Diseño de una planta piloto de tratamiento de aguas automatizada

Noé Saludes y Raquel Ramos - 1 - ÍNDICE Índice .................................................................................................... 1 Resum ................................................................................................... 4 Resumen ................................................................................................ 4 Abstract ................................................................................................. 5 Agradecimientos ...................................................................................... 6 Capítulo 1: Introducció ....................................................................... 7 1.1. Objetivo del proyecto .................................................................. 7 1.2. Antecedentes y motivación ........................................................... 8 1.2.1. Antecedentes........................................................................ 8 1.2.2. Tratamientos de coagulación/floculación ................................... 8 1.2.3. Decantación y sedimentación .................................................. 9 1.2.4. Eliminación biológica de nutrientes ........................................... 9 1.2.5. Micro y Ultrafiltración ............................................................. 9 1.2.6. Desalinización ..................................................................... 10 1.2.7. Pos tratamiento .................................................................. 11 1.2.8. Motivación ......................................................................... 11 1.3. Justificación e hipótesis de partida ............................................... 12 1.4. Alcance y distribución temporal ................................................... 13 1.4.1. Distribución temporal: diagrama de Gantt ............................... 14 Capítulo 2: Descripción de la planta ................................................... 16 2.1. Descripción de modos de funcionamiento...................................... 16 2.1.1. Funcionamiento en modo Automático ..................................... 17 2.1.2. Funcionamiento en modo Manual ........................................... 18 2.2. Descripción de circuito hidráulico ................................................. 19 2.3. Diagrama de flujo ..................................................................... 23 Capítulo 3: Elección de la tecnología .................................................. 26 3.1. Componentes de la instalación .................................................... 26 3.2. Cuadro eléctrico de control ......................................................... 27 3.2.1. El PLC ............................................................................... 27 3.2.2. Módulos de extensión del PLC ................................................ 28 Noé Saludes y Raquel Ramos - 2 - 3.2.3. Elementos de protección....................................................... 34 3.2.4. Pulsadores e indicadores ...................................................... 36 3.3. Circuito hidráulico ..................................................................... 38 3.3.1. Electroválvulas.................................................................... 38 3.3.2. Elementos para filtración ...................................................... 40 3.3.3. Bomba de impulsión ............................................................ 42 3.3.4. Depósitos ........................................................................... 42 3.3.5. Interruptores de nivel .......................................................... 45 3.4. Sensores y medidores ............................................................... 46 3.4.1. Transductor de caudal en línea. ............................................. 47 3.4.2. Transductor de presión. ........................................................ 50 3.4.3. Medidor de conductividad. .................................................... 51 Capítulo 4: Automatización de la planta ............................................. 55 4.1. Cableado del armario y Maniobra eléctrica .................................... 55 4.2. Automatismo de control ............................................................. 62 4.2.1. Elección del PLC .................................................................. 63 4.2.2. Características de la CPU 1214C ............................................ 64 4.2.3. Módulos de entradas y salidas ............................................... 66 4.3. Programación del autómata ........................................................ 