Universidad Tecnológica del Norte de Guanajuato. “Automatización del Sistema de Control de Iluminación en planta”
MEMORIA DE ESTADIA
Que para obtener el Título de Ingeniero en
Mecatrónica.
Presenta: David Gerardo Barboza Jantes. No. De Control: 1210100289
Dolores Hidalgo Guanajuato C.I.N ., Gto Agosto del 2015
DEDICATORIA
Dedico este trabajo a toda la gente que me ha apoyado en la realización de este logro que se concreta con la obtención de mi “Título de Ingeniero en Mecatronica”.
Principalmente a Dios por darme darme la fuerza de voluntad para seguir adelante con esta lucha. A mis hermanas que siempre han estado con migo y tienen fe en mi de que pueda lograr cosas grandiosas.
INDICE INTRODUCCIÓN. INTRODUCCIÓN. ....................................................................................................................... 1 CAPITULO 1. ANTECEDENTES ANTECEDENTES Y NOMBRE DE LA EMPRESA. EMPRESA. ............................................. 2 1.1. Desarrollo historio. ............................................................................................................... 2 1.2. Plantas de Grupo G.S. ......................................................................................................... 2 1.3. Misión: ................................................................................................................................. 4 1.4. Visión:.................................................................................................................................. 4 1.5. Valores ................................................................................................................................ 4 1.6. Políticas de calidad. ............................................................................................................. 4 1.7. Filosofía GSW...................................................................................................................... 4 1.8. Organigrama. (Ver Figura 1.8) ............................................................................................. 5 CAPITULO 2. PLANTEAMIENTO PLANTEAMIENTO DE LA PROBLEMATICA. ...................................................... 6 2.1. Sistema de Iluminación Iluminación en planta ineficiente........................................................................ 7 2.2. Deficiencias en el manejo de iluminación. iluminación. ............................................................................ 9 CAPITULO 3. PROPUESTA PROPUESTA DE SOLUCIÓN. SOLUCIÓN. ........................................................................... 10 3.1. Rediseño del sistema de Iluminación. Iluminación. ................................................................................ 10 3.1.1 Hipótesis .......................................................................................................................... 10 3.1.2. Objetivo General ............................................................................................................. 10 3.1.3. Objetivos Específicos...................................................................................................... 10 3.1.4. Impacto. .......................................................................................................................... 10 3.1.5. Duración del Proyecto..................................................................................................... 11 3.2. Diseño de Sistema de Automatizaci Automatización ón para el control de la iluminación. iluminación. ........................... 11 3.2.1 Hipótesis. ......................................................................................................................... 11 3.2.2. Objetivo General. ............................................................................................................ 11 3.2.3. Objetivos Específicos. Específicos. ..................................................................................................... 11 Figura 3.1 ................................................................................................................................. 12 3.2.5. Impacto. .......................................................................................................................... 12 CAPITULO 4 MARCO TEORICO.............................................................................................. 14 4.1. Uso eficiente de la iluminación. iluminación. .......................................................................................... 14 4.2. La iluminación industrial y la productividad. productividad. ....................................................................... 14 4.3. Los efectos de un mayor nivel de iluminación. ................................................................... 15 4.4. Diseño de Iluminación Industrial. ....................................................................................... 16 4.4.1. Puntos Clave para una Iluminación Industrial Eficiente. .................................................. 16 16
Bajo coste de mantenimiento mantenimiento .................................................................................................... 17 4.4.2. Metodología Metodología de Toma de Datos. ..................................................................................... 17 4.4.3. Lámparas. Lámparas. ....................................................................................................................... 17 4.4.4. Luminarias. Luminarias. ..................................................................................................................... 18 4.4.5. Alumbrado Alumbrado General. General. ........................................................................................................ 18 4.4.6. Esquemas Típicos para Diferentes Tipos de Edificios. .................................................... 18 Ahorro de Energía en el Sistema Sistema de Alumbrado Alumbrado [3] [3] .................................................................. 20 4.4.8. Equipos. Equipos. .......................................................................................................................... 20 4.4.9. Mantenimiento. Mantenimiento. ............................................................................................................... 21 4.5. Sistemas de Control de Iluminación. Iluminación. .................................................................................. 21 4.5.1. Sensores. Sensores......................................................................................................................... 22 4.5.2. Sensores Fotoeléctricos. Fotoeléctricos.................................................................................................. 22 4.5.3. Controlador. Controlador. .................................................................................................................... 23 4.5.4. Controlador lógico programable [14]. .............................................................................. 24 24 4.5.5. Ventajas. Ventajas. ......................................................................................................................... 25 4.6. Lenguaje Lenguaje Ladder [14]. ........................................................................................................ 25 4.6.1. Elementos de programación. programación. .......................................................................................... 26 4.6.2. Temporizadores. Temporizadores. ............................................................................................................. 27 4.6.3. Contadores. Contadores. .................................................................................................................... 28 4.6.4. Monoestables.................................................................................................................. Monoestables.................................................................................................................. 29 4.6.5. Programación.................................................................................................................. Programación.................................................................................................................. 29 4.6.6. Distribución de un programa [12]. ................................................................................... 3 30 0 4.6.7. Sistemas combinacionales. combinacionales.............................................................................................. 30 4.6.8. Elementos de memoria. .................................................................................................. 31 4.6.10. Elementos de cómputo. cómputo. ................................................................................................ 33 4.6.11. Sistemas secuenciales.. secuenciales.................................................................................................. 34 4.7. Entornos de programación programación RSLogix 500 [13]. .................................................................... 34 4.7.1. Descripción general del software. ................................................................................... 35 4.7.3. Edición de un programa Ladder [14]. .............................................................................. 3 39 9 4.7.4. Descarga del programa [13]. ........................................................................................... 45 CAPITULO 5. DESARROLLO DESARROLLO DEL PROYECTO. PROYECTO. ..................................................................... 51 5.1. Reacomodo de luminarias en el área de Producción. Producción. ....................................................... 51 5.1.3. Características Características de la luminaria. ...................................................................................... 54
5.1.4. Resumen del Análisis...................................................................................................... 54 5.1.5. Ubicación de luminarias. ................................................................................................. 56 5.1.6. Resultados luminotécnicos.............................................................................................. 56 5.1.8. Memoria de cálculo. ........................................................................................................ 59 5.1.9. Cuadro de Cargas........................................................................................................... 60 5.1.9. Plano eléctrico de Alumbrado. ........................................................................................ 61 5.1.10. Evaluación de los niveles de iluminación. ..................................................................... 62 5.2. DISEÑO DE SISTEMA DE AUTOMATIZACIÓN ................................................................ 64 Características del diseño......................................................................................................... 67 5.2.2. Variables internas en el diseño. ...................................................................................... 68 5.2.3. Diseño de Hardware. ...................................................................................................... 72 5.2.4. Sensor Fotoeléctrico con regulación de sensibilidad. ...................................................... 72 5.2.6. Comparación de Tecnologías. ........................................................................................ 73 5.2.7. Componente seleccionado.............................................................................................. 74 5.2.8. Calculo de corriente de diseño........................................................................................ 74 5.3. Controladores Lógico Programables SLC 500. .................................................................. 75 5.3.2. Selección de módulos de entrada. .................................................................................. 76 5.3.3. Selección de módulos de salida. ..................................................................................... 77 5.3.4. Selección de procesador................................................................................................. 78 5.3.5. Selección de Chasis........................................................................................................ 78 5.3.6. Selección de Fuente de Poder. ....................................................................................... 78 5.3.7. Cableado de fuerza de interruptores termo magnéticos y contactores. ........................... 79 5.3.8. Sembrado de sensores en producción. ........................................................................... 82 5.3.9. Conexiones de las señales de los sensores al módulo de entradas. ............................... 83 5.3.10. Cableado de mando de las bobinas de contactores a los módulos de salida ................ 83 5.4. Diseño de Software............................................................................................................ 84 5.4.1. Programación en Lenguaje Ladder para RsLogix 500. .................................................... 84 5.4.2. Modo Automático y Modo Manual. .................................................................................. 84 CAPITULO 6.COSTOS DE MATERIALES................................................................................ 87 CONCLUSIONES. .................................................................................................................... 90 RECOMENDACIONES............................................................................................................. 91 BIBLIOGRAFÍA......................................................................................................................... 92 ANEXOS................................................................................................................................... 94
Anexo 4. Plano de Eléctrico. ..................................................................................................... 96 Anexo 5. Cuadro de Cargas...................................................................................................... 97 Anexo 6. Plano de Sembrado. .................................................................................................. 98 Anexo 7. Plano de Sensores..................................................................................................... 99 Anexo 8. Programa Completo. ................................................................................................ 100
INTRODUCCIÓN. En la actualidad existe un aumento constante del consumo de energía, la renovación de los procesos industriales y el desarrollo económico son los primeros factores en generar este consumo desmedido. Teniendo en cuenta esto, el uso eficiente se vuelve una prioridad hoy en día, esto con el fin de preservar los recursos y realizar cambios oportunos orientados al desarrollo en equilibrio con el medio ambiente. La industria constituye hoy en día un gran consumidor de energía eléctrica, pero sus instalaciones no cuentan con un uso adecuado de energía .Un ejemplo son los sistemas de iluminación, se han observado muchas deficiencias en cuanto al uso siendo la más importante tener encendidas las lámparas durante periodos no productivos, esto genera un gasto económico y un impacto ambiental. El presente reporte de estadías presenta un proyecto de diseño de un sistema de automatización para el control de la iluminación de una planta industrial ubicada en la ciudad de Dolores Hidalgo, Guanajuato llamada “GSW de Guanajuato”, que permita optimizar el uso de energía eléctrica evitando que las lámparas permanezcan encendidas en periodos no productivos. El proyecto consta de un rediseño de la iluminación en el área de producción debido a que se han hecho mejoras en cuanto a la distribución de áreas de producción, la identificación de requerimientos, selección de sensores y actuadores, diseño de un programa en lenguaje “Ladder” que controle la secuencia de encendido y apagado según
los periodos de producción y la señal de sensores en las áreas designadas. Parte del desarrollo del proyecto incluye simulaciones de iluminación y de respuesta del programa.
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CAPITULO 1. ANTECEDENTES Y NOMBRE DE LA EMPRESA.
1.1. Desarrollo historio. La empresa fué fundada por el Sr. Kohei Suzuki( Ver Foto 1) en Japón en 1969. Inicialmente la empresa tenía el nombre de Shinsei Harness “Arneses Estrella de Dios”. Figura 1. Fundador GSW. •
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En 1987 GS Wiring, Inc. Estableció la primer planta en Los Ángeles California E. Unidos y estableció la actual matriz en América en la cuidad de Findlay, Ohio. En Noviembre 1997 Shinsei Harness y AM-MEX firmaron un contrato para iniciar operaciones en Marzo de 1998 . En esa fecha se inició la producción masiva en México con la cantidad de 100 asociados sindicalizados. Para Octubre del 1998 Shinsei Harness cambia de nombre a G.S.Electech G = Global S = Satisfaction E = Electric + Electronic + Technology
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El 1° de marzo del 2009 GSW termina su contrato con Ammex convirtiéndose así en GSW de México S.A. de R.L.
1.2. Plantas de Grupo G.S.
Planta Toyota (Ver foto 2),Planta Kinuura (Ver foto 3),Planta Komono (Ver foto 4), En México Planta Reynosa (Ver foto 5), En Estados Unidos Planta Ohio (Ver foto 6), En México planta Guanajuato (Ver foto 7). 2
Figura 1.2. Planta Toyota Kinuura
Figura 1.3. Planta
Figura 1.4.Planta Komono Planta Reynosa
Figura 1.5. En México
Figura 1.6. En Estados Unidos Planta Ohio. planta Guanajuato
Figura 1.7. En México
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1.3. Misión: A) Maximizar la satisfacción del cliente. B) Proporcionar el mejor ambiente de trabajo para nuestros empleados. C) Contribuir con nuestras comunidades.
1.4. Visión: Crecer como empresa con cada año ofreciendo productos de calidad para los clientes y al mismo tiempo ofrecer desarrollo y calidad de vida al personal de la empresa.
1.5. Valores Respeto, Tolerancia, Solidaridad, Responsabilidad.
1.6. Políticas de calidad. “Excelencia en la calidad” “A la primera vez” “A tiempo” “Simpre”
1.7. Filosofía GSW. Contribuir con la sociedad satisfaciendo sus necesidades básicas y requerimientos.
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1.8. Organigrama. (Ver Figura 1.8)
Foto 1.8. Organigrama de la empresa GSW de Guanajuato, como puede observarse el autor de este reporte de estadías ya se encuentra laborando en la planta y ocupa el puesto de Técnico en Mantenimiento.
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CAPITULO 2. PLANTEAMIENTO DE LA PROBLEMATICA.
