlador utilizado en el módulo y sus especificaciones en la tabla 2. El instrumento básico es un conjunto compuesto por BASE, DISPLAY Y FILTRO de alimentación, además contiene la opción del conversor análogo-digital A/D y ENTRADA, estas funciones comprenden la visualización de la variable de entrada, hold a distancia, lectura, memorización de valores pico/valle, reset y tara. Cada variación de datos realiza un control PID a través de procesos oscilatorios que controlan la información y la registran. Tabla 2. Ficha técnica controlador de peso.

FABRICANTE DITEL ESPAÑA

MODELO ALPHA-C

CODIGO KOSMOS

CONEXIONES VERSION AC PIN 1 ---FASE AC PIN 2 ---GND PIN 3 ---NEUTRO AC VERSION DC PIN 1 ---POSITIVO DC PIN 2 ---NO CONECTADO PIN 3 ---NEGATIVO DC

Fuente: Autores Figura 7. Controlador de peso

Fuente. Autores

DIAGNÓSTICO DEL CONTROLADOR DE PESO Después del proceso transcurrido y de realizar múltiples pruebas con el fin de solucionar problemas posibles, se logró deducir que: El controlador ALPHA-C de la serie KOSMOS se encuentra en buen estado y su funcionamiento es correcto, ver figura 8, es por ello que el diagnostico es positivo para dicho elemento, es decir, el controlador es apto para la elaboración de prácticas y procesos electrónicos basados en instrumentación industrial. Figura 8. Controlador de peso en funcionamiento

Fuente. Autores.

5. ETAPA Y MEDICIÓN DE VELOCIDAD-VIBRACIÓN

La velocidad es el espacio recorrido por un elemento en un periodo de tiempo determinado, el movimiento de oscilación repetitivo de un objeto alrededor de una posición de equilibrio se conoce como vibración y pasa cuando las partes de un cuerpo se mueven en determinado caso en direcciones similares. Las figuras 9, 10, 11 y 12 son los planos de la etapa de velocidad divididos en sus respectivas fases. Figura 9. Etapa de velocidad con el indicador.

Fuente. Autores

Figura 10. Etapa de velocidad con el monitor.

Fuente. Autores Figura 11. Etapa con Sensor de vibración a 24 VDC

Fuente. Autores

Figura 12. Etapa con Motor y fuente controladora.

Fuente: Autores.

5.1 MODO DE FUNCIONAMIENTO ETAPA DE VELOCIDAD Y VIBRACIÓN Esta etapa costa de un motor de DC alimentado y controlado por una fuente de 24 V, cuando el motor gira, sus velocidades son modificadas por un potenciómetro, este movimiento circular es detectado por 2 sensores inductivos de proximidad que suministran datos o pulsaciones eléctricas de 4 – 20 mA, a los indicadores de velocidad (controlador de velocidad y monitor de velocidad) respectivamente, los sensores inductivos detectan una pieza metálica adherida a la varilla del rotor y cuya distancia debe ser menor a 2 mm entre la pieza anexada y el sensor, además, el movimiento oscilatorio de una placa metálica ubicada sobre la posición de equilibrio del motor es registrada por un sensor de vibración que visualiza y registra los valores respectivos en un pantalla LCD, todo encapsulado en un solo elemento y ubicado en un extremo del motor. El indicador de velocidad, almacena los valores pico y valle de las pulsaciones eléctricas del sensor inductivo correspondiente, ver figura 13, es decir, que las salidas altas y bajas del indicador de velocidad son tomadas como Switch. Si en

dado caso se exceden los valores pico o valle programados con anterioridad, las salidas se convierten directamente en corto y la señal es transmitida a la otra posición, así: Figura 13. Salidas altas y bajas de indicador de velocidad

Fuente. Autores

5.2 MEDIDOR DE VIBRACIÓN El transmisor ST5491B Modelo vibración sísmica es una nueva versión de la serie Metrix, combina movimientos entre los diferentes sentidos del plano cartesiano (x, y, z), estos movimientos o fuerzas tienen se llaman excitación y determinan la fuerza de la maquina en la que opera y diagnostica los problemas de la misma. La pantalla LCD indica la lectura tomada por el sensor de vibración y la presenta en dos dígitos con dos decimales, todo esto acondicionado en un solo paquete.

Este encapsulado, detecta el nivel de vibración en señales eléctricas de 4 – 20mA y las transmite directamente a un PLC, DCS, monitor u ordenador, su estructura física es sólida y en acero inoxidable, no posee partes móviles y la pantalla LCD se encuentra incrustada, posee una inclinación de 90° con el codo del montaje para permitir marcar la sensibilidad de las vibraciones que se presentan en la placa del fabricante. En la figura 14 se muestra transmisor de vibración en su sitio de trabajo y en la tabla 3 se pueden apreciar la ficha técnica. Figura 14. Transmisor de vibración

Fuente: Autores Tabla 3. Ficha técnica transmisor de vibración.

FABRICANTE METRIX

MODELO WHITMAN

CODIGO 5491B

CONEXIONES 18 AWG

ALIMENTACION DE VOLTAJE

DE 11 VDC a 30 VDC

CAPACIDAD DE 2 – 1500 Hz

Fuente: Autores

DIAGNÓSTICO DEL MEDIDOR DE VIBRACIÓN Después del proceso transcurrido y de realizar múltiples pruebas con el fin de Solucionar problemas presentados, se puede deducir con la mayor precisión posible que, el sensor de vibración WHITMAN de la marca METRIX se encuentra en buen estado y su funcionamiento es correcto, es por ello que el diagnostico es positivo, es decir, que el SENSOR es apto para la medición y visualización de magnitudes de vibración en procesos electrónicos basados en instrumentación industrial.

5.3 INDICADOR DE VELOCIDAD El indicador de velocidad LINE SEIKI (Ver tabla 4) es el encargado de visualizar y registrar las velocidades angulares de los dos sensores inductivos, dependiendo de la frecuencia y periodo del movimiento, ver la figura 15. En el modo de pre-escalar el numerador y el denominador pueden ser ajustados, la fórmula del valor mostrado y el valor de pre escalar es la siguiente:

Figura15. Visualización de la pantalla LCD del indicador.

Fuente. Autores.

Muestra una pantalla alternativa tanto en el límite superior e inferior.

Se en carga de entrar al modo de programación y cambiar los dígitos desde el punto decimal hasta el posicionamiento individual de cada valor además nos permite ingresar al modo pre escala.

Aumentan el valor numérico en el ajuste de cifras además se utiliza para la colocación del punto decimal.

Disminuye el valor numérico en el ajuste de dígitos y se utiliza para la colocación del punto decimal.

Memoriza lo números seleccionados llamado de la valor escalar.

Llamada del tiempo hasta la fecha. TABLA 4. Ficha técnica indicador de velocidad.

