Automatización y control: automatización del proceso de generación de vapor en la planta piloto de la Universidad Autónoma de Bucaramanga a través de un sistema de control distribuido Delta V

En la facultad de Ingenierías Fisicomecánicas de la UNAB, se encuentra el laboratorio de planta piloto, el cual tiene como finalidad el diseño y desarrollo de experiencias en las áreas de termodinámica, mecánica de fluidos y transferencia de calor. El presente proyecto se basó en la automatización d...

Full description

Autores:
Osorio Hernández, Juan Elam
Tipo de recurso:
Trabajo de grado de pregrado
Fecha de publicación:
2014
Institución:
Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNAB
Repositorio:
Repositorio UNAB
Idioma:
spa
OAI Identifier:
oai:repository.unab.edu.co:20.500.12749/1581
Acceso en línea:
http://hdl.handle.net/20.500.12749/1581
Palabra clave:
Universidad Autónoma de Bucaramanga UNAB
Mechatronic engineering
Industrial processes
Automation
Investigations
Analysis
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description En la facultad de Ingenierías Fisicomecánicas de la UNAB, se encuentra el laboratorio de planta piloto, el cual tiene como finalidad el diseño y desarrollo de experiencias en las áreas de termodinámica, mecánica de fluidos y transferencia de calor. El presente proyecto se basó en la automatización del laboratorio a través del sistema de control distribuido Delta V, la cual se desarrolló en tres fases; la primera corresponde a la configuración de la instrumentación presente para obtener en tiempo real el comportamiento de la temperatura, la presión y el flujo de cada una de las diferentes unidades que conforman el laboratorio (turbina de vapor y generador DC, intercambiador de aletas, intercambiador de tubos concéntricos, intercambiador de cascos y tubos, banco de pérdidas y tanque de calentamiento), además de las señales de control para la apertura y cierre de las válvulas solenoides y bombas que hacen parte de cada unidad. La segunda fase fue el diseño e implementación de un lazos de control PID para regular el flujo volumétrico de la línea principal de agua, además de la implementación de controles on-off para mantener el nivel de agua en el tanque de almacenamiento de condensado y la temperatura del aceite en un tanque de calentamiento. La tercera etapa fue la programación de las secuencias de arranque y parada de cada una de las unidades que conforman el laboratorio, es decir, el operario indica cual unidad desea trabajar y de forma automática se habilitan las válvulas de la unidad y se establecen una secuencia de operación segura, de acuerdo a las condiciones del proceso.
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spelling González Acevedo, Hernando490b15a6-3d80-4525-a9a0-44e34b8f0937-1Osorio Hernández, Juan Elam479838eb-c1e0-415f-86a3-146252ba3211-1Grupo de Investigación Control y Mecatrónica - GICYMGrupo de Investigaciones ClínicasBucaramanga (Santander, Colombia)Bucaramanga (Colombia)UNAB Campus Bucaramanga2020-06-26T19:45:21Z2020-06-26T19:45:21Z2014http://hdl.handle.net/20.500.12749/1581instname:Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNABreponame:Repositorio Institucional UNABEn la facultad de Ingenierías Fisicomecánicas de la UNAB, se encuentra el laboratorio de planta piloto, el cual tiene como finalidad el diseño y desarrollo de experiencias en las áreas de termodinámica, mecánica de fluidos y transferencia de calor. El presente proyecto se basó en la automatización del laboratorio a través del sistema de control distribuido Delta V, la cual se desarrolló en tres fases; la primera corresponde a la configuración de la instrumentación presente para obtener en tiempo real el comportamiento de la temperatura, la presión y el flujo de cada una de las diferentes unidades que conforman el laboratorio (turbina de vapor y generador DC, intercambiador de aletas, intercambiador de tubos concéntricos, intercambiador de cascos y tubos, banco de pérdidas y tanque de calentamiento), además de las señales de control para la apertura y cierre de las válvulas solenoides y bombas que hacen parte de cada unidad. La segunda fase fue el diseño e implementación de un lazos de control PID para regular el flujo volumétrico de la línea principal de agua, además de la implementación de controles on-off para mantener el nivel de agua en el tanque de almacenamiento de condensado y la temperatura del aceite en un tanque de calentamiento. La tercera etapa fue la programación de las secuencias de arranque y parada de cada una de las unidades que conforman el laboratorio, es decir, el operario indica cual unidad desea trabajar y de forma automática se habilitan las válvulas de la unidad y se establecen una secuencia de operación segura, de acuerdo a las condiciones del proceso.LISTADO DE TABLAS.................................................................................... 