67 4.3.1. Listado de entradas/salidas ................................................... 72 4.3.2. Diagramas GRAFCET ............................................................ 74 4.3.3. Configuración del software Step 7 Basic .................................. 79 4.4. GEMMA – Gestión de incidencias ................................................. 82 Capítulo 5: Regulación de la velocidad de giro de la bomba ................ 86 5.1. Configuración del variador de frecuencia....................................... 87 5.2. Regulación de la bomba por PLC ................................................. 92 Capítulo 6: Comunicación del plc y transferencia de datos .................. 95 6.1. OPC ........................................................................................ 96 6.2. Interfaz PROFINET integrada en S7- 1200 .................................... 97 6.2.1. Conceptos sobre PROFINET ................................................... 97 6.2.2. PROFINET en S7- 1200 ........................................................ 98 6.3. Creación del equipo PC SIMATIC y servidor OPC ............................ 99 6.3.1. Software Simatic Net OPC ................................................... 100 Capítulo 7: Desarrollo y montaje de la instalación ............................ 104 7.1. Proceso de montaje ................................................................ 104 7.1.1. Montaje del circuito hidráulico ............................................. 104 Diseño de una planta piloto de tratamiento de aguas automatizada - 3 - 7.1.2. Montaje del cuadro eléctrico ................................................ 106 7.2. Componentes utilizados ........................................................... 107 7.2.1. Listado de componentes utilizados ....................................... 107 7.2.2. Coste del montaje ............................................................. 108 Capítulo 8: Conclusiones ................................................................. 112 8.1. Conclusiones técnicas .............................................................. 112 8.1.1. Conclusiones alcanzadas perseguidas por el proyecto .............. 112 8.1.2. Conclusiones no planificadas adquiridas por la realización del proyecto 113 8.2. Conclusiones particulares ......................................................... 113 Capítulo 9: Bibliografía .................................................................... 115 9.1. Referencias bibliográficas ......................................................... 115 9.2. Bibliografía de Consulta ........................................................... 116 9.3. Páginas web .......................................................................... 116 Anexo 1: Glosario de términos ......................................................... 117 Anexo 2: Guía sobre el contenido del soporte electrónico ................. 121 Noé Saludes y Raquel Ramos - 4 - RESUM En aquest projecte s’ha realitzat l’estudi, el disseny i la implementació d’una planta pilot de tractament d’aigües automatitzada. El motiu de la realització d’aquesta planta ha estat poder fer-la servir com a eina didàctica per a la realització de pràctiques de laboratori dels alumnes d’aquesta escola i per a la seva integració en assajos de diversos projectes d’investigació realitzats per la UPC. El projecte s’ha realitzat tenint en compte les peticions i les necessitats del que s’ha considerat el nostre client, que a la vegada és la persona encarregada de coordinar el finançament del projecte i la responsable de l’ús de la instal·lació en el futur. Partint del disseny realitzat i les necessitats que ens ha plantejat el client, s’ha pres la decisió de la compra de tots els components de la planta i a més s’ha muntat i realitzat la posada en marxa de la mateixa. La planta pilot està dissenyada per a realitzar dos processos de tractament d’aigua: ultrafiltració i osmosi inversa. El funcionament del circuit hidràulic està totalment automatitzat i es controla mitjançant un PLC i un quadre elèctric de control des d’on l’usuari gestiona les funcions de la planta. A més la planta està dissenyada per a la presa de mesures de processos de tractament d’aigua com pressió, cabal, nivell o conductivitat. També s’ha preparat el disseny per a la futura implementació d’un sistema de supervisió SCADA i per a la transmissió de dades recollides durant els assajos de la planta a la intranet de la UPC mitjançant un servidor OPC per a compartir el seu ús amb projectes d’investigació d’altres escoles. RESUMEN En este proyecto se ha realizado el estudio, el diseño y la implementación de una planta piloto de tratamiento de aguas automatizada. El motivo de la realización de esta planta es poder utilizarla