FABRICANTE TINCO

MODELO LINE SEIKI

CODIGO F90 series

ALIMENTACION DE VOLTAJE

110 VAC a 240 VAC

CAPACIDAD 0.11– 25 Hz

TAMAÑO 48 X 96 mm

CONEXIONES

Fuente: Autores DIAGNOSTICO INDICADOR DE VELOCIDAD: Después del proceso transcurrido y de realizar múltiples pruebas con el fin de Solucionar problemas posibles, se pudo deducir que el indicador de velocidad LINE SEIKI de Fabricante TINCO y modelo F90 series, se encuentra en buenas condiciones y su funcionamiento es correcto, es por ello que el diagnóstico fue

positivo, es decir, que el INDICADOR es apto para la medición y visualización de magnitudes de vibración en procesos electrónicos basados en instrumentación industrial. En la figura 16 se muestra el indicador en funcionamiento. Figura 16. Indicador de velocidad.

Fuente. Autores. 5.4 MONITOR DE VELOCIDAD Es el monitor adecuado para detectar señales de sensores inductivos de proximidad o sensores de 3 hilos con salidas PNP. El MS25-10 tiene un canal que maneja el conversor D/A, el tiempo transcurrido entre dos pulsos de entrada es registrado y transformado a niveles de salida analógica entre 4 – 20 mA, la unión de los terminales 12 y 13 0 13 y 14 se encarga de preseleccionar los rangos de velocidad y los potenciómetros se encargan de los ajustes finos de la parte frontal del módulo. En la figura 17 se muestra la forma de conexión del monitor de velocidad y en la tabla 5 se puede ver la ficha técnica.

Figura 17. Monitor de velocidad, diagrama de conexiones.

Fuente: Autores Tabla 5. Ficha técnica del monitor de velocidad

FABRICANTE TRUCK

MODELO MS25-10

CODIGO S158

ALIMENTACION DE VOLTAJE

0 - 24 VDC

CAPACIDAD 1.5 – 30.000 pulsos/minuto

CONEXIONES

Fuente: Autores

DIAGNOSTICO DEL MONITOR DE VELOCIDAD: Después del realiza el análisis y las múltiples pruebas con el fin de Solucionar problemas posibles, podemos deducir con la mayor precisión posible que El monitor de velocidad TURCK MULTISAFE de código MS25-10 se encuentra en un correcto funcionamiento para la realización de prácticas industriales relacionadas con la velocidad. Este módulo relaciona las velocidades angulares tomadas de los sensores de proximidad con las salidas analógicas de las mismas (4-20 mA), es decir, que las señales de los sensores inductivos son detectadas y visualizadas con claridad por el LED del monitor, figura 18. Figura 18. Monitor de velocidad en funcionamiento.

Fuente. Autores. 5.5 SENSOR INDUCTIVO DE PROXIMIDAD Es el encargado de capturar las velocidades del motor empleando magnitudes de proximidad, constituido por bobinas arrolladas en un núcleo de ferrita cuya distancia de censado depende si el elemento es blindado o no, esto es para restringir la capacidad de radiación lateral del campo.

El censado debe hacerse a una distancia no mayor a 2 mm y administrada sobre una placa liza, plana, y metálica, si el objeto es de cobre, aluminio o bronce la distancia del censado disminuye pero aumenta el grosos de la placa entre 0.1 y 2mm. En la tabla 6 se pueden notar las especificaciones técnicas del sensor y en la figura 19, se puede apreciar el sensor y la placa metálica con la cual se desarrolla el proceso del censado. Figura 19. Sensores inductivos de proximidad

Fuente: Autores Tabla 6. Ficha técnica sensores inductivos.

FABRICANTE Siemens

MODELO BERO

CODIGO C 30

ALIMENTACION DE VOLTAJE

10 – 65 VDC

CAPACIDAD O RANGO

0 – 2 mm

CONEXIONES Tres hilos, PNP.

Fuente: Autores

DIAGNOSTICO SENSORES INDUCTIVOS: Después del proceso transcurrido y de realizar múltiples pruebas con el fin de solucionar problemas se pudo concluir que los sensores inductivos de proximidad o sensores PNP de tres hilos, se encuentran en correcto funcionamiento para la realización de prácticas industriales relacionadas con la velocidad de los cuerpos, estos elementos no contienen problema alguno con la calidad del sensado ni con la placa utilizada para el proceso de muestreo y para su mejor funcionamiento la distancia entre estos dos cuerpos debe ser menor a 2 mm. 5.6 MOTOR D.C. Y FUENTE CONTROLADORA El motor D.C. de la figura 20, de 5 hilos es el utilizado para analizar las velocidades y vibraciones del módulo, y así, controlar los diferentes cambios de aceleración a través de elementos de control de voltaje o de señal (potenciómetros), la fuente regulada es el dispositivo que transforma (A.C. a D.C.), alimenta y comunica la señal del potenciómetro con los impulsos generados por los cambios de aceleración del motor, estos fenómenos son expresados en corrientes pequeñas que oscilan entre 4 - 20 mA, en la table 7 se encuentra la ficha técnica del motor D.C: Figura 20. Motor D.C. y fuente controladora de 24 VDC.

Fuente. Autores

Tabla 7. Ficha técnica motor D.C.

FABRICANTE GENERAL ELECTRIC

MODELO BERO

CODIGO BD 6222

ALIMENTACION DE VOLTAJE

120 V DC

CONEXIONES 5 hilos.

Fuente: Autores DIAGNOSTICO MOTOR D.C Y FUENTE CONTROLADORA: Después del proceso transcurrido y de realizar múltiples pruebas con el fin de solucionar los problemas presentados, se llegó a la conclusión que el motor D.C se encuentra funcionando a la perfección junto con la fuente que lo regula, para el desarrollo de prácticas de instrumentación relacionadas con la velocidad.

6. ETAPA Y MEDICIÓN DE TEMPERATURA La temperatura es el nivel térmico o calorífico de un instrumento o cuerpo cualquiera, existen elementos de medición que se basan en diferentes fenómenos para la captación de ciertas señales, entre ellos encontramos los medidores de señal directa y termografía. 6.1 MEDIDORES DE SEÑAL TERMOGRAFÍA El comportamiento térmico de las maquinas es un factor crítico en el mantenimiento industrial, la medición de temperatura por no contacto usando sensores infrarrojos es un método eficaz para el mantenimiento preventivo puesto que facilita la toma decisiones más adecuadas evitando altos costos en mantenimiento correctivos y garantizando confiabilidad en sus instalaciones. La conversión de señales infrarrojas en señales de temperatura se logra midiendo la radiación infrarroja del espectro electromagnético desde la superficie del cuerpo y posteriormente transformándola en señales eléctricas, en la figura 21 se representa el plano de conexión de esta etapa. 6.2 FUNCIONAMIENTO ETAPA DE TEMPERATURA Esta etapa es la forma sencilla y confiable de calcular la temperatura de un elemento electrónico, consta de una resistencia de calor y 2 sensores de temperaturas o termocuplas dentro de un horno metálico (figura 21 y 22), que aísla el calor de la parte externa del banco, este es capturado en la lámina por un sensor infrarrojo que se alimenta externamente por una fuente de 24 VDC y que suministra señales analógicas de 4 a 20 mA, además, cada termocupla está conectada a un dispositivo independiente que controla las señales de calor, uno de ellos llamado controlador SHIMADEN que se alimenta con 120 VAC y el otro transmisor TOUCHTEMP II, alimentado externamente por una fuente de 24 VDC, estos dos dispositivos emiten señales digitales que son visualizadas en cada una de sus pantallas.