Existe preocupación por promover el uso eficiente de la energía eléctrica. Como muestra, se promueve el uso eficiente de la Energía, esta labor se desencadena a raíz de la necesidad de disminuir el daño ambiental generado por el uso inadecuado de la energía eléctrica. Los usuarios diríamos que esta energía es limpia pues en donde la consumimos no se poder ver contaminantes, pero la producción, transporte y distribución de la misma genera grandes daños al medio ambiente. Por lo tanto, no hacer caso a los efectos negativos que demandan el uso desproporcionado de energía es hoy en día una actitud irresponsable, el personal que está a cargo del control y uso de la energía tiene la obligación de encontrar alternativas que contribuyan a su uso adecuado y eficiente [2,3]. Manifestando la importancia de esta situación, el presente proyecto de estadías pretende ser una herramienta que contribuye en el uso eficiente de la energía eléctrica enfocándose en el diseño de un sistema que permita el control del sistema de iluminación aplicado a la planta industrial “GSW de Guanajuato” con la única finalidad de procurar un
empleo adecuado de energía eléctrica a fin de contribuir a la conservación del medio ambiente y economizar el empleo de este recurso. La planta industrial para realizar este diseño, se conforma de una fuente de importante abastecimiento automotriz, sus objetivos de producción son claros y el crecimiento es positivo; es una empresa que fomenta a través de su política de medio ambiente el cuidado y protección del mismo; debido a esto el desarrollo de esta mejora es apoyado por la empresa que se preocupa constantemente por desarrollar ideas que contribuyan en sus procesos de mejora continua, además de poder reducir costos de operación.
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2.1. Sistema de Iluminación en planta ineficiente. La empresa “GSW de Guanajuato” ha tenido entres sus mejoras el reacomodo de líneas
de producción, esto con el fin de aprovechar el espacio en toda el área de producción al máximo posible, debido a esto el sistema de iluminación ya no cumple con los requerimientos que ahora demanda toda el área de producción, pues está diseñado para mantener una iluminación promedio en toda el área de piso como se muestra en la Figura 2.1. Como puede observarse la distribución de las luminarias está diseñada para un solo propósito sin tomar en cuenta las distintas áreas que conforman el área de piso.
Figura 2.1. Sistema de iluminación Actual. 7
Es por ello que se hace necesario un reajuste de toda la iluminación teniendo en cuenta los diferentes espacios y requerimientos que manifiesta cada aérea según las actividades a desarrollar, esto generado por el éxito que ha tenido la empresa que en un principio comenzó con unas cuantas líneas de producción hasta llegar a este momento, donde se han hecho labores de reacomodo y ensamble de nuevas líneas de producción, se pretende que quede distribuido como se puede apreciar en la Figura 2.2. El área de producción lo conforman 12 espacios destinados a propósitos específicos, ya se ha reacomodado casi la totalidad de ellos, solo faltan las líneas de producción colocadas a un costado del taller de mantenimiento debido a que falta ensamblarlas.
Figura 2.2. Layout de distribución de espacios en área Piso de producción. 8
2.2. Deficiencias en el manejo de iluminación. Un uso eficiente en el sistema de iluminación tiene en la actualidad diversas formas y métodos para su realización. Esto se debe por un lado a la diversidad de la tecnología actual y a su continuo avance y por otro a la preocupación de organismos como: [6] El Ministerio de Energía y Minas, CENERGIA, CONCYTEC, entre otros; que buscan promover buenos hábitos de consumo energético en la sociedad. Sin embargo, a pesar de los actuales esfuerzos existen hoy en día en la industria muchas deficiencias en el manejo de los sistemas de iluminación industrial como es el caso de la planta en estudio, en la cual se observa lo siguiente [1,2]. - La formación interna en temas de hábitos y usos eficientes de la energía es prácticamente inexistente. - La escasa formación en materia de eficiencia energética, se materializa en un bajo nivel de compromiso, si no existe formación no puede haber una puesta en práctica de los conceptos y hábitos energéticamente eficientes. - Existen oportunidades de mejora para lograr que todos los trabajadores conozcan las políticas de la empresa y su compromiso con el uso eficiente de la energía. - No se cuenta con sistemas de regulación de la iluminación como: detectores de presencia, interruptores temporizados, dimmers (variador de intensidad de luz), sensores de luz ambiental (sensores fotoeléctricos), etc. En consecuencia se desencadenan las siguientes ineficiencias en el manejo de la iluminación: a) Encender todas las lámparas para efectuar tareas de mantenimiento o limpieza en horarios donde no hay producción. b) Mantener encendidas las lámparas durante horas de descanso del personal o períodos no productivos. c) Mantener encendidas las lámparas en las zonas de almacenes sin personal en el interior. d) Encender todas las lámparas de varias áreas con un solo interruptor. e) Sobre iluminar innecesariamente algunas áreas. Adicionalmente, en el área de producción, existe 1 tablero eléctrico de iluminación colocado lejos de las líneas de producción. En este sentido, se considera que tener esta distribución limita la posibilidad que el personal apague un circuito de iluminación específico cuando no sea necesario pues esto implicaría que el trabajador se dirija hacia el tablero eléctrico, lo abra y elija desactivar el interruptor termo magnético asociado al circuito que desea apagar lo cual termina convirtiéndose en una actividad agotadora y poco práctica para el usuario que prefiere generalmente optar por no ejecutarla.
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CAPITULO 3. PROPUESTA DE SOLUCIÓN. 3.1. Rediseño del sistema de Iluminación. 3.1.1 Hipótesis La actual distribución de las áreas de producción no concuerda ya con el emplazamiento de luminarias, esto debido a que se han venido modificando con el propósito de mejorar el uso de los espacios y hacer más eficiente la producción, esto ha dado lugar a una ineficiencia del sistema de iluminación puesto que fue diseñado y construido para cumplir con los requerimientos de la planta en sus inicios.
3.1.2. Objetivo General Rediseñar el sistema de iluminación que cumpla con los requerimientos de cada uno de los espacios del área de producción.
3.1.3. Objetivos Específicos 1) Selección de luminarias adecuadas. 2) Diseño de distribución y emplazamiento de luminarios de acuerdo a cada área. 3) Calculo de conductores y canalizaciones para alimentación. 4) Elaboración de planos de sembrado de luminarias y balanceo de cargas. 5) Cotización de materiales y mano de obra.
3.1.4. Impacto.
El rediseño y restructuración del sistema de iluminación en el área de producción proveerá las condiciones necesarias de iluminación en cada uno de los espacios que conforman el área Piso de plata, de esta forma el personal que labora en dichas áreas no tendrá problemas en cuanto a deficiencia visual para desarrollar sus tareas correctamente, generando así mayor eficiencia del personal y un calidad del producto óptima.
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3.1.5. Duración del Proyecto Durante el periodo de estadías Mayo - Agosto del 2015 teniendo en cuenta las fechas programadas para la estructuración del mismo, el cual se presenta a la empresa explicándole los beneficios de implementarlo y quedara a disposición el llevarlo a cabo.
3.2. Diseño de Sistema de Automatización para el control de la iluminación. 3.2.1 Hipótesis. Dado que en la actualidad existe preocupación por promover el uso racional y eficiente de la energía, entonces el diseño de un sistema de automatización de iluminación puede satisfacer la actual necesidad presentándose como una mejora que contribuya al control de la energía utilizada en sistemas de iluminación reduciendo costos y el impacto sobre el medio ambiente.
3.2.2. Objetivo General. Diseñar un sistema de automatización que permita un uso adecuado y eficiente de la energía eléctrica, a un costo razonable, en el sistema de iluminación de una planta industrial.
3.2.3. Objetivos Específicos. 1) Selección de sensores y actuadores. 2) Diseño de un programa para controlar la secuencia de encendido de los contactores de fuerza de los circuitos de iluminación en función a los períodos de producción y la señal de sensores en las zonas elegidas. 3) Diseño del programa que permita el control automático de la iluminación en lenguaje de escalera y. 4) Diseño del diagrama de control y fuerza que permita realizar las funciones establecidas en el programa. 5) Cotización de materiales.
3.2.4. Diagrama de Bloques. Al ser especificadas las tecnologías de control que se desarrollarán para el sistema de automatización, se presenta el diagrama de bloques de los subsistemas involucrados [10]. (Ver Figura 3.1), los cuales consideran parte del sistema de automatización que será desarrollado en las siguientes páginas:
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Figura 3.1. Diagrama de Bloques del Sistema de Automatización de Iluminación [10].
3.2.5. Impacto. La propuesta de diseño del sistema de automatización para el control de iluminación en el área de piso en la planta, es el comienzo de desarrollo sostenible que la empresa GSW de Guanajuato tiene entre sus prioridades, debido a los lineamientos que le marcan sus políticas y al mismo tiempo respondiendo a la necesidad de reducir los factores económicos que por supuesto se traducirán en más apoyos y utilidades para los empleados. Implementándose el sistema de automatización del control de iluminación se atenderán las necesidades antes descritas; primeramente se tendrá un desarrollo industrial sustentable, es decir que se aminorara en todo lo posible el daño que se causa al medio ambiente por el uso de energía eléctrica, que si bien no se puede apreciar a simple vista, existe en la generación y distribución de la energía, por otra parte y no menos importante para la empresa, el pleno funcionamiento del Sistema de Automatización para el control de la Iluminación ofrecerá una ventaja económica bastante importante si se tiene en cuenta que entre los objeticos está el aprovechamiento total de los recursos y el no desperdicio de los mismos, por ello mismo la empresa percibirá un ahorro directamente económico en las facturas de electricidad. Lo producción se verá beneficiada en el sentido que el personal no tendrá actividades del control de iluminación, dedicándose completamente a sus labores puesto que el sistema apagara y encenderá las luces en las horas señaladas o en el caso de que la luz natural no sea la suficiente para las actividades de producción. 12
Finalmente implementar el sistema de automatización del control de iluminación es una inversión, no es un gasto, debido a que va generar un ahorro de energía y este a su vez se traducirá en facturas de electricidad más bajas desde el momento en que funcione completamente el sistema, poco a poco en un periodo de 6 a 7 años se pagara solo el proyecto con esos ahorros hasta llegar el momento en que el sistema pasa a formar parte de los activos de la empresa es decir, que genera ganancias.
3.2.6. Duración del Proyecto El diseño del proyecto se ha realizado durante el periodo de estadías Mayo - Agosto del 2015 teniendo en cuenta las fechas programadas para la estructuración del mismo, el cual se presenta a la empresa explicándole la funcionalidad y benéficos del mismo para que quede como evidencia para a toma de decisión de proyectos a realizarse en el años 2016, siendo el caso, el proyecto estará desarrollándose en los primeros meses del próximo año.
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CAPITULO 4. MARCO TEORICO.
4.1. Uso eficiente de la iluminación. Ante las deficiencias encontradas en el manejo de la iluminación en el sector industrial, entidades como el Ministerio de Energía y Minas presentan alternativas de buenas prácticas entre ellas se pueden mencionar: utilizar la luz natural, controlar las horas de operación (en particular en horas punta), apagar las lámparas innecesarias, no sobre iluminar áreas, considerar colores claros de mobiliario en las oficinas, separar los circuitos de iluminación para que su control no dependa de un solo interruptor y se ilumine solo sectores necesarios. En forma adicional a las buenas prácticas mencionadas; el tener un uso eficiente de la iluminación hace necesaria la implementación de mejoras con inversión como por ejemplo: reemplazar lámparas por unidades más eficientes en áreas de producción y oficinas administrativas, implementación de sistemas de control, reemplazo de balastos electromagnéticos por electrónicos, utilizar sensores de presencia, en particular en áreas de almacenes, util izar temporizadores, “Dimmers” para reducir la intensidad de luz en períodos que se necesite poca luz como períodos de limpieza[2].
4.2. La iluminación industrial y la productividad. Para optimizar el rendimiento, es esencial contar con una buena iluminación en el puesto de trabajo y que las zonas de tarea estén bien iluminadas, especialmente si el personal tiene ya cierta edad. Hoy se sabe que los efectos beneficiosos de una buena iluminación van mucho más allá de lo que se pensaba originalmente. De hecho, en los últimos veinte años, la ciencia médica ha demostrado una y otra vez que la luz puede tener una influencia positiva en la salud y el bienestar [1]. Una iluminación mejor permite acelerar las tareas y reducir las tasas de error, y de esa manera puede aumentar el rendimiento. También contribuye positivamente a la seguridad, a la reducción de las tasas de siniestralidad y absentismo, a la salud y bienestar general. (Ver figura 4.1)
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Figura 4.1. Consecuencias (relativas) del aumento del nivel de iluminación en el rendimiento en las tareas (a), el número de rechazos (b) y los accidentes (c) en la industria metalúrgica [6].