como herramienta didáctica para la realización de prácticas de laboratorio de alumnos de esta escuela y para la integración en ensayos de varios proyectos de investigación realizados por la UPC. El proyecto se ha realizado teniendo en cuenta las peticiones y las necesidades del que se ha considerado nuestro cliente, que a su vez es la persona encargada de coordinar la financiación del mismo y la responsable del futuro uso de la instalación. Partiendo del diseño realizado y de las necesidades que nos ha planteado el cliente, se ha tomado la decisión de la compra de todos y cada uno de los Diseño de una planta piloto de tratamiento de aguas automatizada - 5 - componentes de la planta y además se ha montado y realizado su puesta en marcha. La planta piloto está diseñada para realizar dos procesos de tratamiento de agua: ultrafiltración y osmosis inversa. El funcionamiento del circuito hidráulico está completamente automatizado y se controla mediante un PLC y un cuadro eléctrico de control desde el cual el usuario maneja las funciones de la planta. Además la planta está diseñada para la toma de medidas de procesos de tratamiento de agua típicas como presión, caudal, nivel o conductividad. También se ha preparado el diseño para la futura implementación de un sistema de supervisión SCADA y para la transmisión de los datos recogidos en los ensayos de la planta a la intranet de la UPC mediante un servidor OPC para compartir su uso con proyectos de investigación de otras escuelas. ABSTRACT This project involves the study, design and implementation of an automated experimental plant for water treatment. The purpose of this plant is to be used as an educational tool for laboratory practices by students of this center and the integration in tests of other research projects made by UPC. The project has been carried out according to the request and requirements of our customer, who is responsible for financing it and for future use of this installation. Design of the project has been made for the whole plant and the first stage has been implemented. From customer requirements and plant design, decisions have been taken to purchase all plant components and also has been installed and set up. The experimental plant is able to make two water treatments: ultrafiltration and reverse osmosis. The hydraulic circuit operation is fully automated and is controlled by a PLC and an operation panel where user can drive the plant functions. In addition, the plant is designed to get main water treatment measures such as pressure, flow, level and conductivity. It is also prepared for future implementation of a SCADA system and the transmission of plant experiment data through UPC intranet by OPC server, so its use can be shared with projects from other centers. Noé Saludes y Raquel Ramos - 6 - AGRADECIMIENTOS Agradezco en primer lugar a Marc la inestimable ayuda que me ha brindado durante la realización de este proyecto, por su apoyo y por sus ánimos en todo momento, sin su ayuda seguramente yo no habría llegado hasta aquí. También a sus padres Francesc y Francesca por haberme apoyado y ayudado en todo momento y por los consejos que me han dado. A Moisès Graells por volcarse en este proyecto tanto como nosotros y por haber estado ahí siempre que le hemos necesitado, por sus consejos y por la motivación que nos ha transmitido. A Antonio Espuña y a Francisco Maroñas por su predisposición a ayudarnos y a guiarnos cuando les hemos necesitado. A algunos de los profesores de esta escuela de los que he tenido el placer de recibir clases y de la mano de los cuales ha sido un privilegio aprender. A los compañeros de carrera con los que he compartido muy buenos momentos y que han ayudado a que el paso por esta escuela aún haya valido más la pena. Por último a mi familia por darme la oportunidad de haber llegado hasta aquí y a mis amigos por su paciencia y por saber estar en los buenos y el los malos momentos. Raquel Ramos. En primer lugar quiero agradecer a Raquel Ramos la oportunidad de haber realizado este Proyecto Final de Carrera de manera conjunta. Viendo en ella un ejemplo a seguir de constancia, orden y rigurosidad en el trabajo. Agradeciendo también sus comentarios y conocimientos técnicos, al igual que el deseo de llegar a un entendimiento conjunto, priorizando el bien del Proyecto por encima de intereses particulares. También agradezco al Director del Proyecto Moisès Graells por su apoyo, ánimos y comprensión en las dificultades con las que nos hemos encontrado. Especialmente agradezco su visión técnica para poder definir y acotar el proyecto, ayudándonos a darle sentido y proyección de futuro. Agradezco el trabajo de docencia realizado por cada uno de los profesores que me han impartido materia e incluso la paciencia de muchos de ellos para ayudarme a recibir los conocimientos que de alguna manera se culminan a través de este trabajo. Por último, agradezco a mi mujer Alina Granda y a mis hijos Noemí y Jaume la comprensión y cariño con el que me he sentido apoyado a lo largo de la realización de este Proyecto y el tiempo que me han cedido para poder desempeñarlo. Noé Saludes. Diseño de una planta piloto de tratamiento de aguas automatizada - 7 - CAPÍTULO 1: INTRODUCCIÓN El presente proyecto comprende el diseño, construcción física y puesta en marcha de una célula automatizada completa, de la forma más parecida posible a una instalación industrial. 