Figura 21. Plano etapa de temperatura

Fuente. Autores. N 6.3 TRANSMISOR INFRARROJO DE TEMPERATURA Todo cuerpo sobre un 0 absoluto de temperatura (-273 °C) irradia energía con una longitud de onda que se encuentra entre 0.76 – 1.000 µm del espectro electromagnético, el sensor infrarrojo de temperatura se puede observar en la figura 22 y 23. En la tabla 8 se puede apreciar algunas especificaciones técnicas del sensor. El transmisor infrarrojo tiene un rango de medición de 32°F a 1000°F equivalente de 0°C a 538°C, alimentado por la fuente de 24 VDC de uso del PLC, la temperatura de uso del transmisor será 25°C y 75°C por poseer materiales sensibles al calor extremo.

Figura 22. Modo de trabajo y horno etapa de temperatura.

Fuente. Autores. Figura 23. Sensor infrarrojo.

Fuente. Autores Tabla 8. Ficha técnica sensor infrarrojo

FABRICANTE WATLOW

MODELO IR JUNIOR

CODIGO JRA5-0000

CONEXIONES TIPO DE SALIDA COLOR(+) COLOR (-)

Tipo J t/c Blanco Rojo

Tipo K t/c Amarillo Rojo

Voltajes de salida Blanco Negro

Corrientes de salida Blanco Negro

Fuente: Autores

DIAGNOSTICO SENSOR INFRARROJO: Después del análisis realizado y solucionar los problemas presentados se pudo concluir que el sensor infrarrojo WATLOW de Fabricante IR JUNIOR y cuyo modelo es JRA5-0000, se encuentra en mal estado y su funcionamiento no es apto para determinar magnitudes físicas relacionadas con la temperatura de los cuerpos, ya que no presenta ningún cambio en sus salidas. Por todo esto se determinó que el sensor infrarrojo se encuentra totalmente dañado y fuera de servicio para la elaboración practicas industriales relacionadas con esta etapa. 6.4 CONTROLADOR DE TEMPERATURA Este instrumento, figura 24, es el encargado de recolectar y controlar los cambios de temperatura de la termocupla pt100 y visualizarlos en la pantalla LCD que esta acoplada en el dispositivo, es alimentado por una fuente externa de 24 VDC proveniente del PLC ya que esta se encuentra libre de ruido y elimina el voltaje de rizado. En la tabla 9 se pueden apreciar algunas especificaciones técnicas del controlador. Figura 24. Controlador de temperatura.

Fuente. Autores.

Tabla 9. Ficha técnica transmisor de temperatura.

FABRICANTE TRANSMATION

MODELO TOUCH TEMP II

CODIGO 2800

ALIMENTACION DE VOLTAJE 0 - 24 VDC

SALIDA 4 – 20 mA

CONEXIONES

Fuente. Autores DIAGNOSTICO CONTROLADOR DE TEMPERATURA: Después del proceso transcurrido y de realizar múltiples pruebas con el fin de solucionar problemas, se pudo deducir con la mayor precisión posible, que el controlador de temperatura TOUCH TEMP II de código 2800 se encuentra en un correcto funcionamiento para la realización de prácticas industriales relacionadas con la temperatura de los cuerpos, además la entrada de señal proveniente de la termocupla no contiene daño alguno y su valor es lo más cercana a la realidad. En la figura 25 se muestra el controlador de temperatura en su estado de funcionamiento. Figura 25. Controlador de temperatura en actividad.

Fuente. Autores. 6.5 CONTROLADOR DE TEMPERATURA Es un dispositivo indicador capaz de mantener temperaturas en rangos de programados por el setup, contiene múltiples entradas y salidas dirigidas

exclusivamente a un contactor que regula el flujo y corte de corriente, es decir, su procesamiento es de tipo PID ya que retroalimenta los procesos para determinar los valores cercanos al punto de referencia programado por el usuario. En caso de inestabilidad en el control es necesario que el dispositivo se evalué a través de un proceso denominado Auto tuning PID, corrigiendo los parámetros o errores de las termocuplas RTD (pt100) ubicadas en un rango cercano a la resistencia de calor y visualizando los datos en la sección de PV de la pantalla del controlador. En la figura 26 se muestra el controlador de temperatura real del banco de instrumentación, y en la tabla 10 se pueden apreciar algunas especificaciones técnicas del SHIMADEN. Figura 26. Controlador de temperatura SHIMADEN.

Fuente. Autores Tabla 10. Ficha técnica indicador de temperatura.

FABRICANTE SHIMADEN DIGITAL CONTROLLER

MODELO Series R70

CODIGO SR71

ALIMENTACION 120 VAC

SALIDAS 4 – 20 mA; 0 – 10 VDC; 2A – 240 VAC

CONEXIONES

Fuente. Autores

DIAGNOSTICO CONTROLADOR DE TEMPERATURA: Después del proceso transcurrido y de realizar múltiples pruebas con el fin de Solucionar problemas posibles, se pudo concluir que el controlador de temperatura SHIMADEN de código SR71 se encuentra en correcto funcionamiento para la realización de prácticas industriales relacionadas con la temperatura, además la entrada de señal proveniente de la termocupla es óptima y suministra los datos de forma precisa para que el controlador lo procese eficazmente. En la figura 27 se muestra la visualización de temperatura del controlador SHIMADEN. Figura 27. SHIMADEN en funcionamiento.

Fuente. Autores. 6.6 CONTACTOR Es un elemento electrónico capaz de interrumpir o establecer el paso de corriente en el instante en el que se energiza la bobina que lo compone, figura 28 y tabla 11. Figura 28. Contactor

Fuente: http://www.ebay.com/itm/TELEMECANIQUE

Tabla 11. Ficha técnica contactor.

FABRICANTE TELEMECANIQUE

MODELO LC1 D093

CODIGO A60

ALIMENTACION DE VOLTAJE

120 VAC

SALIDAS De acuerdo a la conexión.

CONEXIONES

Fuente. Autores DIAGNOSTICO CONTACTOR: Después del proceso transcurrido y de realizar múltiples las pruebas necesarias se pudo deducir que el contactor se encuentra en correcto funcionamiento además su capacidad de flujo y corte de corriente es la adecuada, sin embargo, se tuvo que modificar su conexión para que se encienda con un solo switch el SHIMADEN, el contactor y la resistencia de calor, es decir. 6.7 RESISTENCIA DE CALOR Este elemento está constituido por una base de hierro elaborada en forma de caracol y sujetada a una base metálica plana, está alimentado por 120 VAC creando un proceso de calentamiento, este fenómeno realiza cambios de temperatura a las termocuplas que están ubicadas en sitios estratégicos. La resistencia está ubicada en el interior de un horno metálico, ver figura 29, que aísla el calor de las partes externas del banco de instrumentación, a su vez este suministra los cambios a los medidores y transmisores de calor.

Figura 29. Horno y resistencia de calor.