4 LISTADO DE FIGURAS.................................................................................. 4 1 RESUMEN............................................................................................... 5 2 OBJETIVOS............................................................................................. 6 2.1 OBJETIVO GENERAL....................................................................... 6 2.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS.............................................................. 6 3 SISTEMA DE CONTROL DISTRIBUIDO EMERSON DELTA V.............. 7 3.1 DELTA V EXPLORER ....................................................................... 8 3.1.1 Área............................................................................................. 8 3.1.2 Unidad......................................................................................... 8 3.1.3 Módulo de control........................................................................ 9 3.1.4 Bloques de función...................................................................... 9 3.2 DELTA V CONTROL STUDIO........................................................... 9 3.3 AMS DEVICE MANAGER................................................................ 10 3.4 DELTA V OPERATE........................................................................ 10 3.5 DELTA V INSIGHT .......................................................................... 10 3.5.1 Bloque PID ................................................................................ 11 3.6 COMUNICACIONES........................................................................ 12 4 LABORATORIO DE PLANTA PILOTO.................................................. 14 2 4.1 INSTRUMENTACION EN PLANTA PILOTO................................... 14 4.2 UNIDADES DE TRABAJO EN PLANTA PILOTO............................ 18 4.2.1 Generación de vapor................................................................. 18 4.2.2 Turbina de vapor ....................................................................... 19 4.2.3 Intercambiador de tubos concéntricos....................................... 21 4.2.4 Intercambiador de casco y tubos............................................... 22 4.2.5 Intercambiador de aletas........................................................... 23 4.2.6 Intercambiador Vapor - Aceite – Agua ...................................... 24 4.2.7 Banco de pérdidas .................................................................... 25 5 AUTOMATIZACION DE LA PLANTA PILOTO ...................................... 26 5.1 LAZOS DE CONTROL..................................................................... 26 5.2 SECUENCIAS DE ARRANQUE Y PARADA DE CADA UNIDAD.... 30 5.2.1 Encendido de la caldera............................................................ 31 5.2.2 Turbina de vapor ....................................................................... 33 5.2.3 Intercambiador cascos y tubos naranja..................................... 35 5.2.4 Intercambiador cascos y tubos amarillo .................................... 35 5.2.5 Intercambiador de tubos concéntricos con vapor por vía interna y agua por vía externa.............................................................................. 36 5.2.6 Intercambiador de tubos concéntricos con vapor por vía externa y agua por vía interna ............................................................................ 37 3 5.2.7 Intercambiador de aletas........................................................... 39 5.2.8 Intercambiador Vapor – Aceite – Agua...................................... 41 5.2.9 Banco de pérdidas .................................................................... 44 5.2.10 Parada de emergencia........................................................... 46 6 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES......................................... 48 7 BIBLIOGRAFÍA...................................................................................... 