viernes, 15 de enero de 2016

Automatismo de un depósito de agua mediante lógica cableada

A continuación voy a desarrollar un ejercicio propuesto dentro del curso que estoy realizando de Automatización Industrial. Se trata de desarrollar y representar el esquema eléctrico de mando y potencia del automatismo de un depósito de agua. El funcionamiento radica en una bomba que impulsa el agua, por ejemplo desde un pozo, hasta el depósito en cuestión. Este cuenta con dos sensores de nivel que indican cuando el depósito está lleno y cuando el volumen de líquido a bajado de un nivel mínimo. De esa manera, cuando se activa el sensor de nivel mínimo, la bomba arranca y ésta para cuando se activa el sensor de nivel máximo.

Tanto el esquema de mando y maniobra como el de potencia, los he desarrollado con el programa CADe_SIMU. Los circuitos están protegidos mediante interruptores magneto-térmicos, uno trifásico de cuatro polos y otro monofásico, además de un interruptor diferencial para toda la instalación. Por tanto, para poder poner en marcha la instalación, el primer paso es cerrar dichos interruptores. Entonces se activa una luz roja denominada PARADA que nos indica que la instalación está conectada a la red eléctrica pero no activada.

El arranque de la bomba lo efectuamos mediante el pulsador S1, partiendo de la base de que el depósito está vacío. Entonces, en la simulación realizada, el temporizador LT2 se activa simulando el llenado del depósito hasta el sensor de nivel máximo en 5 segundos. En ese instante la bomba deja de funcionar gracias a la conexión del temporizador LT2, normalmente cerrada. De forma inmediata, simulamos el proceso de vaciado del depósito en 7 segundos gracias al temporizador LT1, que tras dicho tiempo acciona la conexión LT1 que vuelve a poner el circuito de la bomba en marcha. Cuando necesitemos parar el proceso, no tenemos más que pulsar S0.



Este es un sencillo ejemplo de automatización mediante lógica cableada. Entendemos como tal, aquella tecnología en la que el automatismo es realizado mediante módulos interrelacionados, dependiendo su funcionamiento del cableado que realicemos. Por tanto, si queremos modificar el funcionamiento de la instalación o ampliarla, tendremos que desconectar y volver a conectar cables, además de añadir módulos y elementos. Esto se traduce en un aumento de tiempo, espacio y dinero.

Es aquí cuando aparece la revolución tecnológica de la lógica programada. Y los esquemas que se plantean se simplifican a dispositivos de entrada (accionamientos, sensores, señales indicadoras, variadores de frecuencia...) y dispositivos de salida (relés, dispositivos electrónicos, dispositivos de señalización, electroválvulas...). el autómata, entendido como el dispositivo electrónico en donde se ejecuta la lógica programada, recibe una señal eléctrica de cada dispositivo de entrada y devuelve una señal eléctrica de cada dispositivo de salida. A continuación describo las ventajas en función de tiempo, espacio y dinero:


TIEMPO

Mediante lógica programada sólo hay que cablear cada sensor y actuador a la unidad central. Es rápido y sencillo. No hay que cablear condiciones lógicas, actividad que puede dar lugar a errores difíciles de encontrar. Y doy fe de ello. Hace unos años, durante una práctica en el laboratorio de Electrónica Industrial, en la Escuela Universitaria de Ingenieros Técnicos Industriales de Madrid, me volví loco durante un buen rato, buscando un fallo en un circuito digital que había confeccionado sobre una placa protoboard. Pensando en que se trataba de un fallo en la configuración del circuito, acabé comprobando las conexiones con el polímetro, a sugerencia del profesor Julio Amador Guerra. El problema residió simplemente en la rotura imperceptible de un cable finito y rígido. De la misma manera y de forma virtual, diseñando el circuito que os he mostrado antes con CADe_SIMU, he invertido más tiempo del necesario trazando correctamente las conexiones.


ESPACIO

Cada vez que añadimos nuevas condiciones en lógica cableada, hay que añadir nuevos elementos en el armario eléctrico. Esto hace que haya que sobredimensionar el armario en la fase de diseño, de cara a futuras ampliaciones. En cambio, en lógica programada, para insertar nuevas condiciones, sólo tenemos que cambiar el programa del autómata.


DINERO

La inversión por el autómata, en un primer momento, suele ser más cara. Pero si la instalación va a necesitar más ampliaciones o cambios de programación, mediante lógica programada el gasto es mayor, por espacio, materiales y mano de obra.

En nuestro ejemplo del pozo, la bomba y el depósito, podemos considerar diversas posible ampliaciones. Desde un sistema de riego programado hasta la monitorización y cuantificación del agua suministrada o potencia consumida por la bomba. 

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