4.3. Los efectos de un mayor nivel de iluminación. Los estudios indican que aumentar los niveles de luz en la industria metalúrgica de 300 a 2.000 lux aumenta el rendimiento en las tareas en un 16% y reduce el número de rechazos en un 29%. La productividad aumentó aproximadamente un 8%, y una iluminación mejor también demostró una reducción evidente del 52% en el número de accidentes. Todo ello puede suponer un cambio importante para la empresa, con independencia del sector al que pertenezca[5].. La iluminación industrial debe prever un gran número de luminarias, ya que abarca espacios grandes y extensos. Además, este tipo de iluminación posee características distintas a las luminarias convencionales o residenciales, como mayor potencia, brillo, incandescencia y mayor tolerancia a los cambios bruscos de voltaje [4]. 15
4.4. Diseño de Iluminación Industrial. Para establecer la iluminación apropiada para una zona industrial es necesario: 1. Analizar la tarea visual a desarrollar y determinar la cantidad y tipo de iluminación que proporcione el máximo rendimiento visual y cumpla con las exigencias de seguridad y comodidad. 2. Seleccionar el equipo de alumbrado que proporcione la luz requerida de la manera más eficiente.
Las luminarias que proporcionan un nivel de iluminación razonablemente uniforme a toda una zona constituyen un sistema de alumbrado general. Un buen sistema de alumbrado general hace posible el cambio de emplazamiento de la maquinaria sin necesidad de alterar el alumbrado, y, así mismo, permiten la utilización total de la superficie de suelo. El alumbrado suplementario se añade al general para tareas visuales difíciles o procesos de inspección que no pueden iluminarse satisfactoriamente con el alumbrado general. Existe una relación entre la calidad de los productos y la calidad de las instalaciones de producción.
La experiencia demuestra que una buena iluminación en las fábricas y talleres es una manera muy eficaz de incrementar tanto la productividad como la calidad [4].
4.4.1. Puntos Clave para una Iluminación Industrial Eficiente. Luz suficiente: disponer niveles adecuados de luz, según la naturaleza de la tarea visual. Mayores necesidades por: probabilidad de cometer errores, motivos de seguridad, edad del trabajador. Iluminación uniforme: una iluminación general con un alto grado de uniformidad garantiza total libertad a la hora de situar la maquinaria y los bancos de trabajo (en cualquier punto 200 lx). Buena iluminación vertical: en ciertos trabajos la tarea visual está localizada en el plano vertical. Se puede recurrir a las luminarias empotradas en el techo que ofrecen una distribución asimétrica de la luz. Fuentes de luz bien apantalladas: son fundamentales en alturas de montaje bajas, debido a que las fuentes de luz son relativamente brillantes y producen un flujo elevado en todas las direcciones. Las rejillas proporcionan el apantallamiento en la dirección crítica. Brillo de equilibrio uniforme: una iluminación uniforme contribuye a crear una sensación de confort. Color de luz agradable: lo que se necesita es una fuente con una apariencia de color agradable y un buen rendimiento de color. 16
Bajo coste de mantenimiento : es tan importante como la maquinaria moderna y un personal motivado. Al instalar una iluminación eficiente se obtendrán menores costes de energía y mantenimiento [6].4.4.2. Metodología de Toma de Datos. El nivel de iluminación de una zona en la que se ejecute una tarea se medirá a la altura donde ésta se realice. En el caso de zonas de uso general a 85 cm del suelo y en el de las vías de circulación a nivel del suelo. Los registros de Iluminancia (lx) se deben tomar en el caso más desfavorable, esto es, por la noche. Así se asegura que se cumpla la norma en todo momento [5]. Los niveles, según RD 486/1997 de 14 de abril, por el que se establecen las disposiciones mínimas de seguridad y salud en los lugares de trabajo son: Ver Tabla 4.1
Tabla 4.1. Niveles mínimos de iluminación [6].
4.4.3. Lámparas. Las lámparas empleadas habitualmente en industria son:
fluorescentes tubulares
lámparas de descarga de vapor de sodio.
Están ya en desuso las lámparas de vapor de mercurio y las lámparas de halogenuros metálicos [1]. 17
4.4.4. Luminarias. Los distintos tipos de luminarias disponibles en el alumbrado industrial dependen de la altura del techo de la nave. Así tenemos:
Alturas menores a 6m: luminaria para lámpara fluorescente tipo artesa.(ver Figura 4.2)
Alturas mayores a 6m: luminarias especiales para lámparas de alta intensidad.
Ambientes polvorientos o húmedos: luminaria tipo estanco. Figura 4.2 Luminaria
fluorescente [1]
4.4.5. Alumbrado General. Las soluciones empleadas habitualmente en la industria son las líneas con lámparas fluorescentes y el alumbrado con lámparas de alta intensidad (figura 4) utilizando luminarias en forma de campana.
4.4.6. Esquemas Típicos para Diferentes Tipos de Edificios. Edificios hasta 4 m de altura
Tareas simples.
Lámparas fluorescentes.
Líneas montadas o suspendidas en el techo.
Blanco mate/reflectores especulares.
Lamas/difusores/tapas prismáticas.
Líneas continuas.
Sistemas espaciales.
Optimizado para un mínimo número de líneas.
Edificios con cubiertas de diente de sierra y plana. (Ver Figura 4.3)
Tareas simples y medias. Altura 4m - 7m. Lámparas fluorescentes. 18
Sistemas en líneas.
h < 5m: reflectores de haz medio ancho.
h > 5m: reflectores de haz estrecho.
Iluminancia adecuada en plano vertical.
Figura 4.3 Edificios con cubiertas de diente de sierra y plana
Edificios de techo a una altura elevada (ver Figura 4.4)
Tareas pesadas. Altura > 6m.
Luminarias en forma de campana.
Reflectores especulares simétricos.
Fluorescentes adicionales para superficies inclinadas.
Distribución regular.
Sobreposición de haces de luz. elevada
Figura 4.4. Edificios de techo a una altura
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Ahorro de Energía en el Sistema de Alumbrado [3] Se puede ahorrar energía eléctrica en un sistema de alumbrado de las siguientes formas:
Utilizando fuentes de luz y equipos eficientes.
Empleando sistemas de control.
Optimizando el diseño de la iluminación.
El ahorro de energía en las instalaciones de alumbrado se puede llevar a cabo durante la fase de proyecto y la fase de mantenimiento. Normas Generales de Ahorro de Energía en Iluminación Además de la correcta elección de las lámparas y la realización de un mantenimiento preventivo adecuado, deben seguirse una serie de normas para ahorrar energía en la iluminación. Regulación y control
Ajustar los niveles luminosos y los coeficientes de uniformidad a las necesidades reales de cada zona. Mantener apagadas las lámparas de determinados lugares en los momentos en que no son necesarios: por ejemplo pasillos, lugares de paso o zonas desocupadas. Dotar a los circuitos que sean susceptibles de ello, por ejemplo alumbrado de exteriores, de célula fotoeléctrica o interruptor horario que aseguren su apagado cuando no se precisan. Relacionar la iluminación con la actividad que se desarrolla, de forma que si hay cambio de actividad, cambie también el nivel de iluminación. El calor producido por el sistema de iluminación puede ser utilizado para calefacción en invierno, debiendo disiparse en verano para evitar sobrecargar el sistema de aire acondicionado, cuando lo haya. Sectorización del alumbrado en función de la funcionalidad de las zonas
4.4.8. Equipos. Utilizar aparatos de alto rendimiento fotoeléctrico suprimiendo siempre que sea posible difusores e incluso rejillas. 20
Emplear los sistemas de alumbrado de mayor rendimiento. Emplear lámparas de elevado rendimiento, teniendo en cuenta siempre las exigencias de calidad de cada zona según su utilización. Utilizar alumbrado intensivo (mayor iluminación en puestos de altas exigencias visuales) siempre que sea posible. Utilizar temporizadores. Utilizar reóstatos para graduar la intensidad de iluminación. Utilizar luminarias herméticas.
4.4.9. Mantenimiento. Llevar a cabo programas de limpieza periódica tanto de aparatos como de reflectores y lámparas. Mantener en buenas condiciones de limpieza los locales iluminados, especialmente los techos y paredes.
Llevar a cabo programas de renovación periódica de lámparas, eliminando de las instalaciones las de flujo muy agotado por las horas de servicio, aun cuando no estén quemadas.
4.5. Sistemas de Control de Iluminación. Un sistema de control de iluminación es una solución de control en la iluminación basada en red inteligente, que incorpora la comunicación entre diversos sistemas de entrada y salida relativos al control de la iluminación, con el uso de uno o más dispositivos informáticos centrales. Los sistemas de control de iluminación se utilizan ampliamente en la iluminación interior y exterior de los espacios comerciales, industriales y residenciales. Los sistemas de control de iluminación sirven para proporcionar la cantidad correcta de luz dónde y cuándo sea necesario. Los sistemas de control de iluminación se utilizan para maximizar los ahorros de energía del sistema de iluminación, satisfacer los códigos de construcción, o el cumplimiento de los programas de construcción ecológica y de la conservación de la energía. Los sistemas de control de iluminación se denominan a menudo iluminación inteligente. En la industria, los sistemas de control automático son fundamentales para el manejo de los procesos de producción. Está comprobado que el aumento de la productividad está muy relacionado a la automatización de los procesos en la medida que se haga uso eficiente de los equipos y sistemas asociados. Actualmente, los sistemas modernos de control industrial están compuestos por: Sensores, dispositivos de entrada, el controlador, redes de comunicación industrial, actuadores, dispositivos de Indicación o interfaces HMI [10]. 21
4.5.1. Sensores. Un sensor es un dispositivo capaz de detectar magnitudes físicas o químicas, llamadas variables de instrumentación, y transformarlas en variables eléctricas. Las variables de instrumentación pueden ser por ejemplo: temperatura, intensidad lumínica, distancia, aceleración, inclinación, desplazamiento, presión, fuerza, torsión, humedad, movimiento, pH, etc. Una magnitud eléctrica puede ser una resistencia eléctrica (como en una RTD), una capacidad eléctrica (como en un sensor de humedad), una tensión eléctrica (como en un termopar), una corriente eléctrica (como en un fototransistor), etc. [7]. Un sensor se diferencia de un transductor en que el sensor está siempre en contacto con la variable de instrumentación con lo que puede decirse también que es un dispositivo que aprovecha una de sus propiedades con el fin de adaptar la señal que mide para que la pueda interpretar otro dispositivo. Como por ejemplo el termómetro de mercurio que aprovecha la propiedad que posee el mercurio de dilatarse o contraerse por la acción de la temperatura. Un sensor también puede decirse que es un dispositivo que convierte una forma de energía en otra. Áreas de aplicación de los sensores: Industria automotriz, robótica, industria aeroespacial, medicina, industria de manufactura, etc. En el campo de la iluminación los tipos de sensores más empleados para formar parte de estos sistemas de control son: los sensores de presencia y los sensores fotoeléctricos; es posible implementar un sistema inteligente de iluminación con uno de los tipos de sensores mencionados o con una aplicación conjunta de ambos [7].
4.5.2. Sensores Fotoeléctricos. Un sensor fotoeléctrico es un dispositivo electrónico que responde al cambio en la intensidad de la luz, se utiliza en iluminación para detectar el nivel de luz y producir una señal de salida representativa respecto a la cantidad de luz detectada. Se recomienda emplear este tipo de sensores en aquellos lugares que cuenten con flujo de luz natural a fin de iluminar un área solo si el nivel de luz es insuficiente [7].
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4.5.3. Controlador. Un componente importante en un sistema de control es el controlador. En este contexto, en la actualidad se puede utilizar para el control de sistemas industriales: una PC, un PLC o un PAC. En la última década, expertos en la industria y editores predijeron que el control basado en la PC finalizaría el régimen de los controladores de lógica programables (PLC) en el control industrial. Se pensaba que la PC se convertiría en la plataforma fundamental de la Automatización Industrial. Sin embargo, al día de hoy los PLC continúan dominando la mayoría de las fábricas para aplicaciones de control de procesos y máquinas. Aunque muchos ingenieros han evaluado el uso de la PC para funciones como control, conectividad con base de datos, aplicaciones basadas en web y comunicación con dispositivos externos, la PC no ha podido competir con el PLC para aplicaciones basadas en control; sin embargo, hoy en día existe una tercera opción que son productos que ofrecen una combinación de la PC y del PLC. El grupo de analistas de la industria ARC utiliza el término "controladores de automatización programables" (PAC) para estos controladores híbridos [10]. Los PAC combinan las mejores características de la PC, incluyendo el procesador, la RAM, y software potente, con la confiabilidad, dureza, y naturaleza distribuida del PLC. (Figura 4.5.). Los PAC combinan el empaque y dureza del PLC con la flexibilidad y funcionalidad de software de la PC. Estas nuevas plataformas son ideales para control sofisticado y registro de datos en ambientes rudos. El soporte técnico de National Instruments, muestra en una publicación el siguiente cuadro comparativo en relación a los controladores mencionados [10].