51PregradoThe pilot plant laboratory is located in the UNAB Faculty of Physicomechanical Engineering, which aims to design and develop experiences in the areas of thermodynamics, fluid mechanics and heat transfer. The present project was based on the automation of the laboratory through the Delta V distributed control system, which was developed in three phases; The first corresponds to the configuration of the instrumentation present to obtain in real time the behavior of temperature, pressure and flow of each of the different units that make up the laboratory (steam turbine and DC generator, fin exchanger, exchanger concentric tubes, shell and tube exchanger, loss bank and heating tank), in addition to the control signals for opening and closing the solenoid valves and pumps that are part of each unit. The second phase was the design and implementation of a PID control loops to regulate the volumetric flow of the main water line, in addition to the implementation of on-off controls to maintain the water level in the condensate storage tank and the oil temperature in a heating tank. The third stage was the programming of the start and stop sequences of each of the units that make up the laboratory, that is, the operator indicates which unit he wants to work with and automatically the unit's valves are enabled and a sequence is established of safe operation, according to the conditions of the process.Modalidad Presencialapplication/pdfspahttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/co/Abierto (Texto Completo)info:eu-repo/semantics/openAccesshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Atribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 ColombiaUniversidad Autónoma de Bucaramanga UNABMechatronic engineeringIndustrial processesAutomationInvestigationsAnalysisIngeniería mecatrónicaProcesos industrialesAutomatizaciónInvestigacionesAnálisisAutomatización y control: automatización del proceso de generación de vapor en la planta piloto de la Universidad Autónoma de Bucaramanga a través de un sistema de control distribuido Delta VAutomation and control: automation of the steam generation process in the pilot plant of the Universidad Autónoma de Bucaramanga through a distributed control system Delta VIngeniero MecatrónicoUniversidad Autónoma de Bucaramanga UNABFacultad IngenieríaPregrado Ingeniería Mecatrónicainfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisTrabajo de Gradohttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fhttp://purl.org/redcol/resource_type/TPOsorio Hernández, Juan Alam (2014). Automatización y control: automatización del proceso de generación de vapor en la planta piloto de la Universidad Autónoma de Bucaramanga a través de un sistema de control distribuido Delta V. Bucaramanga (Colombia) : Universidad Autónoma de Bucaramanga UNAB[1] Araya Villalobos, C. “Instalación de un Sistema de Control Distribuido. LAN-90 Process Control View”, Universidad de Costa Rica, Costa Rica, 1998.[2] Universidad de Chile. “Sistema de control distribuido Delta V”, Laboratorio de Automatica, Chile. Tomado de la red en Septiembre de 2013[3] Hollifield, B. “Effective HMIs for Industrial Plant Operations”, The High Performance HMI Handbook, E.U.A, 2008.[4] Emerson Process. “Delta V System Overview Brochure”. Delta V Digital Automation System, USA, 2014.[5] Emerson Process. Delta V Modules - General Information, Books Online, 2014[6] Emerson Process. Delta V PID Function Block, Books Online, 2014.[7] Emerson Process. “Introducción a Foundation Fieldbus”. 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Universidad de Ibagué, Colombia, 2003.[19] Olsson, G. “Programmable Logic Controllers”, Handbook of Networked and Embedded Control Systems, E.U.A, 2005.ORIGINAL2014_Tesis_Juan_Alam_Osorio_Hernandez.pdf2014_Tesis_Juan_Alam_Osorio_Hernandez.pdfTesisapplication/pdf1583308https://repository.unab.edu.co/bitstream/20.500.12749/1581/1/2014_Tesis_Juan_Alam_Osorio_Hernandez.pdf29ad0124e65ce7ec76eb3469fe048d30MD51open access2014_Anexos_Juan_Alam_Osorio_Hernandez.zip2014_Anexos_Juan_Alam_Osorio_Hernandez.zipAnexosapplication/octet-stream44962https://repository.unab.edu.co/bitstream/20.500.12749/1581/2/2014_Anexos_Juan_Alam_Osorio_Hernandez.zip85a1e32d43ccd73c1c15cba84b15a780MD52open accessTHUMBNAIL2014_Tesis_Juan_Alam_Osorio_Hernandez.pdf.jpg2014_Tesis_Juan_Alam_Osorio_Hernandez.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg5383https://repository.unab.edu.co/bitstream/20.500.12749/1581/3/2014_Tesis_Juan_Alam_Osorio_Hernandez.pdf.jpg818f68010b83d2280f740c1a3884bd2aMD53open access20.500.12749/1581oai:repository.unab.edu.co:20.500.12749/15812024-01-21 10:47:09.618open accessRepositorio Institucional | Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNABrepositorio@unab.edu.co

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