Fuente. Autores 6.8 TERMOCUPLAS Es el sensor de temperatura más común y sencilla utilizada en la industria, constituida por dos alambres de distinto material acoplados en un extremo. Al ocurrir cambios de temperatura en la unión de estos dos metales se producen cambios de voltajes muy pequeños (mV), los cuales aumentan o disminuyen proporcionalmente con la temperatura, las termocuplas tipo J y K son las más económicas y fáciles de remplazar cubren un amplio rango de temperatura entre (-180 – 1379 °C), al contrario la pt100 o RTD (dispositivo termo resistivo) es elaborada en alambre de platino que a 0°C presenta una resistencia de 100Ω aumentando proporcionalmente con la temperatura. En la figura 30, se muestra una termocupla de tipo J, también ver tabla 12. Figura 30. Termocupla tipo “J”

Fuente. Autores.

Tabla 12. Ficha técnica termocuplas

FABRICANTE ARIAN

MODELO J

CONEXIONES TIPO DE SALIDA

ALEACIÓN (+) ALEACIÓN (-)

Tipo J Hierro Cobre-Nickel

Tipo K Nickel-cromo Nickel-aluminio

Tipo pt100

Fuente. Autores DIAGNOSTICO TERMOCUPLAS: Después analizar y realizar pruebas con el fin de Solucionar problemas posibles, podemos deducir que las termocuplas tipo J y PT100 de código MS25-10 se encuentra en un correcto funcionamiento para la realización de prácticas industriales relacionadas con la temperatura. Este módulo relaciona las velocidades angulares tomadas de los sensores de proximidad con las salidas analógicas de las mismas (4-20 mA), es decir, que las señales de los sensores inductivos son detectadas y visualizadas con claridad por el monitor.

7. ETAPA Y MEDICIÓN DE NIVEL El nivel es la distancia existente entre una línea de referencia (fondo de un recipiente) y la superficie superior del fluido. Los medidores de nivel dependen de las necesidades existentes, los modos de operación y las formas de aplicación de los mismos, estos factores son precisión, viscosidad, medición y presurización de los fluidos. En la figura 31 se muestra la detección de dos componentes en estados diferentes (líquido y solido), medidos por sensores capacitivos que trabajan y sin contacto físico. Figura 31. Medición de nivel por modo capacitivo.

Fuente. Sensores capacitivos de proximidad/allen-bradley 7.1 FUNCIONAMIENTO ETAPA DE NIVEL Esta fase permite vincular diversas partes del modulo de instrumentación industrial, ver figura 32, y enfocarlas en un solo ciclo que mezcla señales

analógicas y digitales, la conviniación de fenomenos físicos como el nivel y caudal de los cuerpos permite la interacción entre medidores capacitivos y de ultrasonido, ver figura 35, entregando datos que son procesados por la interfase y el sotfware correspondiente a esta unidad de resepcion de señal, en la figura 33 se representa el plano de conexión de la etapa de nivel. El siclo es complementado por recipientes conectados entre si y controlados por motores de impulsacion de fluidos (motobombas), este paso permite la ubicación y calibracion de los sensores, a si mismo, detecta las distancias especificadas por el practicante y las organiza en rangos limitados por los datasheet de los fabricantes de cada instrumento de medicion. Figura 32. Componentes etapa de nivel.

Fuente. Autores.

Figura 33. Plano Etapa de nivel

Fuente. Autores

7.2 SENSOR ULTRASONICO DE NIVEL Es un elemento electrónico de proximidad que detecta objetos a través del aire por medio de un fenómeno físico llamado ULTRASONIDO, cuando el sensor se activa, envía impulsos que son reflejados por un objeto, produciendo un eco correspondiente que se transforma en una señal eléctrica que oscila entre los 4 – 20 mA. El ULTRASONIDO es una onda sonora cuya frecuencia producida está por encima de los 20.000 Hz, como se observa en la figura 34, es decir, que el oído humano no la capta; la detección del eco depende de la distancia entre el objeto y el sensor sonar-BERO, este sensor trabaja a través del tiempo de propagación del eco midiendo este intervalo entre la ejecución del impulso y la recepción.

En la figura 35 podemos observar el sensor de nivel por ultrasonido y su ficha técnica en la tabla 13. Figura 34. Medidores de nivel por ultrasonido.

Fuente. Www.omega.com/literature/transactions/transactions/VolIV.pdf Figura. 35. Sensor ultrasónico en su campo de acción.

Fuente. Autores.

Tabla13. Ficha tecnica sensor ultrasonico.

FABRICANTE SIEMENS

MODELO 3RG6232-3LS00

CODIGO G/021022

ALIMENTACION 20-30 VDC

TAMAÑO 5-30 Cm

RANGO 5cm – 10m

CONEXIONES

Fuente: Autores DIAGNOSTICO SENSOR ULTRASÓNICO: Después del proceso realizado se logró concluir que el sensor de ultrasonido SIEMENS BERO se encuentra funcionando perfectamente, su rango de medición es idóneo y opera según las especificaciones del fabricante, al mismo tiempo se precisa que su conectividad con el SONPROG funciona perfectamente en conjunto con el PC que registra y visualiza el proceso de nivel. 7.3 INTERFASE ULTRASÓNICO Este dispositivo es la complementación del sensor de ultrasonido siemens 3RG6232-3LS00, ver figura 36, posee software que controla las diferentes distancias de nivel del fluido, el SIEMENS SONPROG for Windows, ver figura 37,es un software capaz de registras los cambios de nivel que se encuentre en un rango entre 5cm y 10m y monitorearlos a través de un PC por conectividad RS232, además, permite definir los rangos de salida analógica y crear una gráfica dependiendo de las señales eléctricas del sensor (ascendente o descendente), esta unidad se alimenta de 24 VDC y suministra la misma cantidad de voltaje al sensor de ultrasonido. En la tabla 14 se pueden apreciar las especificaciones técnicas más importantes de la interface.

Figura 36. Interface ultrasónica.

Fuente. Autores. Tabla 14. Ficha técnica Interfase ultrasónica

FABRICANTE SIEMENS

MODELO SONPROG

CODIGO 3RX4000

ALIMENTACION 20-30 VDC

RANGO 5cm – 10m

CONEXIONES

Fuente. Autores Figura 37. Emulador del SONPROG

Fuente. Autores.

DIAGNOSTICO INTERFACE ULTRASÓNICA: Después del proceso transcurrido y de realizar múltiples pruebas con el fin de Solucionar los problemas presentados se pudo deducir con la mayor precisión posible que la INTERFACE ULTRASÓNICA SONPROG se encuentra en buen funcionamiento y perfecta para realizar las prácticas de nivel que se deseen efectuar, ver figura 38, igualmente, el software que lo controla esta actualizado y cumpliendo con los requerimiento del usuario, por lo tanto el dispositivo SONPROG cumple con las exigencias mínimas de uso y se puede utilizar en las practicas del módulo de instrumentación industrial. En la figura 39 y 40 se muestra el software empleado en las prácticas. Figura 38. Interfase ultrasónica en trabajo con el sensor ultrasónico.