Figura 4.5. Comparación entre una PC, un PLC y un PAC [10].
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4.5.4. Controlador lógico programable [14]. Un controlador lógico programable, más conocido por sus siglas en inglés PLC (programmable logic controller), es una computadora utilizada en la ingeniería automática o automatización industrial, para automatizar procesos electromecánicos, tales como el control de la maquinaria de la fábrica en líneas de montaje o atracciones mecánicas.
Los PLC son utilizados en muchas industrias y máquinas. A diferencia de las computadoras de propósito general, el PLC está diseñado para múltiples señales de entrada y de salida, rangos de temperatura ampliados, inmunidad al ruido eléctrico y resistencia a la vibración y al impacto. Los programas para el control de funcionamiento de la máquina se suelen almacenar en baterías copia de seguridad o en memorias no volátiles. Un PLC es un ejemplo de un sistema de tiempo real «duro», donde los resultados de salida deben ser producidos en respuesta a las condiciones de entrada dentro de un tiempo limitado, de lo contrario no producirá el resultado deseado. La función básica y primordial del PLC ha evolucionado con los años para incluir el control del relé secuencial, control de movimiento, control de procesos, sistemas de control distribuido y comunicación por red. Las capacidades de manipulación, almacenamiento, potencia de procesamiento y de comunicación de algunos PLCs modernos son aproximadamente equivalentes a las computadoras de escritorio. Un enlace-PLC programado combinado con hardware de E/S remoto, permite utilizar un ordenador de sobremesa de uso general para suplantar algunos PLC en algunas aplicaciones. En cuanto a la viabilidad de estos controladores de ordenadores de sobremesa basados en lógica, es importante tener en cuenta que no se han aceptado generalmente en la industria pesada debido a que los ordenadores de sobremesa ejecutan sistemas operativos menos estables que los PLCs, y porque el hardware del ordenador de escritorio está típicamente no diseñado a los mismos niveles de tolerancia a la temperatura, humedad, vibraciones, y la longevidad como los procesadores utilizados en los PLC. Además de las limitaciones de hardware de lógica basada en escritorio; sistemas operativos tales como Windows no se prestan a la ejecución de la lógica determinista, con el resultado de que la lógica no siempre puede responder a los cambios en el estado de la lógica o de los estado de entrada con la consistencia extrema en el tiempo como se espera de los PLCs. Sin embargo, este tipo de aplicaciones de escritorio lógicos encuentran uso en situaciones menos críticas, como la automatización de laboratorio y su uso en instalaciones pequeñas en las que la aplicación es menos exigente y crítica, ya que por lo general son mucho menos costosos que los PLCs.
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4.5.5. Ventajas. Dentro de las ventajas que estos equipos poseen se encuentra que, gracias a ellos, es posible ahorrar tiempo en la elaboración de proyectos, pudiendo realizar modificaciones sin costos adicionales. Por otra parte, son de tamaño reducido y mantenimiento de bajo costo, además permiten ahorrar dinero en mano de obra y la posibilidad de controlar más de una máquina con el mismo equipo. Sin embargo, y como sucede en todos los casos, los controladores lógicos programables, o PLC’s, presentan ciertas desventajas como es la necesidad de contar con técnicos calificados y adiestrados específicamente para ocuparse de su buen funcionamiento [13].
4.6. Lenguaje Ladder [14]. LADDER, también denominado lenguaje de contactos o en escalera, es un lenguaje de programación gráfico muy popular dentro de los autómatas programables debido a que está basado en los esquemas eléctricos de control clásicos. De este modo, con los conocimientos que todo técnico eléctrico posee, es muy fácil adaptarse a la programación en este tipo de lenguaje.
Ladder es uno de los varios lenguajes de programación de PLC estandarizado en IEC 61131-3 (ver figura 4.6).
Figura 4.6. Detalle de diagrama ladder con distintos elementos de programación. 25
4.6.1. Elementos de programación. Para programar un autómata con LADDER, además de estar familiarizado con las reglas de los circuitos de conmutación, es necesario conocer cada uno de los elementos de que consta este lenguaje. A continuación se describen de modo general los más comunes. Elementos básicos en LADDER Símbolo
Nombre
Descripción
Se activa cuando hay un uno lógico en el elemento que Contacto representa; esto es, una entrada (para captar información NA del proceso a controlar), una variable interna o un bit de sistema. Se activa cuando la combinación que hay a su entrada Bobina (izquierda) da un cero lógico. Su activación equivale a decir NC que tiene un cero lógico. Su comportamiento es complementario al de la bobina NA. Una vez activa (puesta a 1) no se puede desactivar (puesta Bobina a 0) si no es por su correspondiente bobina en RESET. SET Sirve para memorizar bits y, usada junto con la bobina RESET, dan una enorme potencia en la programación. Permite saltarse instrucciones del programa e ir Bobina directamente a la etiqueta que se desee. Sirve para realizar JUMP subprogramas. Se suele indicar mediante los caracteres B ó M y tienen tanto bobinas como contactos asociados a las mismas de los tipos vistos en el punto anterior. Su número de identificación suele oscilar, en general, entre 0 y 255. Su utilidad fundamental es la de almacenar información intermedia para simplificar esquemas y programación.
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Los bits de sistema son contactos que el propio autómata activa cuando conviene o cuando se dan unas circunstancias determinadas. Existe una gran variedad, siendo los más importantes los de arranque y los de reloj, que permiten que empiece la ejecución desde un sitio en concreto y formar una base de tiempos respectivamente. Su nomenclatura es muy diversa, dependiendo siempre del tipo de autómata y fabricante.
4.6.2. Temporizadores. El temporizador es un elemento que permite poner cuentas de tiempo con el fin de activar bobinas pasado un cierto tiempo desde la activación. El esquema básico de un temporizador varía de un autómata a otro, pero siempre podemos encontrar una serie de señales fundamentales, aunque, eso sí, con nomenclaturas totalmente distintas ( ver figura 4.7).
Figura 4.7 Ejemplo de temporizador Temporizador. Podemos observar, en la figura de la derecha, el esquema de un temporizador, Tii, con dos entradas (E y C a la izquierda) y dos salidas (D y R a la derecha) con las siguientes características:
Entrada Enable (E): Tiene que estar activa (a 1 lógico) en todo momento durante el intervalo de tiempo, ya que si se desactiva (puesta a cero lógico) se interrumpe la cuenta de tibia (puesta a cero temporal).
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4.6.3. Contadores. El contador es un elemento capaz de llevar el cómputo de las activaciones de sus entradas, por lo que resulta adecuado para memorizar sucesos que no tengan que ver con el tiempo pero que se necesiten realizar un determinado número de veces (ver figura 4.8)
Figura 4.8 Puede verse el esquema de un contador, Ci, bastante usual, donde pueden distinguirse las siguientes entradas y salidas:
Entrada RESET (R): Permite poner a cero el contador cada vez que se activa. Se suele utilizar al principio de la ejecución asignándole los bits de arranque, de modo que quede a cero cada vez que se arranca el sistema. Entrada PRESET (P). Permite poner la cuenta del contador a un valor determinado distinto de cero, que previamente se ha programado en Cip. Entrada UP (U): Cada vez que se activa produce un incremento en una unidad de la cuenta que posea en ese momento el contador. Entrada DOWN (D): Cada vez que se activa produce un decremento en una unidad de la cuenta que posea en ese momento el contador. Salida FULL (F): Se activa al producirse un desbordamiento del valor del contador contando en sentido ascendente. Salida DONE (D): Se activa cuando el valor del contador se iguala al valor preestablecido Cip. Salida EMPTY (E): Se activa al producirse un desbordamiento del valor del contador contando en sentido descendente.
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4.6.4. Monoestables. El monoestable es un elemento capaz de mantener activada una salida durante el tiempo con el que se haya programado, desactivándola automáticamente una vez concluido dicho tiempo. Una de sus principales ventajas es su sencillez ya que sólo posee una entrada y una salida como podemos observar en la Figura 4.9.
Figura 4.9. Ejemplo de símbolo un monoestable.
Entrada START (S): Cuando se activa o se le proporciona un impulso comienza la cuenta que tiene programada. Salida RUNNING (R): Se mantiene activada mientras dura la cuenta y se desactiva al finalizarla. Al igual que con el temporizador, para programar la cuenta hay que introducir los valores de Mip y Mib.
4.6.5. Programación. En este apartado se tratarán, de modo general, los conceptos básicos de programación en LADDER. Una vez conocidos los elementos que LADDER proporciona para su programación, resulta importante resaltar cómo se estructura un programa y cuál es el orden de ejecución. En la Figura 4.10, se representa la estructura general de la distribución de todo programa LADDER, contactos a la izquierda y bobinas y otros elementos a la derecha.
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Figura 4.10. Estructura general de un programa en LADDER.
4.6.6. Distribución de un programa [12]. En cuanto a su equivalencia eléctrica, podemos imaginar que la línea vertical de la izquierda representa el terminal de alimentación, mientras que la línea vertical de la derecha representa el terminal de masa. El orden de ejecución es generalmente de arriba abajo y de izquierda a derecha, primero los contactos y luego las bobinas, de manera que al llegar a éstas ya se conoce el valor de los contactos y se activan si procede. El orden de ejecución puede variar de un autómata a otro, pero siempre se respetará el orden de introducción del programa, de manera que se ejecuta lo que primero se introduce.
4.6.7. Sistemas combinacionales. Aunque en los sistemas industriales la programación se centra en procesos secuenciales, no teniendo demasiado interés los procesos combinacionales, es necesario conocer la lógica combinacionál ya que en muchas ocasiones es necesaria en la programación secuencial.
Una vez obtenida la función lógica de un problema combinacional, el paso a LADDER o esquema de contactos es muy sencillo. De acuerdo con el álgebra de Boole aplicada a la conmutación, las sumas serán contactos en paralelo, los productos contactos en serie y
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las negaciones contactos normalmente cerrados. En la siguiente figura se muestra un ejemplo de esquema LADDER para una determinada ecuación.
4.6.8. Elementos de memoria. La conexión tradicional para realizar una función de memoria en los circuitos con relés, es el circuito con autoalimentación. Esto se consigue mediante la conexión de un contacto NA del relé (o contactor) en paralelo con el pulsador de marcha. A continuación puede observarse las dos variantes de este circuito: con prioridad a la Desconexión (figura 4.11 a) y con prioridad a la conexión (figura 4.11 b).
Figura 4.11. Circuitos con autoalimentación con prioridad a la desconexión a) y a la conexión b).
En la figura 4.12, se pueden observar los sus esquemas equivalentes en LADDER:
Figura 4.12 Circuitos LADDER con autoalimentación. 31
Sin embargo, con LADDER el esquema puede quedar mucho más sencillo si empleamos las bobinas de SET para la marcha y RESET para paro: (ver figura 4.12)
Figura 4.13 Circuito de marcha y paro con bobinas SET y RESET.
En este caso la prioridad dependerá del PLC utilizado, aunque usualmente la función RESET tiene prioridad sobre la SET.
4.6.9. Elementos de tiempo. Como ya se ha comentado, los dos elementos básicos de tiempo son el temporizador y el monoestable. A continuación veremos un ejemplo de programación de un automatismo temporizado. El esquema siguiente se corresponde con el mando de un motor con marcha temporizada:
Figura 4.14. Automatismos Temporizados. 32
Un posible programa equivalente en LADDER podría ser el siguiente: (Ver figura 4.15)
Figura 4.15 Aplicación de un temporizador en LADDER.
4.6.10. Elementos de cómputo. Para aclarar la programación con elementos de cómputo, se explicará el funcionamiento del esquema (ver figura 4.16): Como se puede observar, el programa consta de un contador C11 que ha sido programado con el valor 10 (Cp=10). Con la entrada S0 ponemos a cero el contador y con la entrada S1 se preselecciona con el valor de Cp, esto es, 10. Cada impulso dado en S2 incrementa en una unidad el contador y cada impulso en S3 lo disminuya. Las bobinas KMI y KM2 se activan cuando el contador posee el valor 10 y 6 respectivamente, en cambio, la bobina KM3 está continuamente activada excepto cuando el contador se encuentra con el valor 4.
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Figura 4.16 Ejemplo de programa LADDER de computo
4.6.11. Sistemas secuenciales. . Aunque es posible programar sistemas secuenciales en LADDER, sólo se suele utilizar para el control de sistemas sencillos. En aquellos más complejos se utiliza la programación modular o el GRAFCET.
4.7. Entornos de programación RSLogix 500 [13]. El entorno RSLOgix 500 de la casa Rockwell es el software de programación del controlador del PLC y funciona sobre sistemas operativos Microsoft Windows 2000 o superiores. Con este software no solo se programan aplicaciones, sino que también se utiliza para configurar los parámetros variables de los módulos de E/S o para monitorizar el estado del sistema.
