Tesis diseño de laboratorio control automatico

CAPITULO I.        PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Y CONSIDERACIONES GENERALES

1.1 Definición del problema.

Fue la necesidad del ser humano la que dio origen a la agricultura, el pastoreo, la caza, la pesca, etc. Mas adelante, la necesidad provoca la primera revolución industrial con el descubrimiento de la máquina de Watt. Hoy en día la imperiosa necesidad de aumentar la productividad y mejorar la calidad de los productos, ha hecho insuficiente la automatización industrial rígida, dominante en las primeras décadas del siglo XX, que estaba destinada a la fabricación de grandes series de una restringida gama de productos. Hoy día, más de la mitad de los productos que se fabrican requieren de una producción industrial automatizada global y flexible. La necesidad de reducir costos y mejorar la calidad del producto final, nos exige tener un estricto control y monitoreo en cada uno de los procesos de fabricación o montaje.

La Facultad de Ciencias de Ingeniería cuenta con algunas herramientas que si bien no están diseñados para esta labor, cuentan con los componentes necesarios para poder hacerlo, un ejemplo de esto es el Banco Didáctico de control de  procesos, del Instituto de Materiales y Procesos Termomecánicos, el cual cuenta con sensores y/o actuadores de caudal, temperatura, presión y nivel, además se cuenta con un PLC y una pantalla táctil para el monitoreo y control. Estos sensores no están todos en funcionamiento y los que funcionan, lo hacen solo en forma individual, no estando calibrado su control y con variables poco claras en la pantalla de monitoreo, además dentro de la programación del PLC no están incluidos todos los procesos o etapas necesarias para efectuar un control y monitoreo de todas las variables. La configuración de este mesón es para uso educativo en el área de mecánica siendo su uso solo la conexión de los distintos dispositivos, lo cual genera el problema de no tener un sistema de monitoreo y control integral, debiendo cambiar las conexiones para cada variable que se necesite monitorear o controlar.

1.2 Solución del problema.

La adecuación y optimización del “Banco de pruebas de control de procesos” con que cuenta el Instituto de Materiales y Procesos Termomecánicos, presenta la oportunidad de practicar manipular  directamente los dispositivos más comunes dentro del control industrial.

Para habilitar este banco de pruebas es necesario identificar cada uno de los sensores y dispositivos que permitan monitorear y controlar cada variable, luego se deberá planificar una estrategia para realizar una cantidad de experiencias que permitan reconocer y trabajar en cada uno de los niveles jerárquicos que conforman el proceso del control automático.

CAPITULO II.        MARCO TEORICO.

2.1 Procesos industriales.

Es una disciplina que va creciendo de forma rápida y ascendente, llegando a ser utilizado en todo tipo de áreas. Son un conjunto de elementos interconectados capases de realizar una o varias tareas transformando materias primas en un producto final.

En la actualidad la manipulación de las variables son todas mediante computadoras, controladores y accionamientos especializados dependiendo de los requerimientos del sistema.

2.2 Sistemas Hidráulicos.

Los sistemas hidráulicos o tratamiento del agua se dividen en Hidrodinámica, utilizado por los matemáticos para bases teóricas. La otra es Hidráulica, utilizada por ingenieros, con la realización de experimentos y técnicas empíricas.  

2.3 Control Automático.

Definido como el mantenimiento de un valor deseado para una cantidad o condición física, midiendo su valor actual, comparándolo con el valor referencia, y utilizando la diferencia para proceder a reducirla mediante una acción correctiva. En consecuencia, el control automático exige un lazo cerrado de acción y reacción que funcione sin intervención humana.

El control automático es parte de un progreso industrial, siendo conocida como la segunda revolución industrial, su intensivo estudio y reconocimiento mundial se debe a su gran cantidad de ventajas y beneficios. La automatización de los sistemas industriales se viene dando por varios motivos, tales como el aumento en la población, lo que llevo a un aumento en el comercio y por ende  un aumento en los volúmenes de producción.

En la actualidad el control automático es la respuesta a muchas necesidades de la industria, teniendo que controlar una gran cantidad de variables y la complejidad de los sistemas.

2.3.1 Aplicaciones y necesidades.

La automatización se puede encontrar en distintos campos, como son en procesos químicos, en fabricación de metales o aceros, en el control de maquinarias, en cualquier tipo de proceso ya sea a nivel industrial o mejorando la calidad de vida a nivel individual, principalmente podemos nombrar:

• Principalmente en la reducción de costos lo que compensa con creces la inversión en equipos de control.
• Aumentando las cantidades y mejoramiento del producto, gracias a la producción continua.
• Eliminación de errores y un aumento en la seguridad de los procesos, ya que era el hombre quien ejecutaba todo tipo de control de un proceso o maquina asociada a la producción.
• Fabricando artículos que no se pueden obtener por otros medios.
• El control de procesos químicos  de petróleo.
• Control de hornos en la fabricación de acero.
• Control de maquinas herramientas.
• Controlar todo tipo de artefactos dentro de una casa, diseñando un control inteligente, lo que se denomina como Demótica.

2.4 Sistemas de Control Automático.

Los sistemas de control son un conjunto de elementos interrelacionados capaces de realizar una operación dada o de satisfacer una función deseada. Se clsifican en dos tipos, Sistemas de Bucle o lazo abierto y Sistemas de bucle o lazo cerrado (realimentación).

 2.4.1 Sistemas de Bucle o lazo abierto.

Son aquellos donde la acción de control es independiente a la salida, o sea, que la señal de salida no influye sobre la señal de entrada. Para obtener un buen control es necesario la buena calibración de los equipos de manera de obtener la mejor respuesta al momento de activar la entrada. El principal inconveniente de los sistemas de lazo abierto es que son muy propensos a perturbaciones, un esquema se observa en la figura1.

Elementos    de control

Planta o Proceso

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