Fuente. Autores.

Figura 39. Visualización del censado de la Interfase.

Fuente. Autores. Figura 40. Visualización del censado de la Interfase.

Fuente. Autores.

7.4 SENSOR CAPACITIVO DE PROXIMIDAD Este sensor es el encargado de detectar una aproximación sin necesidad del contacto físico hacia una superficie de localización, además, detecta materiales líquidos y solido no metálicos, cada dispositivo como tal posee un rango de medición variable, equipado con LEDs que indican la alimentación y la salida de este, al mismo tiempo, trabajan a través de un campo electroestático, este elemento es un sistema de control en serie constituido por una zona de sensado, oscilador, rectificador de señal, filtro, y una salida correspondiente, ver la figura 41. En la Figura 42 se ve la instalación de los sensores capacitivos dentro del banco de instrumentación y en la tabla 15 se muestra su ficha técnica. Figura 41. Vista interna sensor capacitivo

Fuente. Autores Figura 42. Sensores capacitivos en marcha.

Fuente. Autores.

Tabla 15. Ficha técnica sensor capacitivo de proximidad

FABRICANTE ELEKTRONISCHER

MODELO EFECTOR

CODIGO KI-3015-APKG

ALIMENTACION 10-36VDC

RANGO 3mm – 15m

CONEXIONES

Fuente. Autores DIAGNOSTICO SENSOR CAPACITIVO DE PROXIMIDAD Después del proceso realizado y corregir los problemas presentados, se pudo deducir con la mayor precisión posible, que el sensor CAPACITIVO DE PROXIMIDAD efector se encuentra funcionando y sensando según las especificaciones del fabricante, asimismo, el nivel de fluido es caracterizado por el sensor en granular y líquido, de esta manera precisamos que los sensores capacitivos se encuentran en buen estado y a distancias semejantes entre en límite del censado y el punto de referencia. 7.5 MOTOBOMBA ELÉCTRICA MDX-3 Son motores de empuje de fluidos (motobombas), figura 43, con densidades bajas que transportan y elevan los líquidos hasta alturas determinadas por el usuario, de forma vertical hasta 9 pies, conectado a 120 VAC maneja potencias entre los 67 y 126 watts, igualmente, comunica la fase de nivel con los recipientes de almacenamiento de fluido en un ciclo de llenado y vaciado dependiendo de los volúmenes deseados, aparte de su funcionamiento, el dispositivo está constituido por relleno de vidrio polipropileno e impulsado por un motor de base abierta con ventilador para disipar el calor generado por la potencia del proceso, en la tabla 16 está la ficha técnica de la motobomba.

Figura 43. Motobomba

Fuente. Autores. Tabla16. Ficha técnica motobomba

FABRICANTE MARCH

MODELO MDX-3

CODIGO 3117526

ALIMENTACION 115 VAC

RANGO 7 – 19 Feet

SALIDA 1.65 A

CONEXIONES

Fuente. Autores. DIAGNOSTICO MOTOBOMBA MDX-3: Se pudo concluir que las motobombas MARCH se encuentran funcionando y generan las potencias necesarias para la elaboración de las fases de nivel y caudal dependiendo los ciclos a seguir, es decir que cada una de estas desarrolla su respectiva función (vaciado y llenado) y permite que la etapa de nivel suministre las señales relativas a los sensores e interfaces involucradas en la solución de prácticas industriales.

7.6 PREACTUADOR

También llamado arrancador estático, es un dispositivo empleado para conectar o desconectar motores eléctricos restringiendo las corrientes de arranque y administrarlas en diferentes etapas de salida, ver figura 44 y tabla 17. Figura 44. Preactuador

Fuente. Autores Tabla 17. Ficha técnica Preactuador

FABRICANTE TURCK

MODELO MULTIMODUL

CODIGO MK73/R11/

ALIMENTACION 115 VAC

SALIDA 20 mA

CONEXIONES

Fuente. Autores

DIAGNOSTICO PREACTUADOR: Después realizar las mediciones pertinentes se concluyó que el Preactuador MULTIMODUL se encuentra dañado por lo tanto, no es conveniente utilizarlo para la intervención eléctrica de los motores (motobombas), este es utilizado para evitar que la conexión directa de 120Vac con el motor, por ello se realizó la conexión de las motobombas directamente al voltaje AC del laboratorio de electrónica con el consentimiento y supervisión del director del proyecto.

8. ETAPA Y MEDICIÓN DE PRESIÓN La presión es toda fuerza que se ejerce sobre una superficie u objeto y que se distribuye sobre ella, cuando sobre una superficie de área A se aplica una fuerza F de manera uniforme, en la figura 45 se muestra la etapa de presión del modulo de instrumentación, la presión P está dada por la ecuación:

Figura 45. Etapa de presión

Fuente: Autores. 8.1 FUNCIONAMIENTO ETAPA DE PRESIÓN. Consta de un funcionamiento preciso y corto con componentes externo que actúan en el suministro de aire y en el vaciado de instrumentos almacenadores de gases (compresores, botellas y cilindros de gases no tóxicos). El Switch de presión es de tipo ON/OFF y maneja salidas digitales que son utilizadas para alarmas por alto o por bajo, el regulador y el transductor de presión absoluta controlan de forma mecánica y electrónica respectivamente la entrada del aire del compresor a la etapa de presión visualizando estas variable mediante un manómetro de caratula de 0 a 200 psi, esta parte solo es utilizada para la presión de elementos gaseosos, en la figura 46 se muestra el plano de conexión de la etapa de presión.

La presión ejercida a través del compresor de aire utilizada para probar su funcionamiento permite que los dispositivos que involucran esta etapa suministren los datos obtenidos de forma analógica con señales eléctricas de 4 a 20 mA (transductor de presión absoluta) o por salidas digitales ON/FF por altos o por bajos (Switch de presión), sin embargo, el transmisor de presión diferencial no se utiliza para la etapa de presión, debido a que se utilizada para medir flujo por el método de placa orificio del instrumento. Figura 46. Plano etapa de presión

Fuente. Autores 8.2 REGULADOR DE PRESIÓN Es un dispositivo mecánicos, ver figura 47, encargado de transformar la presión procedente de elementos externos (compresor o botellas), y adecuarla a valores requeridos por dispositivos de visualización (manómetros); además, ofrecen resoluciones y control para los rangos de presión de entrada de los fluidos, esta

resolución es el número de vueltas del regulador para ajustar la presión de consigna más baja a la más alta, los componentes del regulador son: Vástago: La rosca de paso fino permite un ajuste preciso del muelle de baja

actuación.

Placa tope: Placa de seguridad que protege el diafragma de los excesos y cambios bruscos de presión.

Diafragma corrugado: El diafragma totalmente metálico actúa como un sensor

entre la presión de entrada y el rango del muelle, por su diseño corrugado se garantiza una mayor sensibilidad y una vida más prolongada.