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4.7.1. Descripción general del software.
RSLogix 500 es el software destinado a la creación de los programas del autómata en lenguaje de esquema de contactos o también llamado lógico de escalera ( Ladder ). Incluye editor de Ladder y verificador de proyectos (creación de una lista de errores) entre otras opciones. Este producto se ha desarrollado para funcionar en los sistemas operativos Windows®. [13] Existen diferentes menús de trabajo (figura 4.17) en el entorno de RSLogix 500, a continuación se hace una pequeña explicación de los mismos
Figura 4.17: Vista principal de RSLogix 500.
Barra de menú: permite realizar diferentes funciones como recuperar o guardar programas, opciones de ayuda, etc. Es decir, las funciones elementales de cualquier software actual. Barra de iconos: engloba las funciones de uso más repetido en el desarrollo de los programas.
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Barra de estado del procesador: Nos permite visualizar y modificar el modo de trabajo del procesador ( online, offline, program, remote ), cargar y/o descargar programas (upload/download program), así como visualizar el controlador utilizado ( Ethernet drive en el caso actual).
Los modos de trabajo más usuales son: • Offline: Consiste en realizar el programa sobre un ordenador, sin necesidad alguna de acceder al PLC para posteriormente una vez acabado y verificado el programa descargarlo en el procesador. Este hecho dota al programador de gran independencia a la hora de realizar el trabajo. • Online: La programación se realiza directamente sobre la
memoria del PLC, de manera que cualquier cambio que se realice sobre el programa afectará directamente al procesador, y con ello a la planta que controla. Este método es de gran utilidad para el programador experto y el personal de mantenimiento ya que permite realizar modificaciones en tiempo real y sin necesidad de parar la producción.
Árbol del proyecto: Contiene todos las carpetas y archivos generados en el proyecto, estos se organizan en carpetas ( ver figura 4.18). [1] Las más interesantes para el tipo de prácticas que se realizará son: Controller properties: contiene las prestaciones del procesador que se está utilizando, las opciones de seguridad que se quieren establecer para el proyecto y las comunicaciones. Processor Status : se accede al archivo de estado del procesador 36
IO Configuration: Se podrán establecer y/o leer las tarjetas que conforman el sistema. Channel Configuration : Permite configurar los canales de comunicación del procesador
Contiene las distintas rutinas Ladder creadas para el proyecto. Da acceso a los datos de programa que se van a utilizar así como a las referencias cruzadas (cross references ). Podemos configurar y consultar salidas ( output ), entradas (input ), variables binarias ( binary ), temporizadores (timer ), contadores (counter ), ... Si seleccionamos alguna de las opciones se despliegan diálogos similares al siguiente, en el que se pueden configurar diferentes parámetros según el tipo de elemento.
Figura 4.18. Árbol de proyecto Panel de resultados: aparecen los errores de programación que surgen al verificar la corrección del programa realizado (situados en la barra de iconos). Efectuando doble clic sobre el error, automáticamente el cursor se situará sobre la ventana de programa Ladder en la posición donde se ha producido tal error. También es posible validar el archivo mediante Edit > Verify File o el proyecto completo Edit > Verify Project . Barra de instrucciones: Esta barra le permitirá, a través de pestañas y botones, acceder de forma rápida a las instrucciones más habituales del lenguaje Ladder. Presionando sobre cada instrucción, ésta se introducirá en el programa Ladder. Ventana del programa Ladder: Contiene todos los programas y subrutinas Ladder relacionados con el proyecto que se esté realizando. Se puede interaccionar sobre esta ventana escribiendo el programa directamente desde el teclado o ayudándose con el ratón (ya sea arrastrando objetos procedentes de otras ventanas ó seleccionando opciones con el botón derecho del ratón).
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4.7.2. Configuración del autómata y las comunicaciones [12]
Para empezar se ha de configurar el autómata que se usará, en nuestro caso se trata de un Logix 500 LSP serie B. Para hacerlo nos dirigimos al menú File>New y en el diálogo que aparece seleccionamos el procesador adecuado. En el mismo diálogo se tiene la posibilidad de seleccionar la red a la que estará conectado. Si hemos efectuado correctamente la configuración de la red anteriormente (con el RSLinx) ya aparecerá el controlador correspondiente, en la esquina inferior izquierda de la figura 4.19 en el desplegable Driver . Sino, podemos usar el pulsador que aparece ( Who Active) que permite acceder a un diálogo similar a RSWho y seleccionar la red definida. Seleccionamos el autómata Logix 500 que aparece. Para que aparezca el autómata en la red se debe estar conectado a Internet y tener activado el RSLinx. Una vez aceptado ( OK ) aparecerá la ventana del proyecto y la ventana del programa Ladder.
Figura 4.19. Selección del procesador. La configuración de la red se puede modificar en cualquier momento accediendo desde el árbol de proyecto> Controller >Controller Communications . (ver figura 4.20).
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Figura 4.20. Configuración de les comunicaciones del autómata
4.7.3. Edición de un programa Ladder [14]. Las diferentes instrucciones del lenguaje Ladder se encuentran en la barra de instrucciones citada anteriormente (figura 8.1). Al presionar sobre alguno de los elementos de esta barra estos se introducirán directamente en la rama sobre la que nos encontremos. A continuación se hará una explicación de las instrucciones usadas para la resolución de las prácticas de este curso :
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Añadir una nueva rama al programa Crear una rama en paralelo a la que ya está creada Contacto normalmente abierto (XIC - Examine If Closed ): examina si la variable binaria está activa (valor=1), y si lo está permite al paso de la señal al siguiente elemento de la rama. La variable binaria puede ser tanto una variable interna de memoria, una entrada binaria, una salida binaria, lavariable de un temporizador,... En este ejemplo si la variable B3:0/0 es igual a 1 se activará la salida O:0/0.
Contacto normalmente cerrado (XIO - Examine If Open ): examina si la variable binaria está inactiva (valor=0), y si lo está permite al paso de la señal al siguiente elemento de la rama. En este ejemplo si la variable B3:0/0 es igual a 0 se activará la salida O:0/0.
Activación de la variable (OTE - Output Energize ): si las condiciones previas de la rama son ciertas, se activa la variable. Si dejan de ser ciertas las condiciones o en una rama posterior se vuelve a utilizar la instrucción y la condición es falsa, la variable se desactiva.
Para ciertos casos es más seguro utilizar las dos instrucciones siguientes, que son instrucciones retentivas.
Activación de la variable de manera retentiva (OTL - Output Latch ): si las condiciones previas de la rama son ciertas, se activa la variable y continúa activada aunque las condiciones dejen de ser ciertas. 40
Una vez establecida esta instrucción solo se desactivará la variable usando la instrucción complementaria que aparece a continuación.
Desactivación de la variable (OTU - Output Unlatch ): normalmente está instrucción se utiliza para anular el efecto de la anterior. Si las condiciones previas de la rama son ciertas, se desactiva la variable y continúa desactivada aunque las condiciones dejen de ser ciertas.
Flanco ascendente (ONS - One Shot ): esta instrucción combinada con el contacto normalmente abierto hace que se active la variable de salida únicamente cuando la variable del contacto haga la transición de 0 a 1 (flanco ascendente). De esta manera se puede simular el comportamiento de un pulsador.
Temporizador (TON - Timer On -Delay ): La instrucción sirve para retardar una salida, empieza a contar intervalos de tiempo cuando las condiciones del renglón se hacen verdaderas. Siempre que las condiciones del renglón permanezcan verdaderas, el temporizador incrementa su acumulador hasta llegar al valor preseleccionado. El acumulador se restablece (0) cuando las condiciones del renglón se hacen falsas. 41
Es decir, una vez el contacto (B3:0/0) se activa el temporizador empieza a contar el valor seleccionado (Preset=5) en la base de tiempo especificada (1.0 s.). La base de tiempo puede ser de 0.001 s., 0.01 s. y 1.00 s. Una vez el valor acumulado se iguala al preseleccionado se activa el bit llamado T4:0/DN (temporizador efectuado). Este lo podemos utilizar como condición en la rama siguiente.
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Contador (CTU - Count Up ): se usa para incrementar un contador en cada transición de renglón de falso a verdadero.
Por ejemplo, esta instrucción cuenta todas las transiciones de 0 a 1 de la variable colocada en el contacto normalmente abierto. Cuando ese número se iguale al preseleccionado (6 en este caso) el bit C5:0/DN se activa. Este bit se puede usar posteriormente como condición en otro renglón del programa.
Resetear (RES - Reset ): La instrucción RES restablece temporizadores, contadores y elementos de control.
En el ejemplo presentado a continuación una vez aplicado el reset, el contador se pone a cero y cuando la condición del renglón del contador vuelca a ser cierta, empezará a contar de cero.
Para introducir el nombre de las variables se puede hacer mediante el teclado o a partir del Árbol del proyecto> Data Files y seleccionar el elemento necesario (salida, entrada variable..). Una vez seleccionado el elemento se abre una ventana y se puede arrastrar con el ratón la variable como se muestra en la figura 4.21, y colocar el nombre de la variable (0:0.0/0) encima de la casilla verde de la instrucción (indicada con el círculo azul).
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Para más información sobre las instrucciones usadas en el RSLogix 500 se puede acceder al menú de ayuda: Help>SLC Instruction Help y se encuentra un explicación muy detallada de su funcionamiento.(Ver Figura 4.22)
Figura 4.21: Adición de variables
Figura 4.22: Ayuda de las instrucciones
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4.7.4. Descarga del programa [13]. Una vez se ha realizado el programa y se ha verificado que no exista ningún error se procede a descargar el programa al procesador del autómata (ver figura 4.23)
Figura 4.23. Descarga del programa al autómata [13].
A continuación aparece diversas ventanas de diálogo que se deben ir aceptando sucesivamente (figura 4.24).
Figura 4.24. Salvar el programa
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Figura 4.25. Aceptación de la descarga [13].
Figura 4.26. Paso a modo Remote Program
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Figura 4.27. Transfiriendo datos del programa
Figura 4.28. Paso a modo Run (el programa está en funcionamiento)
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Figura 4.29. Paso a modo on-line (conectado)
Figura 4.30. Programa on-line y forzado de entrada.
Para desconectar el enlace entre el ordenador personal y el autómata se deben seguir los siguientes pasos, siempre teniendo en cuenta que una vez desconectado el autómata este sigue funcionando con el programa descargado. Es importante dejar el programa en un estado seguro (ver figura 4.31).
Figura 4.31. Paso a modo off-line (desconectado).
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A continuación aparece un diálogo para salvar el programa realizado, de esta manera se puede salvar todos los archivos de datos (tablas de variables, salidas, temporizadores,...). Ver figura 4-32.
Figura 4.32. Salvar los resultados
Pueden surgir algunos problemas durante la descarga del programa, el más común es que existan problemas con la conexión a Internet. Entonces al descargar el programa surgirá un diálogo en el que se muestra que el camino de la conexión no está funcionando. (figura 4.33). Para solucionar el problema se debe comprobar si la configuración del drive en el RSLinx es correcta y si la conexión a Internet del usuario está funcionando de manera normal (figura 4.34).
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Figura 4,33: Conexión sin funcionar
Figura 4.34: Buena y mala conexión a Ethernet [13].
4.7.5. Menú ayuda. Para cualquier duda que se pueda presentar en el uso del programa, se puede utilizar la ayuda que es bastante completa. Esta permite Figura 4.35. Menú de Ayuda. buscar según palabras clave o por agrupaciones de contenido ( ver figura 4.35) [13].
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CAPITULO 5. DESARROLLO DEL PROYECTO. 5.1. Reacomodo de luminarias en el área de Producción. Se hace necesario un reajuste de toda la iluminación teniendo en cuenta los diferentes espacios y requerimientos en cada área según las actividades a desarrollar, esto generado por el éxito que ha tenido la empresa que en un principio comenzó con unas cuantas líneas de producción hasta llegar a este momento, donde se han hecho labores de reacomodo y ensamble de nuevas líneas de producción, se pretende que quede distribuido como se puede apreciar en la Figura 5.1. El área de producción lo conforman 12 espacios destinados a propósitos específicos, ya se ha reacomodado casi la totalidad de ellos, solo faltan las líneas de producción colocadas a un costado del taller de mantenimiento debido a que falta ensamblarlas.
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Figura 5.1. Layout de distribución de espacios en área Piso de producción. La distribución de los circuitos da alumbrado no corresponden al emplazamiento de áreas de producción para ello se presentara una propuesta de reacomodo de circuitos de control de luminarias que cubran las necesidades de cada área. Ver figura 5.2.
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Figura 5.2. Los circuitos de control de iluminación están actualmente acomodados en filas, por ello no cubren la nueva necesidad de iluminación.
