DISEÑO DE PROTECCION Y CONTROL DE BOMBAS DE DRENAJE PARA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS

DISEÑO DE PROTECCION Y CONTROL DE BOMBAS DE DRENAJE PARA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS

JULIAN DAVID DUQUE HURTADO

INSTITUCION UNIVERSITARIA PASCUALBRAVO

FACULTAD DE INGIENERIA

DEPARTAMENTO ELECTRICA Y AFINES

MEDELLIN

2018

DISEÑO DE PROTECCION Y CONTROL DE BOMBAS DE DRENAJE PARA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS

JULIAN DAVID DUQUE HURTADO

Trabajo de grado para optar al titulo de Tecnólogo en Eléctrica

Asesora

Karen Lemmel Velez

Ingeniera

INSTITUCION UNIVERSITARIA PASCUALBRAVO

FACULTAD DE INGIENERIA

DEPARTAMENTO ELECTRICA Y AFINES

MEDELLIN

2018

Tabla de contenido

Introducción        4

Identificación y descripción del problema        5

Justificación        6

Objetivos        7

General        7

Específicos        7

Referentes Teóricos        8

Descripción Técnica del Proyecto        10

Resultado de la Propuesta        11

Metodología        12

Recursos        13

Cronograma de Actividades        13

Introducción

Actualmente una de las grandes necesidades de la industria es la automatización de procesos que se repiten o realizan día a día en las en las empresas, en cualquier sector del área productiva, ya sea generación de energía eléctrica, líneas de producción de partes de automóviles, fabricación de electrodomésticos, o líneas de producción del sector textil, etc.

En cualquiera de estos ejemplos se encontrarán, procesos o subprocesos que implicaran siempre un diseño automatizado o se podrán automatizar de acuerdo a como avance la industria en el sector, los avances tecnológicos, o la observación aguda de los profesionales en el asunto que se atreven a realizar un diseño de control automatizado. Por ende, se hace necesario que existan ejemplos como el presente trabajo de grado que, aunque, sencillo, representa una de las necesidades mas reiteradas y repetidas en las industrias en cualquier nivel de los que se ha mencionado antes, que para este caso es la automatización de motores eléctricos para que realicen un trabajo determinado. Para este caso es el de drenar un liquido x de un tanque de una profundidad determinada que se llena a una velocidad que depende de la descarga de dicho líquido, para luego llevarlo otro proceso.

Este trabajo además de presentar un ejercicio de programación en una plataforma de Siemens, también pretende mostrar como se realiza el esquema de protección de dichos motores a automatizar teniendo en cuenta la coordinación de las protecciones eléctricas, el esquema de conexión a tierra y los cálculos correspondientes para dicho trabajo.

En resumen, se desea presentar un proyecto de automatización industrial en el formato y con las normas respectivas que exige la industria hoy en día, ello incluye planos del sistema de control y de potencia, código de programación del PLC, memorias de cálculos, manual de uso, cotización de equipos, y presentación del proyecto.  

Identificación y descripción del problema

Se tiene un pozo de vertimiento de aguas residuales del acueducto municipal del pueblo que no se encuentra automatizado y hasta el momento se ha operado de manera manual. Lo que obliga a la empresa a tener un operario o varios, pendientes del nivel del pozo gran parte del día y la noche, cuándo el pozo llega a un nivel establecido el operario enciende las bombas de drenaje que considere necesarias según el nivel del pozo, después el líquido es bombeado a un tanque, que en este caso es de lodos activados, después de un tiempo se apagan hasta que el operario vuelva a considerar pertinente su encendido, como ya se ha mencionado antes según el nivel del líquido en el pozo.

Esto representa un alto costo tanto en recursos humanos como energéticos; debido a la presencia constante de un operario en esa parte del proceso, que en este caso esta pendiente del nivel del tanque y la operación de las bombas. Y energéticos pues la mayoría de las veces se encienden las tres bombas lo que provoca un consumo excesivo de potencia. Cuando bien el trabajo lo podría realizar una o dos bombas y no siempre las tres, la solución para evitar el excesivo consumo se puede hallar en el factor de servicio, ósea la cantidad de bombas encendidas, que se determina por la velocidad con que el pozo se llena ósea el caudal.

La solución para lograr eficiencia de este proceso en la planta de tratamiento de agua, se obtendrá mediante la automatización. Primero realizando la programación de un control automático para los tres motores que constituyen las bombas, usando una plataforma de programación como Logo Soft o Tia Portal, para los autómatas programables o PLC de Siemens, usando el lenguaje de programación Ladder.

Dicho esto, cabe preguntarse lo siguiente; ¿Cómo desarrollar la programación del control propuesto; teniendo en cuenta las condiciones del proceso descrito?, ¿Con que criterios se deben definir los componentes para el montaje del control?, ¿Qué criterios se deben usar para proteger el sistema eléctricamente?, ¿Qué tipo de mantenimiento, correctivo, preventivo o predictivo se realiza para este tipo de montajes?, ¿Que normas aplican y son utilizadas para este tipo de montajes eléctricos, en cualquiera de sus fases; diseño de control, dibujo de planos y montaje?

Justificación

La automatización es uno de los campos en la industria más requeridos en la actualidad debido a las soluciones que puede brindar en el campo de recursos humanos y gestión energética, además de la precisión que puede dar en ciertos procesos, sin mencionar el aumento de productividad al que se puede llegar en una fabrica o empresa que funcione con alguno de sus procesos automatizados, para el presente caso se realizara la automatización de un proceso común en cualquier industria que es el control de motores, para usar en un sistema de drenado, usando un PLC. Lo interesante en este punto es lo que el presente trabajo, como ejemplo práctico de programación e implementación de protecciones eléctricas en una solución automatizada de control para una planta de tratamiento de agua.

Este trabajo brindara entonces soluciones de corte teórico y práctico, que van desde la programación en PLC especialmente de Siemens; en aspectos como el lenguaje de programación, funciones especiales de programación, conexión PLC - Entorno de programación con el software del fabricante. Y todo lo que puede comprender él trabajo con autómatas programables.

Incluyendo lo anterior, también, juega un papel importante el tema de las protecciones eléctricas, ya que es bien sabida su función de seguridad tanto para las personas como para los equipos eléctricos, por ende, es importante incluir, en este trabajo, la implementación de de un sistema de protecciones eléctricas para dicho montaje.  En la etapa de potencia y control. Se incluirán y estudiaran los tipos de esquemas de conexión a tierra (ECT) mas utilizados para este tipo de montajes y como se selecciona y se coordinan las protecciones eléctricas para los motores en cuestión.

Para terminar el motivo de la investigación y el trabajo a realizar es verificar en primera instancia el estado del arte sobre estos ejemplos de control y el tipo de soluciones a las que se han llegado, también realizar una descripción ya sea en aspectos técnicos o prácticos que puedan llegar a presentarse cuando se enfrenta al este tipo de montajes eléctricos. Para finalizar se desea lograr un: “Diseño de Protección y Control de Bombas de Drenaje para Planta de Tratamiento de Agua” para cualquier empresa; esto por su puesto incluiría, recomendaciones de mantenimiento, planos eléctricos del control, programación y cálculo de protecciones eléctricas, presupuestos y todo lo tocante a realizar en un proyecto a nivel industrial y empresarial.

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