Filtro de entrada de malla: Evita que las partículas del aire, puedan dañar los

elementos internos del regulador. Muelle de regulación: Al girar el vástago se comprime el muelle y se separa el

obturador de la placa tope aumentando la presión de salida. Tapa de dos piezas: Este diseño de tapa ajusta la tuerca sobre el cierre del

diafragma, evitando dañarlo por torsión. Obturador: Es quien realiza la función de paso de fluido y puede actuar en la

función de su propio eje o generando un movimiento rotativo. Amortiguamiento del obturador: Mantiene el obturador en buenas condiciones

evitando vibraciones y resonancias. Mecanismo de sensor de pistón: Se utilizan para presiones superiores a la

capacidad de los diafragmas, resistiendo daños causados por picos de presión.

En la figura 48 se representa el regulador utilizado en el modulo. Los venteos permiten aliviar el exceso de presión de salida a través de la placa tope incluyendo una conexión y un cierre del vástago en la tapa del cuerpo para permitir la monitorización del diafragma o del pistón, permitiendo que los fluidos peligrosos puedan ser conducidos en caso de ser venteados; todo esto equivale a un auto-venteo y un venteo conducido.

Figura 47. Regulador de presión.

Fuente: http://www.sapiensman.com/neumatica/neumatica23.htm Figura 48. Regulador de presión módulo de instrumentación.

Fuente. Autores. DIAGNOSTICO REGULADOR DE PRESIÓN: Después del proceso transcurrido y de realizar múltiples pruebas con el fin de Solucionar posibles problemas, se pudo deducir que el regulador de presión se encuentra buen estado, sin embargo, no garantiza el flujo de aire de forma idónea debido al desgaste en que se encuentra el tornillo de ajuste, por tal razón, lo más conveniente sería cambiarlo para que al momento de ponerlo en práctica nos permita transitar el aire deseado, además, es necesario cambiar la válvula

continua al mismo por que no se encuentra realizado las funciones de apertura y cierre correctos

8.3 MANOMETRO DE CARATULA Es un instrumento de medición directa que compara la presión con la fuerza ejercida por el líquido de densidad conocida, utiliza como elemento sensible un tubo metálico curvado, un extremo de este está cerrado y la presión a medir se aplica por el otro extremo, a medida que la presión aumenta el tubo tiende a enderezarse y posteriormente mueve la aguja en un rango no superior a 200 PSI. En la figura 49 representamos el manómetro de glicerina utilizado en el módulo y en la tabla 18 las especificaciones técnicas más importantes. Figura 49. Manómetro.

Fuente. Autores. Tabla 18. Ficha técnica manómetro

FABRICANTE HAENNI

MODELO BAR KI 1.6

CODIGO US Pat 3.921.455

CONEXIONES Directa por Rosca

Fuente. Autores

DIAGNOSTICO MANÓMETRO DE CARATULA: Después de realizar la calibración del instrumentos se concluyó que el manómetro de caratula se encuentra funcionando correctamente y capacitado para registrar las presiones de aires involucradas, las practicas a realizar no deben superar los 200 PSI.

8.4 TRANSDUCTOR DE PRESIÓN ABSOLUTA Es un transmisor de presión de aire, ver figura 50, de mediciones relacionados con el 0 absoluto, tiene una impedancia de carga de 0.5 KΩ, que domina un rango de trabajo de 10 bar a condiciones ambientales de 0 a 60 °C y un máximo del 80% de la RH (Humedad Relativa), este es alimentado por la fuente de 24VDC y maneja salidas de corriente en un rango de 4 a 20 mA. Es un medidor de presión de conexión de tres hilos (azul, rojo y verde) conectados así como se especifica en la ficha técnica del instrumento. (Ver tabla 19) Figura 50. Transmisor de presión absoluta

Fuente. Autores.

Tabla 19. Ficha técnica transmisor de presión.

FABRICANTE FINE TEK

MODELO IP65

CODIGO EC-1510-010G-2U-D-5

SALIDA 4 – 20 Ma

RANGO 0 – 10 BAR

CONEXIONES ROJO SALIDA +

VERDE GR

AZUL SALIDA -

Fuente: Autores DIAGNOSTICO TRANSDUCTOR DE PRESIÓN ABSOLUTA Después del realizar las pruebas pertinentes con fuentes de aire externas (compresor) a diferentes rangos de presión variándolas con el regulador ubicado en la apertura de la etapa, se dedujo que el transductor de presión diferencial FINE TEK se encuentra funcionando correctamente y envía las salidas análogas correspondientes a los estados de presión de 4 – 20 mA, la medición de corriente se debe hacer en serie con el voltaje de alimentación del dispositivo, ver figura 51. Figura 51. Medición en serie de corriente y voltaje.

Fuente. Autores.

8.5 SWITCH DE PRESIÓN DE AIRE Es un interruptor de presión de aire ON/OFF que contiene un contacto de cambio de señal digital de alarmas por altos o bajos dependiendo del rango especificado por el fabricante, ver figura 53 y tabla 20.

Figura 52. Switch de presión.

Fuente. Autores. Tabla 20. Ficha técnica Switch de control de presión.

FABRICANTE WHITMAN CONTROLS

MODELO J205G-2S-F12L24

ALIMENTACIÓN 0 – 24 VDC

SALIDA 4 – 20 mA

CONEXIONES 3 HILOS

Fuente. Autores. DIAGNOSTICO SWITCH DE PRESIÓN DIFERENCIAL Después del proceso transcurrido y de realizar múltiples pruebas con el fin de Solucionar problemas posibles, se dedujo que el Switch de presión diferencial está funcionando de forma adecuada y se dispara en rangos de 2 a 20 PSI por tal motivo se puede utilizar como elemento de alarmas de seguridad y como activación de pulsos para circuitos electrónicos.

9. ETAPA Y MEDICIÓN DE FLUJO

El flujo o caudal de un elemento es la cantidad de volumen por unidad de tiempo, se expresa de la siguiente manera:

9.1 FUNCIONAMIENTO ETAPA DE FLUJO Es un procedimiento dirigido por motobombas que transportan el agua a través de la tubería que componen la etapa. Este procedimiento es registrado a través de un monitor de flujo que trabaja en conjunto con un sensor que detecta el fluido y acciona sus salidas tipo Relé a través de Switch con temporizadores que actúan después de alimentar con voltaje el monitor, al mismo tiempo, la placa orificio del transmisor de flujo de presión diferencial registra el cambio de fluido transmitiendo señales eléctricas de 4 a 20 mA, el monitor trabaja con señales de salida eléctricas que activan el sistema de Switch como se observa en la figura 53. Figura 53. Plano etapa de flujo

Fuente. Autores

9.2 MONITOR FLUJO DE AGUA Este monitor es energizado mediante un voltaje de 0 a 24 VDC y con configuración especial, es capacitado para resistir y trabajar a 120 VAC, su funcionamiento depende de un sensor ubicado en la tubería del sistema de flujo siendo el complemento idóneo, para la recolección de datos mediante switcheo que se produce cuando se energiza el relé dependiendo de la presencia o ausencia de flujo, este registro depende de un temporizador de máximo 30 segundo para la recolección de variables después de aplicar y encender con voltaje el monitor. En la figura 54 se puede apreciar el monitor de flujo presente en el banco de instrumentación y en la tabla 21 sus especificaciones técnicas. Figura 54. Monitor de flujo de agua

Fuente. Autores. Tabla 21. Ficha técnica monitor de flujo de agua

FABRICANTE ELECTRONIC AUSWERTEELEKTRONIK

MODELO VS0100

CODIGO VZ – 31

ALIMENTACION 0 - 24 VDC; 220 VAC/ 50Hz

CONEXIONES

Fuente. Autores.