5.1.2. Evaluación de los Niveles de iluminación. Se deseaba proponer una luminaria 6 tubos de la marca MAGG que ofreciera más flujo luminoso, para de esta, manera aumentar el nivel de iluminación comparado con las que Ofrecen las Cooper lighting instaladas actualmente; pero se observó que en el análisis y simulaciones realizadas en DIALux presentaban un flujo luminoso inferior al de las actualmente ya instaladas entonces por tal motivo se seguirán empleando las ya existentes COOPER LIGHTING - METALUX HBL-654T5-N-UNV-EBT2-U con el mismo emplazamiento , cuyo análisis se muestra en los siguientes segmentos.
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5.1.3. Características de la luminaria. La luminaria COOPER LIGHTING - METALUX HBL-654T5-N-UNV-EBT2-U OPEN HIGH BAY LUMINAIRE WITH SPECULAR REFLECTOR, NARROW DISTRIBUTION NO UPLIGHT / se clasifica según CIE 100 con código CIE Flux: 51 80 95 100 95, Ver figura 5.3.
Figura 5.3 Características de Luminaria cooper lighting
5.1.4. Resumen del Análisis. El nivel recomendado de iluminancia en la industria correspondiente en la planta para trabajos con requerimientos visuales limitados según la Norma y Estándares internacionales es como mínimo de 200 luxes, recomendado de 300 luxes y 500 como nivel de iluminancia óptimo. Se puede observar en la Figura 1.1 que se cumplen los niveles de iluminancia en un rango alrededor de 420 a 300 luxes en los lugares entre las luminarias. Ver figura 5.4.
54
Figura 5.4. Niveles de iluminación.
Las luminarias están suspendidas a una altura de 8 metros, se presenta un factor de mantenimientos de 0.90 debido a que los tubos fluorescentes están totalmente descubiertos, los colores de techo paredes y el suelo son techo y paredes color blanco, suelo color gris, 63 luminarias para toda el área de producción. Ver Figura 5.5.
Figura 5.5. Resumen de evaluación de iluminación.
55
5.1.5. Ubicación de luminarias. La ubicación de las luminarias se muestra en el plano de la Figuras 5.6. Para ver con más detalle las coordenadas de posición de cada luminaria ver Anexo de Evaluación de iluminación.
Figuras 5.6. Ubicación de luminarias en el área de piso Producción.
5.1.6. Resultados luminotécnicos. EL flujo luminoso total es de 1583135 lm , la potencia total instalada es de 22176.0 W. Las intensidades lumínicas del plano útil son directo 311, indirecto 65 total 376 ver Figura 5.7.
56
Figura 5.7. Resultados luminotécnicos de la evaluación.
5.1.7. Rendering 3D.
Parte de la evaluación en DIALux es un Render en 3D donde se aprecian el comportamiento de los diferentes niveles de iluminación ver figura 5.8.; por otra parte y tratando la misma cuestión se hace un render de colores falsos donde podemos apreciar con más detalle la concentración de luxes en cada espacio de distribución de luminarias. Ver figura 5.9.
57
Figura 5.8. Renderig en 3D de niveles de iluminancia.
Figura 5.9. Rendering de colores falsos.
58
5.1.8. Memoria de cálculo.
Los cálculos de canalizaciones, conductores, y protecciones de cada circuito de control de iluminación se realizaron mediante una aplicación programada en Excel donde solo se suben los datos. Ver figura 5.10. - Número de luminarias por circuito - Potencia, Corriente, Voltaje - Distancias de circuitos/luminarias a tablero de control.
Figura 5.10 Programa en Excel para cálculo de Conductores, canalizaciones y protecciones. Subiendo los datos requeridos para el cálculo rápidamente aparecen los resultados, para corregirlos según las condiciones que exige la Norma se toman en cuenta las Tablas de Resistencia de conductores, Factor agrupamiento, Corrección de temperatura etc, dispuestas en el mismo documento de Excel pero en diferente hoja esto para agilizar el cálculo y las correcciones necesarias. Ver Figura 5.11. Las tablas de correcciones se muestran en los Anexos 1.
59
Figura 5.11. Tablas de correcciones para cálculos.
5.1.9. Cuadro de Cargas. El Cuadro de cargas fue completado en el programa de Excel puede observarse en la Figura 5.12 el cálculo de los 12 diferentes circuitos, como se aprecia los calibres de conductores van del 8, 14 y 10 dependiendo de la carga instalada, se cumple con la Normativa para cada caso para más detalle checar Anexo Memoria de cálculo bien en el Plano eléctrico.
Figura 5.12. Cuadro de cargas “Tablero de Alumbrado”. 60
5.1.9. Plano eléctrico de Alumbrado. De acuerdo a las 12 diferentes áreas se dividieron las luminarias para satisfacer la necesidad de iluminación en cada una siendo esto bastante sencillo puesto que no se les mueve de su ubicación original solo y únicamente se agrupan en 12 sectores diferentes cubriendo cada área designada. De esta manera solo las trayectorias de canalizaciones, calibre de conductores y protecciones se ven afectadas para el ajuste que se pretende. Ver figura 5.13 en la cual se aprecia trayectorias cuadro de carga nomenclatura e indicaciones. Para más detalle se lo puede apreciar en el Anexo 1.
Figura 5.13. Plano Eléctrico de Alumbrado.
61
Simbología y Cedulas de Cableado. Ver figura 5.14.
Figura 5.14. Simbología empleada en el plano eléctrico y cedula de cableado.
5.1.10. Evaluación de los niveles de iluminación. El nivel recomendado de iluminancia en la industria correspondiente en la planta para trabajos con requerimientos visuales limitados según la Norma y Estándares internacionales es como mínimo de 200 luxes, recomendado de 300 luxes y 500 como nivel de iluminancia óptimo. Se puede observar en la Figura 1.1 que se cumplen los niveles de iluminancia en un rango alrededor de 420 a 300 luxes hasta en los lugares mas críticos entre luminarias. Ver figura 5.15.
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Figura 5.15. Evaluación niveles de Iluminación (CAD).
63
5.2. DISEÑO DE SISTEMA DE AUTOMATIZACIÓN Se realizó un análisis de consumo energético con la finalidad de evaluar el impacto del desarrollo de una mejora en uno de los sistemas involucrados. Al encontrar que el sistema de iluminación representa un 17% del consumo de energía eléctrica dentro de la planta se eligió diseñar un sistema de automatización que permita controlar el sistema de iluminación. En este sentido, se presentará el detalle de las consideraciones tomadas en el diseño de la propuesta de automatización.
5.2. Descripción general de zonas a controlar. El diseño de automatización propone la integración de: Controladores Lógicos Programables (PLC), Sensores fotoeléctricos y Actuadores (Contactores). La propuesta tiene como alcance diseñar un sistema de automatización para el sistema de iluminación en las zonas (ver imagen 13) de Producción:, Almacenes , Maquinas, Recintos especiales. A continuación se mencionarán las características de dichas áreas con la finalidad de definir el tipo de control que gobernará el encendido y apagado de luces. Área de Producción: La planta industrial cuenta con 12 áreas en toda su área de producción 5 de estas son: 1) Almacén , 2) Maquinas 3) Training, 4) MaintenanceCleaning, 5) Shipping area ,las restantes son las siguientes siete áreas y líneas de producción: 1) DNMX, 2) KDMK-AFCO, 3)AMI, 4)NAL-MX NAL-IL SIIX, 5)TRMI GNC, 6) NAL IL-2, 7) NAL IL- 3 , (Ver figura 5.16).
64
Figura 5.16. Emplazamiento de sectores del Área de Producción.
Cada sector cuenta con personal que inicia, monitorea, y finalizan cada tarea involucrada en el proceso de producción. En la tabla 5.1. se muestra la descripción de cada sector considerando: número de circuitos, luminarias, maquinistas; área y tipo de ocupación para cada sector con la finalidad de definir el tipo de control más adecuado. Luego de observar la tabla 5.1. se concluye que, dado que las áreas son grandes y tienen un tipo de ocupación predecible, pues el personal permanecerán en dichas zonas siempre que la programación de producción lo requiera. En consecuencia, se considera gobernar el encendido / apagado de los circuitos de iluminación por los horarios de producción semanal para las 7 líneas. En los sectores mencionados no se considera oportuno gobernar la iluminación mediante sensores de presencia por tres motivos:
65
1.- El tránsito tiene mayor probabilidad de ser continuo siempre que esté programada la producción según la planificación semanal. 2.- Las zonas son de área muy amplia para los rangos de trabajo de un sensor. 3.- Las zonas cuentan con varias máquinas y columnas que limitan los rangos de trabajo para un sensor de presencia.
Tabla 5.1. Descripción de sectores a controlar en Área de producción.
Sector Almacén Maquinas Training Maintenance, cleaning Shipping Area DNMX KDMK-AFCO AMI NAL-MX NAL-IL SIIX TRMI GNC NAL IL-2 NAL IL- 3 TOTALES
N* N* Luminarias circuito 6 x 54 W 1 9 2 9 3 4 4 2
Tipo de ocupación Predecible Predecible Impredecible Predecible
Área (m2) 391.44 570.38 142.96 142.96
Tablero TAB ALUMBRADO TAB ALUMBRADO TAB ALUMBRADO TAB ALUMBRADO
5 6 7 8 9
5 4 4 4 9
Predecible Predecible Predecible Predecible Predecible
285.192 285.192 285.192 285.192 475,32
TAB ALUMBRADO TAB ALUMBRADO TAB ALUMBRADO TAB ALUMBRADO TAB ALUMBRADO
10 11 12
4 8 2
Predecible Predecible Predecible
285.192 475.32 142.596
TAB ALUMBRADO TAB ALUMBRADO TAB ALUMBRADO
12
64
66
Características del diseño. 5.2.1. Tecnologías a considerar en el Sistema de Automatización En la siguiente tabla, resume las tecnologías de control propuestas para este diseño basado en el análisis presentado en las páginas previas: (ver tabla 5.2) Tabla 5.2. Resumen de las tecnologías de control a considerar por sector en la planta de estudio. Sector
Tipo de ocupación
Almacén
predecible
Flujo de luz natural si
Maquinas
predecible
Training
Flujo de personas
Área (m2)
no
391.44
si
si
570.38
Impredecible
si
si
142.96
Maintenance, cleaning
predecible
si
si
142.96
Shipping Area
predecible
si
si
285.192
DNMX
predecible
si
si
285.192
KDMK-AFCO
predecible
si
si
285.192
AMI
predecible
si
si
285.192
NAL-MX NALIL SIIX
predecible
si
si
475,32
TRMI GNC
predecible
si
si
285.192
Tecnología de control propuesta Programa PLC/ Tablero de control + Sensor Fotoeléctrico. Programa PLC/ Tablero de control + Sensor Fotoeléctrico. Programa PLC/ Tablero de control + Sensor Fotoeléctrico. Programa PLC/ Tablero de control + Sensor Fotoeléctrico. Programa PLC/ Tablero de control + Sensor Fotoeléctrico. Programa PLC/ Tablero de control + Sensor Fotoeléctrico. Programa PLC/ Tablero de control + Sensor Fotoeléctrico. Programa PLC/ Tablero de control + Sensor Fotoeléctrico. Programa PLC/ Tablero de control + Sensor Fotoeléctrico. Programa PLC/ Tablero de control 67
NAL IL-2
Predecible
si
si
475.32
NAL IL- 3
predecible
si
si
142.596
+ Sensor Fotoeléctrico. Programa PLC/ Tablero de control + Sensor Fotoeléctrico. Programa PLC/ Tablero de control + Sensor Fotoeléctrico.
5.2.2. Variables internas en el diseño.
Resultado de este planteamiento, se realiza un análisis preliminar al desarrollo del diseño con la finalidad de identificar las variables internas que se ven involucradas en el tema de estudio. Las variables internas permiten identificar problemas que pueden presentarse durante el desarrollo de la idea propuesta producto de un análisis preliminar al diseño, para los cuales pueden encontrarse muchas veces soluciones viables o en caso de no poder evitarse sirven para ser identificados como restricciones o limitaciones del diseño. En la Figura 5.17. Se muestra el Diagrama de Flujo de las variables Internas en el Diseño del Sistema de Automatización de Iluminación, se considera parte de hardware y software. Así mismo en la Figura 5.18. Se muestra el Diagrama de Flujo de las variables internas para el proceso de operación y control en modo manual y automático. Posteriormente se hace una descripción de cada variable identificada.
68
Figura 5.17. Diagrama de Flujo de Variables Internas en el Diseño del Sistema de Automatización de Iluminación
69
Figura 5.18. Diagrama de Flujo Operación y Control en Modo Manual y Automático.
70
Variables Internas para el diseño del sistema de control 1) Aplicaciones en y Software: Es necesario hacer un análisis profundo para determinar por zonas de trabajo los dispositivos más adecuados y en el caso de software determinar las variables importantes a ser consideradas para el desarrollo de programas.
