Diseño de un modelo con PLC y HMI automatizados para el control de sistemas de refrigeración de aires acondicionados

 Diseño de un modelo con PLC y HMI automatizados para el control de sistemas de refrigeración de aires acondicionados  

  Universidad Técnica Luis Vargas Torres (UTELVT), Esmeraldas - Ecuador

Abstract- In this work, industrial automation is developed, which is a set of techniques based on systems capable of receiving information about the process on which they act, performing analysis actions, organizing and controlling them appropriately with the objective of optimizing production resources, such as This is the case applied in air conditioners. The simplicity of having a model for intelligent automation allows us to have a very useful tool to develop projects focused on saving electric energy and caring for the environment. With the preparation of this investigation. It presents an option to save energy in pneumatics, which uses compressed air as fluid. Compressed air refers to a technology or technical application that makes use of air that has been subjected to pressure by means of a compressor, which sucks air at atmospheric pressure and compresses it to a higher pressure. Electric motors are the largest consumers of electricity in industry and commerce. Almost half of the electric power used and about two thirds of that used in the industry is consumed by electric motors.

Index Terms. – automation, air conditioners.

Resumen- En este trabajo se desenvuelve la automatización industrial que es un conjunto de técnicas basadas en sistemas capaces de recibir información del proceso sobre el cual actúan, realizar acciones de análisis, organizarlas y controlarlas apropiadamente con el objetivo de optimizar los recursos de producción, como este el caso aplicados en los aires acondicionados. La simplicidad de tener un modelo para realizar una automatización inteligente permite contar con una herramienta muy útil para desarrollar proyectos enfocados al ahorro de energía eléctrica y al cuidado del medio ambiente. Con la elaboración de esta investigación. Se presenta una opción de ahorrar energía en la neumática, que utiliza el aire comprimido como fluido. El aire comprimido se refiere a una tecnología o aplicación técnica que hace uso de aire que ha sido sometido a presión por medio de un compresor, que aspira aire a la presión atmosférica y lo comprime a una presión más elevada. Los motores eléctricos son los mayores consumidores de electricidad en la industria y en el comercio. Casi la mitad de la energía eléctrica usada y cerca de las dos terceras partes de la utilizada en la industria es consumida por motores eléctricos.  

Palabras claves. –automatización, aires acondicionados. 

E

1. introducción

L aire comprimido es utilizado ampliamente en la industria, desde los pequeños talleres de maquinado hasta los grandes complejos industriales. En muchos casos, el aire comprimido es indispensable al grado que la planta no puede operar sin él. Los sistemas de aire comprimido pueden variar ampliamente en tamaño. En muchas plantas industriales los compresores de aire son los mayores consumidores de electricidad, y, por tanto, las ineficiencias en el sistema de aire comprimido resultan muy costosas. Sin embargo, el personal que utiliza el aire comprimido tiende a pensar que el mismo tiene poco valor; y así, por pensar que se trata de simple aire, por la prácticamente nula peligrosidad de un escape o fuga, es muy frecuente que no se le preste atención a su ahorro y uso adecuado. El mejoramiento de la eficiencia energética en estos sistemas puede permitir una reducción del 20 al 50 % del consumo de electricidad de los mismos, lo cual puede significar miles o cientos de miles de quetzales de ahorros potenciales anuales. Un sistema de aire comprimido bien operado ahorra energía, reduce el mantenimiento, disminuye las interrupciones productivas, incrementa la productividad y mejora la calidad.  

En consecuencia, es necesario encontrar un método de reducción del consumo de energía de las máquinas, con el fin de reducir los costos para evitar que éstas se eleven demasiado y lograr la reducción de la demanda eléctrica de la instalación. Ecuador tendría que tener un fuerte compromiso con el medio ambiente y el uso racional y eficiente de la energía eléctrica,  como en México donde han establecido una Ley General de Cambio Climático (LGCC), misma que en el artículo segundo traza como meta la reducción de un 30% de la emisión de Gases de Efecto Invernadero para el año 2020 (Honorable Congreso de la Unión 2012), este compromiso es ratificado durante la Quinta Comunicación Nacional ante la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático (Comisión Intersecretarial de Cambio Climático 2012) en 2012. El objetivo es presentar un modelo de automatización utilizando PLC y HMI para la aplicación con la finalidad de promover el desarrollo tecnológico, el ahorro de energía eléctrica y cuidado del medio ambiente.

1. Sistemas de refrigeración

 El sistema de refrigeración se puede definir como la extracción de calor de una sustancia o espacio produciendo en ella una temperatura inferior a la de sus alrededores. El enfriamiento se efectúa por la evaporación del líquido refrigerante en un intercambiador de calor denominado evaporador. (FAIRES, Virgil. 1993. Pág. 220)

La sustancia de trabajo usada en sistemas de refrigeración por absorción, en el caso de los ciclos de absorción se basan físicamente en la capacidad de absorber calor que tienen algunas sustancias, tales como el agua y algunas sales como el bromuro de litio, al disolver, en fase líquida, vapores de otras sustancias tales como el amoníaco y el agua, respectivamente. (BUENAÑO, L. 2010. Pág. 25)

Enfocándose en los diferentes tipos de refrigeración, se hablará en uno en especial, el aire acondicionado es la técnica para controlar los factores que afectan las condiciones físicas y químicas de la atmósfera dentro de cualquier espacio destinado a ocuparse por personas pasa su comodidad o bien para realizar procesos industriales. Los sistemas de enfriamiento de estos operan normalmente con temperaturas que van desde +15°C a +2°C (59°F a 35. 6°F). Aun cuando en algunos casos existe una disminución de temperaturas hasta los 0 °C (32°F), en este proceso nunca se presenta cambio de estado en la sustancia que se maneja y solamente se elimina calor sensible.

Los niveles de temperatura de este proceso comprenden valores ligeramente superiores de los 0°C a -18°C (32°F a -0.4°F) aproximadamente. En este proceso si existe cambio físico y lógicamente eliminación de calor latente. Este proceso se utiliza para la conservación de productos llevando a cabo los 8 procedimientos adecuados, se pueden mantener estos productos de 2 semanas hasta 1 mes aproximadamente. Es utilizado ampliamente en instalaciones domésticas, comerciales y de investigación.

Este proceso opera entre -18°C y -40°C (-0.4°F y -40°F) y en este proceso también existe cambio de estado en la sustancia y también se elimina calor latente. No obstante, en algunos casos solo se elimina calor sensible, por ejemplo, cuando se conserva la carne congelada en la transportación. Su principal utilidad es el área comercial, industrial y de investigación. El periodo de conservación va desde 1 mes hasta 1 año, dependiendo del producto y que procedimientos se empleen.

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