DIAGNOSTICO MONITOR FLUJO DE AGUA Después del proceso transcurrido y de realizar múltiples pruebas con el fin de Solucionar problemas posibles, se pudo deducir que el monitor de flujo de agua está capacitado para el registro de flujo tomado directamente del sensor ubicado en la tubería, al mismo tiempo, controla las medidas de caudal mediante RELES que activan y desactivan el Switch para garantizar que la etapa funcione correctamente, este proceso es visualizado mediante un LED indicador ubicado en la parte frontal del monitor. (Ver figura 55) Figura 55. Monitor de flujo de agua en funcionamiento.

Fuente. Autores. 9.3 MANÓMETRO DE CARATULA Aclaramos que para el diagnóstico de la etapa de flujo tuvo que utilizar el manómetro de la etapa de presión para desarrollar el proceso y lograr dictaminar los demás elementos que la componen, debido a la ausencia de este instrumento. 9.4 ELECTRO-VÁLVULA Es una válvula capaz de cerrarse y abrirse dependiendo los impulsos eléctricos a través de un campo electromagnético de la bobina que lo compone, además, esta válvula permite o no el paso de fluido, de líquidos a través de un control programado por un PLC dirigiendo no solo la etapa de flujo sino controlando el nivel de un recipiente por medio del ciclo de control programado, ver la figura 56 y la tabla 22.

Figura 56. Solenoide.

Fuente. Autores. Tabla 22. Ficha técnica solenoide

FABRICANTE Automatic Switch co

MODELO 8215G33

CODIGO 302361

ALIMENTACION 0 a 24 VDC

CONEXIONES ¾ NPT

Fuente. Autores. DIAGNOSTICO ELECTROVÁLVULA Después del proceso transcurrido y de realizar múltiples pruebas que involucraron algunos elementos de la etapa de flujo (motobombas, válvulas, medidor de presión diferencial, etc) con el fin de encontrar posibles problemas, se pudo deducir que el solenoide no está cumpliendo con sus funciones de apertura y cierre de la válvula interna debido a un desgaste en el obturador (envoltura de plástico interna que al controla el paso del fluido al energizarse la bobina) por lo tanto, la electroválvula no desarrolla la función deseada en los puntos de apertura o cierre, llegando a la conclusión que este dispositivo se encuentra en un funcionamiento erróneo y no es apto para su utilización en procesos relacionados con esta etapa.

9.5 TRANSMISOR DE PRESIÓN DIFERENCIAL Es un transmisor de flujo de 4 a 20mA con placa de orifico y tomas de presión diferencial con capacidad de 2000 PSI y con un rango de con un rango de 14 Mpa/140 Kg/cm2, contiene una potencia máxima de 0.74 watts, opera de 45°C a 80°C (temperatura ambiente) con un rango de humedad relativa de 0 – 100%; maneja una impedancia de salida que opera en un rango de salida de 4 a 20 mA, representado en la figura 57 y en la tabla 23 se pueden apreciar . Por ser un transmisor analógico económico traen una configuración establecida exclusivamente para su funcionamiento, dependiendo los requerimientos deseados por el operario está capacitado para resistir al fuego y a zonas altamente húmedas. Figura 57. Transmisor de presión diferencial FOXBORO

Fuente: Autores.

Tabla 23. Ficha técnica transmisor de presión diferencial.

FABRICANTE FOXBORO

MODELO 843DP-H2I

CODIGO 5236348

ALIMENTACION 12.5 - 36 VDC

SALIDA 4 – 20mA

CONEXIONES

Fuente: Autores DIAGNOSTICO TRANSMISOR DE PRESIÓN DIFERENCIAL Después del proceso transcurrido y de realizar múltiples pruebas con el fin de Solucionar problemas presentados se dedujo que el transmisor de flujo basado en medidor de presión diferencial se encuentra funcionando perfectamente y su estado es apropiado para el uso de prácticas. Las pruebas realizadas combinaron específicamente las etapas de NIVEL y FLUJO respectivamente, además, por poseer salida análogas de corriente de 4 a 20 mA y su conexión es de tres hilos se debe seguir la configuración expuesta en la figura 51 para extraer los datos de salida conectando el voltaje con el Ampermetro en serie con las salidas del sensor. Se le realizó mantenimiento preventivo a la tubería de ¾ galvanizada que se encuentra en el módulo de instrumentación industrial por poseer suciedad y ocasionar taponamientos en la misma evitando el flujo constante de líquido. El transmisor de presión diferencial posee dos potenciómetros de precisión para calibrar los rangos de medición de flujo y presión deseados, todo esto lo podemos observar en la anterior figura, sin embargo las salidas de corriente no son tan precisas y se encuentra en rangos de 5 a 19 mA.

10. DIAGNOSTICO FINAL La actualidad del banco de instrumentación industrial está determinada de acuerdo al dictamen que se realizó en forma individual de cada etapa del mismo, así mismo, en la siguiente tabla se muestra un inventario que se realizó de cada dispositivo y su estado de funcionamiento donde “B” corresponde a un buen estado y “M” a un mal estado, e “I” a un estado incierto, a continuación se presenta dicho inventario, tabla 24, el estado en el que se encuentra cada elemento, descripción, y la cantidad de unidades presentes en el banco de instrumentación industrial por cada uno de ellos. Tabla 24. INVENTARIO.

Fuente. Autores.

ITEM NOMBRE CANT DESCRIPCIÓN ESTADO

B M I

1 PLC 1 S7-300 X

2 REGULADOR DE PRESIÓN 1 VALVULA

MANORREDUCTORA

X

3 MANOMETRO DE

CARATULA

1 0-200 psi X

4 MONITOR DE FLUJO DE

AGUA

1 VS0100 X

5 INTERFASE

ULTRASONICO

1 SIEMENS SONPROG X

6 MONITOR DE VELOCIDAD 1 TURCK MULTISAFE X

7 CONTROL DE VELOCIDAD 1 POTENCIOMETRO X

8 INDICADOR DE

VELOCIDAD

1 LINE SEIKI X

Continuación tabla 24 (INVENTARIO).

Fuente. Autores.