2) Facilidades y consideraciones de diseño: Existen múltiples opciones en la selección de equipos; sin embargo, esta propuesta tratará de emplear los equipos con los cuales cuenta la empresa. Se debe hacer un análisis de los requerimientos en función a los componentes con los que ya se cuenta para disminuir el costo económico en la implementación posterior a este diseño. Se debe usar programas compatibles con las marcas y familias de los equipos seleccionados en el diseño del sistema de control de iluminación.
3) Limitaciones de hardware La elección del tipo de sensor está en función de la zona a controlar siendo importante el tipo de trabajo que se realiza en el área y las disposiciones físicas como la distancia desde el centro de control al lado más alejado a controlar La atenuación de la señal de control se presenta como problema cuando el dispositivo de control se encuentra alejado del área a controlar. Se debe tener cuidado en la selección de equipos para evitar problemas de compatibilidad entre marcas y familias. Se realizará la elección del controlador PLC de la familia SLC 500 de la marca Allen Bradley.
4) Limitaciones de Software La limitación de usar un software determinado para el diseño es que no es compatible con otras marcas, sin embargo, la lógica empleada para el desarrollo de los programas es un valor agregado
Variables Internas para la operación y control en modo automático. 1) Falla en el Procesador El PLC es un dispositivo electrónico empleado en la industria por su robustez y confiabilidad; sin embargo, debe contemplarse como problema la falla del procesador. En este sentido, se debe diseñar de tal forma que siendo el caso se peda tener control total de los circuitos de iluminación de modo manual.
71
5.2.3. Diseño de Hardware.
5.2.4. Sensor Fotoeléctrico con regulación de sensibilidad. Los niveles de iluminación en los sectores de producción fluctúan como mínimo entre los siguientes valores. 300 lux, 350 lux y 400lux [17]. En consecuencia, se necesita un sensor fotoeléctrico con una sensibilidad mayor o igual a 200 lux con salida a Relay pues se ha considerado usar módulos de entradas digitales. En la tabla 5.3 se muestran los sensores disponibles en el mercado.
Tabla 5.3. Sensores Fotoeléctricos disponibles para considerar en el diseño. Descripción Marca Nivel de luz ajustable Retardo de Tiempo Ajustable Tipo de salida Costo S/.
LS-100XA Bticino 105-2150 lux 3 a 5 min Relé 250
FotocontrolUniversal FotoControl 1 Universal 2 RBC Sitel RBCSitel 0.1 a 6000 lux 10-1000 lux 2,3,4,5,6,8,12 No Horas Relé Relé 60 24
Los tres modelos de sensores fotoeléctricos cumplen con los requerimientos para el diseño. Todos tienen salida a Relay y cuentan con un rango de variación de sensibilidad por encima de los valores necesarios. Por un tema de costos se considera utilizar el Fotocontrol Universal con Regulación de Sensibilidad de RBS Sitel cuya hoja técnica se encuentran en el Anexo 5.4.
5.2.5. Actuadores. Estos dispositivos, como su nombre lo indica, son los encargados de actuar directamente con el proceso a controlar en función al estado de los dispositivos o variables de entrada al sistema de control. El actuador empleado tendrá la función de activar o desactivar un circuito de iluminación al permitir o impedir el paso de energía. La acción del actuador dependerá de la señal enviada por el controlador donde se verificará los siguientes casos:
72
a) El circuito será activado si la hora en el PLC es mayor o igual a la hora de encendido configurada por el usuario administrador e impedirá el paso de energía en el caso que la hora actual en el PLC es mayor a la hora de apagado configurada también por el usuario. b) El usuario decide activar o desactivar en forma manual el circuito a través de una botonera. c) El circuito se activará en forma automática sólo si el sensor fotoeléctrico indica que el nivel de iluminación es menor a 200 lux durante un periodo mayor a 4 minutos.
5.2.6. Comparación de Tecnologías. Las tecnologías que podrían emplearse para esta función son las siguientes: relé, contactor, relé de estado sólido y TRIAC. La siguiente tabla muestra las características principales de los posibles actuadores a utilizar. (Ver Tabla 5.4) Tabla 5.4. Tecnologías posibles a utilizar como actuador.
De la tabla anterior, se llega a la conclusión que el contactor es la tecnología mas adecuada para emplear ya que a pesar de presentar desgaste mecánico y tener una lenta conmutación, debe recordarse que este componente será instalado en una planta industrial donde el mantenimiento del mismo estará a cargo de técnicos. Siento planteada esta situación, los contactores tienen como ventajas que no requieren un nivel técnico alto para su operación, además que la detección de fallas es rápida, pero sobretodo el stock en el mercado es alto ya que estos actuadores son usados comúnmente en la automatización industrial y en consecuencia siempre se dispone de ellos en los almacenes de repuestos. Por otro lado, este dispositivo permite interrumpir el paso de corriente ya sea en el circuito de potencia o en el de mando y dicha acción la realiza cuando se energiza la bobina que tiene en su interior. Los contactores tienen la posibilidad de ser accionados a distancia (desde su parte de mando), pudiendo accionar grandes potencias (centenares de kilovatios).
73
5.2.7. Componente seleccionado. El contactor seleccionado ha sido elegido en función a una corriente de diseño equivalente a 1.25 veces el valor de la corriente de línea de cada circuito a controlar y para el voltaje de control se ha considerado que en la planta en estudio se cuenta con un sistema trifásico sin neutro con voltaje de línea igual a 220 voltios. El cálculo de corriente nominal para cada circuito a controlar se muestra en la Tabla 5.6. Para el cálculo se requieren los datos de consumo de los equipos de iluminación instalados en la planta los cuales se muestran en la Tabla 5.5. Como la corriente de diseño no es superior a 25 A, se eligió el contactor cuyas características se muestran en el Anexo 5.7. Dado que se controlarán 12 circuitos de iluminación distribuidos en un tableros eléctricos según , se requieren 12 contactores de este modelo y en consecuencia se requieren 12 salidas distribuidas en los dos PLC a utilizar, mayor detalle se dará en la sección referente selección de módulos de salida. Tabla 5.5. Características de equipos de iluminación instalados en Área de Producción. Características de lámparas fluorescentes 6x54W Potencia de fluorescente Potencia de balastro Alimentación Cos (phi)
54 W 8W 220 0.64
5.2.8. Calculo de corriente de diseño. IDISEÑO =
1.25 X N°Lámparas x Potencia Activa por equipo (W) 1.7320 x VLÍNEA x cos(phi)
Calculo de Corriente de diseño. Almacén, Maquinas, NAL-MX, NAL-IL, SIIX IDISEÑO = 1.25 X 9 x 332 (W) = 3735 /243.86 = 15.31 A 1.7320 x 220 x 0.64 TRAINING, DNMX, KDMK-AFCO,AMI , TRMI-GNC, IDISEÑO = 1.25 X 4 x 332 (W) = 1660 /243.86 = 6.80 A 1.7320 x 220 x 0.64 MANTENANCE,CLEANING 74
IDISEÑO = 1.25 X 2 x 332 (W) = 3735 /243.86 = 3.40 A 1.7320 x 220 x 0.64 SHIPPING AREA IDISEÑO = 1.25 X 5 x 332 (W) = 2075 /243.86 = 8.5 A 1.7320 x 220 x 0.64 NAL IL-2 IDISEÑO = 1.25 X 8 x 332 (W) = 3320 /243.86 = 13.61 1.7320 x 220 x 0.64 Tabla 5.6. Cálculo de corriente de diseño para elección de contactor. Sector Almacén
N* N* Luminarias circuito 6 x 54 W 1 9
I DISEÑO
Potencia Activa por equipo (W) 332
VLÍNEA 220
15.31 A
Maquinas
2
9
332
220
15.31 A
Training
3
4
332
220
6.40 A
Maintenance, cleaning Shipping Area
4
2
332
220
3.40 A
5
5
332
220
8.5 A
DNMX
6
4
332
220
6.40 A
KDMK-AFCO
7
4
332
220
6.40 A
AMI
8
4
332
220
6.40 A
NAL-MX NAL-IL SIIX TRMI GNC
9
9
332
220
15.31 A
10
4
332
220
6.40 A
NAL IL-2
11
8
332
220
13.61 A
NAL IL- 3
12
2
332
220
3.40 A
5.3. Controladores Lógico Programables SLC 500. Los productos SLC 500 de Allen Bradley constituyen una familia de Controladores 75
Lógicos Programables (PLCs) de tipo modular para los cuales en un chasis o rack se van colocando sus distintos elementos modulares como son: controladores programables o CPUs, módulos I/O digitales, módulos I/O analógicos, y módulos especiales para temperatura, conteo, control de procesos y lenguaje BASIC. También se dispone de módulos de comunicación para un amplio rango de configuraciones para distintos tipos de redes industriales tales como: RS-485, Ethernet, ControlNet, RIO, etc. Y para adquisición de datos desde sitio remoto se tiene los módulos llamados Flex I/O. Todos estos dispositivos de la familia SLC 500 son configurados y programados mediante el software de programación de lenguaje Ladder RSLogix 500.
5.3.1. Componentes Básicos de un Sistema SLC 500. Como mínimo, un sistema SLC 500 en sus componentes de hardware está conformado por un módulo procesador, un módulo I/O, un rack o chasis de montaje de los módulos, y una fuente de poder, como se puede apreciar en la Figura 5.19.
Figura 5.19. Componentes básicos de un Sistema SLC 500
5.3.2. Selección de módulos de entrada. Los módulos de entrada son necesarios para conectar las señales de los sensores de presencia y sensores fotoeléctricos los cuales ejercerán control los almacenes y aduanas. El número de entradas ha sido elegido en función al área a controlar y el alcance en metros de los sensores elegidos para el control. En la Tabla 5.6. se muestra la asignación de entradas en cada ambiente a controlar. Tabla 5.6. Requerimientos de Entradas SECTOR Líneas de producción Almacén Mantenimiento , limpieza Capacitación Maquinas Shipping Total de entras
N* ENTRADAS 7 1 1 1 1 1 12
76
En función al requerimiento, se utiliza un Módulo de 16 entradas. Dado que se emplearán sensores de salida digital, el módulo a utilizar es un módulo de entradas digitales.
5.3.3. Selección de módulos de salida. Los módulos de salida son necesarios para conectar las bobinas de los contactores a las salidas del módulo. Al activarse en el programa una salida, la bobina del contactor conectado a esta salida del módulo se energiza con lo cual se induce una corriente en el contactor lo cual genera un campo magnético que permite cerrar los contactos del contactor logrando activar un circuito de iluminación en particular. El número de salidas para estos sectores está en función a la cantidad de circuitos existentes pues no se modificará la distribución de los mismos. Dado que los tableros eléctricos están distribuidos en dos pisos como se muestra en el Anexo 6, se hace necesario distribuir el control en dos PLC como mínimo. Se ha considerado colocar cada PLC cerca de los demás tableros eléctricos en un lugar estratégicamente elegido con finalidad de reducir el cableado. En la tabla 5.7 se presenta el número de salidas requeridas en cada PLC indicando el sector al cual pertenecen. Tabla 5.7. Requerimiento de Salidas – PLC Sector Almacén Maquinas Training Maintenance, cleaning Shipping Area DNMX KDMK-AFCO AMI NAL-MX NALIL SIIX TRMI GNC NAL IL-2 NAL IL- 3 Circuito lámparas veladoras. Totales=
Salidas 1 1 1 1
Entradas 1 1 1 1
1 1 1 1 1
1 1 1 1 1
1 1 1 1
1 1 1
13
12
Se empleara un módulo de 16 salidas a fin de reducir los costos de implementación. El módulo a emplear tiene las siguientes características presentadas en el Anexo 5.9.
77
5.3.4. Selección de procesador. El procesador para el sistema SLC 500 debe ser seleccionado en base a la capacidad de memoria, número de I/O que se va a manejar, desempeño, requerimientos de programación y opciones de comunicación. Al encontrar que los requerimientos de software se adaptaban a lo ofrecido por el modelo Logix500 1764 LSP SERIE B se eligió este procesador. Las especificaciones generales del procesador Logix500 1764 LSP SERIE B se presentan en el Anexo 5.10.
5.3.5. Selección de Chasis. La selección de el o los chasis se determina en función a la cantidad de slots que se necesita para la aplicación y considerando futuras expansiones. Los chasis modulares SLC 500 proporcionan flexibilidad en la configuración de 4-slots, 7-slots, 10-slots y 13slots. Para esta aplicación, se empleará 1 chasis de 7 slots
5.3.6. Selección de Fuente de Poder. La fuente de poder del chasis debe ser seleccionada en base a la demanda de carga del sistema y considerando futuras expansiones de módulos que se adicionen en los slots libres. La selección de la fuente de poder para el sistema debe ser cuidadosamente seleccionada para conseguir un rendimiento óptimo y evitar una excesiva carga de la fuente, lo que puede causar un apagado súbito de la misma o fallas prematuras. En la Tabla 5.8 se detalla las capacidades de corriente para cada una de las fuentes de alimentación de Allen Bradley. En función a las capacidades de corriente de cada fuente se elegirá la más adecuada. Las corrientes máximas consideradas para cada módulo a integrar en el chasis se obtienen de la tabla para cálculo de la fuente de alimentación proporcionada por Allen Bradley. Tabla 5.8. Capacidades de Corriente por Fuente de Alimentación.
Se concluye que se debe elegir la fuente con número de catálogo 1746-P1. 78
5.3.7. Cableado de fuerza de interruptores termo magnéticos y contactores. Actualmente en la planta se cuenta con 1 tableros eléctrico de iluminación. Este tablero contiene interruptores termonagnéticos asociados a los circuitos de iluminación. El sistema de automatización propuesto requiere tener un tablero de control con contactores de manera que estos sean los actuadores que permitirán el encendido o apagado de los circuitos en forma automática en función a la configuración de horas de producción o en forma manual desde el panel de operador. Dada la distribución se considera lo siguiente distribución en tablero de control. PLC Tablero de interruptores
Tablero de Control
Como se observa en la tabla anterior, se tendrán 1 tablero de control con 13 contactores. Se debe recalcar que se requiere también contar con un tablero principal donde se encontrará el PLC. Se utilizará un de los tableros de control para conectar los contactores y a su vez conectar el PLC con sus respectivo módulos debe considerar la corriente nominal por circuito a fin de elegir el calibre de conductor adecuado y evitar los problemas por caída de tensión. El cableado de fuerza considera conectar las salidas de los interruptores termomagnéticos a los contactos del contactor, las salidas de este componente deben ir cableadas a los circuitos de iluminación respectivos. El calibre de conductor a emplear es elegido en función a la corriente de diseño que equivale a 1.25 veces la corriente nominal y los factores de corrección por: número de cables en un tubo y temperatura ambiente de 40°C, temperatura promedio en el interior de la planta. La distribución de cargas en el circuito de fuerza se muestra en las Figuras 5.20, 5.21, 5.22. Los calibres para cada circuito y la caída de tensión de los mismos se especifican en el Anexo 11.1.
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Figura 5.20. Cableado de fuerza de interruptores termo magnéticos y contactores
circuitos 1,2,3,4,5.
FIgura 5.21. Cableado de fuerza de interruptores termo magnéticos y contactores
circuitos 6,7,8,9,10.
80
Figura 5.22. Cableado de fuerza de interruptores termo magnéticos y contactores
circuitos 11,12,13.
81
5.3.8. Sembrado de sensores en producción. Las conexiones de las señales de los sensores al módulo de entradas se detallan gráficamente en la Figura 5.9. El calibre de conductor a emplear es elegido en función a la corriente de diseño que equivale a 1.25 veces la corriente nominal del circuito y los factores de corrección por: número de cables en un tubo y temperatura ambiente de 40°C en promedio en el interior de la planta La distribución de los sensores en cada área de se presenta en la Figura 5.23, donde los sensores se colocaran en lugares estratégicos donde la luz natural incide más sobre el Fotosensor.
Figura 5.23. Sembrado de sensores en producción designados en cada área a censar.
82
5.3.9. Conexiones de las señales de los sensores al módulo de entradas. Las conexiones de los sensores al módulo de entradas del PLC se muestran en la Figura 5.24, en el anexo 12 se muestra la conexión al contacto NA en el relé del Fotosesor.
Figura 5.24. Conexiones de las señales de los sensores al módulo de entradas.
5.3.10. Cableado de mando de las bobinas de contactores a los módulos de salida de los PLC. Las conexiones de las bobinas de contactores al módulo de salidas se detallan gráficamente en la Figura 5.25. Se conforma el tablero de control con los 13 contactores conectando además en paralelo con su respectivo termomagnetico de 220 en paralelo para poder operar los circuitos en modo manual por falla en el PLC o Ajuste.
83
Figura 5.25. Conexiones de las bobinas de contactores al módulo de salidas del PLC
5.4. Diseño de Software. 5.4.1. Programación en Lenguaje Ladder para RsLogix 500. Este software permite diseñar el programa en lógica de escalera usado en la familia de PLC’s SLC 500. Para empezar a desarrollar el software se debe crear un nuevo proyecto,
esto se hace por medio del menú principal, cuando se crea un nuevo proyecto se elige el procesador que se usará, así como los módulos que forman parte del sistema.
5.4.2. Modo Automático y Modo Manual. La función permite activar y/o desactivar los circuitos de iluminación en modo manual o automático se muestra en la Figura 5.26. En modo automático, se controla el encendido y apagado de los circuitos de iluminación en función a: las horas programadas por el usuario, la hora actual en el PLC, el día configurado y el día actual en el PLC. El código en Lenguaje Ladder valida en primer lugar los días configurados por el usuario y si corresponde al día actual en el PLC, considera las horas configuradas por el usuario para ese día y valida las horas de inicio y fin para la activación y desactivación de los circuitos de iluminación respectivamente. El modo manual es habilitado para activar los circuitos de iluminación en períodos de tiempo no configurados en el modo automático, es decir en situaciones no planificadas. El usuario tiene la opción de activar o desactivar los circuitos a través de los interruptores. 84
Figura 5.26. Funcion que permiete la interaccion entre manual y automatico.
5.4.3. Activación de circuitos mediante sensores. Esta función permite activar y/o desactivar circuitos de iluminación en las zonas de producción. El programa recibe la señal de los sensores fotoeléctricos, la activación de los circuitos se da solo si el nivel de iluminación está por debajo del estándar calibrado en el Fotosensor que es de 250 luxes durante 3 min y por supuesto se desactiva pasados 5 minutos después que el sensor deja de enviar señal. La figura 5.27. Muestra el programa que permite activar y desactivar cada circuito.
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Figura 5.27. Programa de activación mediante señal del Fotosensor. 5.4.4. Activación y desactivación de circuitos de iluminación.
La activación de un circuito de iluminación se realiza a través de la bobina de un contactor, este dispositivo es energizado cuando las condiciones en modo automático son verdaderas (validación de día, hora de inicio y hora de fin) o cuando el usuario decide activar en modo manual un circuito en particular. Por otro lado, la desactivación de un circuito se da cuando una de las condiciones a validar en el modo automático es falsa o cuando un usuario activa el modo manual para desactivar un circuito. La figura 5.28. Muestra los contactos de activación de bobinas mediante el horario programado o por el estado del Fotosensor.
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Figura 5.28. Activación de bobinas mediante el horario programado o por el estado del Fotosensor.
CAPITULO 6.COSTOS DE MATERIALES. Para realizar el análisis financiero Proyecto se utilizarán los valores de cotizaciones de los componentes en que se necesita invertir. Para este resumen de costos se está considerando los gastos en equipos como PLC, módulos de entrada y salida y tablero de control, canalizaciones tubería conducit, cajas de conexión eléctrica, sensores, actuadores, etc. Esto se debe a que la empresa no cuenta con estos equipos y como se mencionó anteriormente, esta propuesta plantea reacomodar los circuitos de iluminación y automatizar su encendido y apagado para proponer una mejora que contribuya al ahorro de energía eléctrica.
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Tabla 6.1. Costos de materiales y equipos.
Concepto PLC AL LEN BRA DLEY 1764 LSP SERIE B MODULO DE ENTRADAS SALIDAS ALLEN B RADLEY. SENSOR FOTOELECTRICO DE SENSIBILIDAD REGULABL E FUENTE MODUL AR 220 VAC-7 24 VDC-25ª. SAL IDA R EGUL AB LE . CANTOCTOR TESYS 9A 1NA 1NC 3/5.6HP 220/440V BOB -220.50-60HZ. CAB LE elé ct ric o, apan tallad o 3 h ilo s para sens ores. 100m CAB LE THW 14 AWG (NEGRO) CAB LE THW 14 AWG (BLA NCO) CAB LE THW 14 AWG (VERDE) CAB LE THW 12 AWG (NEGRO) CAB LE THW 12 AWG (BLA NCO) CAB LE THW 8 AWG (ROJO) CABLE THW 8 A WG (BLANCO) CAB LE THW 10 AWG (ROJO) CAB LE THW 10 AWG (NEGRO) TUBERIA CONDUIT T-35mm 3m TUBERIA CONDUIT T-21mm 3m TUBERIA CONDUIT T-27mm 3m CAJA CUADRADA GAL VANIZADA (1.2X 10.2 X 5.4 CM) Condulet con eccion tipo L R3/4 Condulet con eccion tipo L R1/2 Condulet coneccion tipo LR1”
Condulet con eccion tipo C1/2 Condulet con eccion tipo C3/4 Condulet coneccion tipo C1”
Condulet con eccion tipo TL 1/2 Condulet con eccion tipo TL 3/4
Precio
Unidades
Costo total.
$7649.83
1
7649.83
$2600
1
2600
$240
12
2880
$4907.00
1
4907.00
$652
13
8476
$468
6
2808
$489 $489 $489 $711 $711 $1608 $1608 $1105 $1105
7 7 7 13 13 7 7 9 9
3423 3423 3423 9243 9243 11256 11256 9945 9945
$64 $49 $55 $4.99
26 17 19 64
1664 833 1045 319.36
$44 $29 $57 $45 $50 $60 $30 $47
35 65 24 34 18 26 45 23
1540 1885 1368 1530 900 1560 1350 1081 88
Condulet coneccion tipo TL 1”
GAB INETE METAL ICO IP65 1200X600X300MM,2MM INCL UYE PLATINA BOTONES PULSA DORES. RIEL DIN tramo 2m Clemas W eidm üller Wdu 2,5 .1 pieza
$60
36 1
2160 3016.00
4 1 52
312 49 407.16
$3016.00 $78 $ 49 $7.83
INVERSION DEL PROYECTO CONSIDERANDO SOLO COSTOS DE MATERIALES Y EQUIPOS.
INVERSION : $ 136,927.3
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CONCLUSIONES.
1.-La propuesta de implementar un sistema de automatización que controle la iluminación de la planta es el punto de partida para la solución integral que permita optimizar al máximo los consumos en este sistema. 2.-Los sensores han sido elegidos considerando la disposición física de las zonas a controlar. Se realizaron las medidas de las áreas y en base a ello se determinó la cantidad de sensores necesarios. 3.-Los actuadores fueron elegidos según el tipo de conexión de los sistemas de iluminación en la planta en estudio, el cual es un sistema trifásico balanceado en conexión Delta. 4.- Se diseñó el programa en lenguaje Ladder para controlar la secuencia de encendido de los contactores de fuerza de los circuitos de iluminación en función a los períodos de producción, la señal de sensores en las zonas de producción y sitios especiales; así como a través del modo manual para aquellos eventos que no estén planificados o fallas existentes. 5.-Se verificó el correcto procesamiento de señales y variables del programa implementado en Rslogix Emulate 500 con lo cual se demuestra la flexibilidad y escalabilidad del sistema diseñado. 6.- Este proyecto es rentable para la empresa, pues no se requiere un capital de inversión elevado y el tiempo de retorno de inversión es a mediano-corto plazo. 7.-La investigación realizada en la planta permitió encontrar que es más atinado optar por aprovechar la luz natural con el fin de optimizar los consumos. Esta actitud refleja una disposición del personal por adoptar una política de ahorro de energía que permitirá desarrollar una cultura hacia la eficiencia energética y próximas inversiones orientadas a este fin.
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RECOMENDACIONES 1.-El sistema de automatización propuesto es escalable, es decir que permite la interacción con otras soluciones que complementen u optimicen los ahorros proyectados en torno al uso eficiente de la energía eléctrica. En este sentido los próximos pasos serían el control de aire acondicionado, así como el control de iluminación en las áreas de oficinas. 2.- Se recomienda conectar un transformador de aislamiento en la toma de alimentación de los PLC como protección ante problemas de fallas a tierra. De esta forma se protege el chasis y pérdidas humanas ante una fuga a tierra. 3.- Como complementación al diseño planteado, podrían instalarse alarmas en las zonas controladas para avisar que las lámparas están por apagarse 15 minutos antes de la acción. Con esto se informa al usuario del evento que ocurrirá y se le da opción a que pueda modificar los tiempos programados si lo requiere. 4.- Un paso posterior a la implementación de este sistema es reemplazar los equipos de iluminación por fluorescentes con leds. Si bien el costo es el principal inconveniente se sugiere ir reemplazando las luminarias poco a poco considerando el impacto en función a la carga instalada por sectores.
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ANEXOS. Anexo 1. Fotosensor RBS SITEL.
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Anexo 4. Plano de Eléctrico.
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Anexo 5. Cuadro de Cargas.
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Anexo 6. Plano de Sembrado.
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Anexo 7. Plano de Sensores.
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Anexo 8. Programa Completo.
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