9 CONTROLADOR DE PESO 1 ALPHA X

10 CONTROLADOR DE

TEMPERATURA

1 TRANSMATION 2800 X

11 INDICADOR DE TEMPERATURA 1 SHIMADEN SR71 X

12 PREACTUADOR 1 MULTIMCDUL X

13 TOMAS DE CORRIENTE 3 3x2 A 110 V X

14 TANQUES O RECIPIENTES 2 ACRILICO, METAL. X

15 BOMBA DE AGUA 2 MARCH MFG-INC; modelo

MDX-3, AC-3C

X

16 SWITCH 9 S.W. X

17 MOTOR DE D.C. 1 GENERAL ELECTRIC X

18 MEDIDOR DE VIBRACION 1 METRIX X

19 VALVULAS 5 2 azules, 2 rojas y 1 negra. X

20 HOROMETRO 1 TIEMPO DE TRABAJO X

21 SUPRESOR DE PICOS 1 MULTIPLE PHASE SURGE

PROTECTION DEVICE

X

22 TRANSDUCTOR DE PRESIÓN

ABSOLUTA

1 FINE TEK X

23 TRANSDUCTOR DE PRESIÓN

DIFERENCIAL

1 FOXBORO X

24 SENSOR ULTRASONICO DE

NIVEL

1 3RG6232-3LS00 SIEMENS X

Continuación tabla 24 (INVENTARIO).

Fuente. Autores. En el diagnóstico del módulo de instrumentación industrial se realizó un estudio a cada elemento y al modo de conexión de cada uno de ellos, en la figura 58, y 59 se muestra la forma como estaba conectado el banco de instrumentación industrial antes de realizar en análisis respectivo a cada etapa, partiendo de esto se ubicó cada cable en su respectiva posición en las regletas de voltaje AC del módulo y posteriormente se conectaron todos los elementos que trabajaban con voltaje DC con la ayuda de fuentes externas de 24 VDC.

25 TRANSMISOR INFRARROJO DE

TEMPERATURA

1 WATLOW IR JUNIOR X

26 SENSORES INDUCTIVOS DE

PROXIMIDAD

2 SIEMENS BERO X

27 SENSOR DE CARGA 1 TIPO CELDA

SENSORTRONICS

X

28 SOLENOIDE 1 X

29 VOLTMETRO ANALOGOS 1 VOLTIOS X

30 AMPERMETRO

ANALOGO

1 AMPERIO X

31 SENSORES DE NIVEL 2 CAPACITIVOS EFECTOR X

32 CONTACTOR 1 TELEMECANIQUE X

33 TERMOCUPLAS 2 J, K. X

34 RESISTENCIA DE CALOR 1 HORNO X

35 MANÓMETRO DE FLUJO X NO HAY

36 SWITCH DE PRESIÓN

DIFERENCIAL

1 WHITMAN CONTROLS X

A pesar que el PLC S7-300 del banco de instrumentación contiene una fuente de D.C. que nos brinda un voltaje de salida de 0 a 24 VDC inmune al ruido y es recomendable utilizarlo solamente para el uso del PLC. Figura 58. Banco de instrumentación industrial.

Fuente. Autores. Figura 59. Banco de instrumentación industrial.

Fuente. Autores.

En el dictamen realizado existen elementos que no fueron incluidos en el análisis individual de cada etapa y que se explicarán de forma rápida a continuación: El indicador controlador de 4 a 20 mA enciende de forma correcta pero no realiza la indicación de las señales análogas tomadas de los diferentes equipos del módulo a través de su bornes de entrada, en la figura 60, se muestra el indicador prendido con una medición estándar que visualiza cada vez que se encienda. Figura 60. Indicador controlador.

Fuente. Autores. El Voltmetro y Ampermetro ubicado en la parte izquierda del banco de instrumentación industrial muestran analógicamente los consumos de voltaje y corriente respectivamente, del modulo dependiendo la etapa que se esté manipulando el supresos de picos (ver figura 62 y tabla 25), es el instrumento almacenador de energía por que contiene 3 condensadores que permiten la conexión bifásica y hasta trifásica del módulo. En él se encuentran 3 FASES, 1 NEUTRO y una TIERRA, elimina los voltajes de rizado o voltajes picos presentes en la entrada de voltaje alterna. Para finalizar el dictamen es necesario decir que de los 36 elementos presentes en el módulo de instrumentación 4 no funcionan en su totalidad, 2 se encuentran sin ajustar y sus señales análogas de salida no son las adecuadas por tal motivo se puede deducir que el 83.3% del banco de instrumentación industrial se encuentra funcionando correctamente y listo para la realización de prácticas de instrumentación. Es recomendable cambiar los elementos en mal o regular estado para su perfecto funcionamiento.

Figura 61. Voltámetro y Amperímetro.

Fuente. Autores. En la figura anterior el voltmetro visualiza los valores del tensión del modulo de instrumentación industrial, y el Ampermetro no indica ningún tipo de medida a pesar que si se alimenta de voltaje de 120 VAC de la misma forma que lo hace el voltmetro. Se realizaron las pruebas pertinentes con el multímetro y se ajustaron sus rangos de medida con los potenciómetros que se encuentra en la parte inferior derechas de cada elemento. Figura 62. Supresor de picos.

Fuente. Autores.

Tabla 25. Ficha técnica supresor de picos.

FABRICANTE EFI ELECTRONICS

MODELO lineMaster MBP

CODIGO 8270-1008E

ALIMENTACION 120 / 208 Y, 50 / 60 Hz

CONEXIONES

Fuente. Autores

11. CONCLUSIONES

Realizado el dictamen del módulo de instrumentación industrial basada en el PLC S7-300, los Autores de este proyecto partiendo de la solución de incógnitas y compresión de cada uno de los elementos que componen el banco, llegaron a la redacción de las siguientes conclusiones:

El diagnóstico del módulo de instrumentación industrial fue basado en las diferentes pruebas realizadas a cada uno de los dispositivos que componen el modulo, la obtención y análisis de la documentación fue la principal ayuda para la compresión de su funcionamiento.

La creación de los planos de apoyo de cada una de las etapas indicaron la conectividad de cada uno de los elementos entre sí.

La comprensión del funcionamiento de cada dispositivo electrónico o mecánico, se logro con una serie de tablas o fichas técnicas de cada dispositivo en las que se explica el origen, tipo, modelo del elemento junto con sus características técnicas (alimentación, salidas, rango de medición, conexionado, etc.).

Se entendió satisfactoriamente el conexionado de cada uno de los dispositivos industriales ya que existían algunos sensores y actuadores que se encontraban en conexión diferente a las especificadas por el fabricante.

Con la elaboración de este proyecto se satisficieron todas las dudas e incertidumbres que tiene todo estudiante al momento de la manipulación de cualquier elemento de tipo industrial, además, se permitió el análisis y funcionamiento de cada dispositivo del módulo adquiriendo un conocimiento profundo acerca del área de instrumentación, motivo por el cual se implementó y se puso en funcionamiento más de un 80% del módulo.

12. BIBLIOGRAFÍA

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[9] http://www.clrwtr.com/PDF/TURCK/TURCK-Switching-Amplifiers.pdf [10] http://www.ing.unlp.edu.ar/cys/DI/termocuplas.pdf

[11]http://www.educaplus.org/gases/con_presión.html [12] http://iom.invensys.com/EN/Pages/Foxboro.aspx [13]http://www.mes-sigma.net/Cursos/images/Sensores%20Capacitivos.pdf [14]http://www.plccenter.com/en-US/Buy/SIEMENS/3RG62323LS00 [15] http://www.proz.com/ [16] http://www.hydrotrol.com/?sec=catalogo&cat=94_partes_electricas