1.1. Objetivo del proyecto El objetivo que se ha perseguido con la realización de este proyecto es el estudio y desarrollo de una planta piloto de tratamiento de agua capaz de aportar datos útiles sobre las cualidades del fluido tratado. El diseño completo de una planta como la presente engloba aspectos tales como la elección de los materiales y equipos adecuados, la idoneidad para propiciar demostraciones docentes en ella, la flexibilidad para la implementación de otros procesos distintos, la seguridad de la planta, la fiabilidad del sistema de control, la facilidad de operación y el coste de su implementación. Se contemplan todos los aspectos de la realización del proyecto. Estos incluyen el diseño de los elementos necesarios en la instalación, como depósitos, bombas, válvulas, sensores, medidores, actuadores y materiales de construcción, la elección de la instrumentación necesaria para el control de la planta y la automatización mediante un autómata programable. Este objetivo es fruto de unos antecedentes y motivación que dieron pie a trabajar sobre él. De igual manera y como parte del anteproyecto se justificó y determinó las bases del mismo así como su alcance. Noé Saludes y Raquel Ramos - 8 - 1.2. Antecedentes y motivación Este objetivo es fruto de unos antecedentes y motivación que dieron pie a trabajar sobre él. De igual manera y como parte del anteproyecto se justificó y determinó las bases del mismo así como su alcance. Este apartado tiene como objetivo asentar las bases teóricas que dan lugar al proyecto y que actualmente se contemplan en la materia del tratamiento de líquidos. En la misma forma se exponen las motivaciones que existen actualmente en nuestra sociedad con el problema del agua y las cuales acogemos como motivaciones propias. 1.2.1. Antecedentes El agua, visto como un recurso imprescindible para nuestra sociedad no se presenta habitualmente en las condiciones óptimas para su aprovechamiento. Esto sucede tanto en su utilización para la industria, el riego o el consumo humano. De tal manera, a lo largo de la historia el hombre ha elaborado técnicas para su tratamiento y posterior utilización. En este apartado se expondrán las principales técnicas de tratamiento de agua y en especial haremos hincapié en aquellas que se relacionan con la desalinización de agua marina o salobre hasta niveles potables. 1.2.2. Tratamientos de coagulación/floculación En el proceso convencional de coagulación-floculación-sedimentación, se añade un coagulante al agua fuente para crear una atracción entre las partículas en suspensión. La mezcla se agita lentamente para inducir la agrupación de partículas entre sí para formar flóculos. El agua se traslada entonces a un depósito tranquilo de sedimentación para que los sólidos se precipiten al fondo. Los sistemas de flotación de aire disuelto agregan también un coagulante para flocular las partículas en suspensión; pero en vez de usar la sedimentación, burbujas de aire presurizado las empujan hacia la superficie del agua desde donde se pueden extraer. Finalmente, el ablandamiento de cal es una tecnología utilizada por lo general para “ablandar” el agua, es decir, eliminar las sales minerales de calcio y magnesio. En este caso, el material que se decanta no es el sedimento en suspensión sino las sales disueltas. Diseño de una planta piloto de tratamiento de aguas automatizada - 9 - Figura 1. Método de tratamiento de aguas residuales por coagulación- Floculación. 1.2.3. Decantación y sedimentación Si un líquido contiene partículas de un sólido inalteradas en suspensión, se observa que, en virtud de la acción de la gravedad y el principio de Arquímedes, la caída de partículas hacia el fondo o la tendencia a flotar a la superficie es en función de su densidad y diámetro. Normalmente el líquido queda en la parte de arriba, es llamado "sobrenadante" y la materia sólida "depósito" cae. Esta técnica de separación se utiliza principalmente para el tratamiento de aguas residuales: desarenado, lubricado, recuperando lodo de los restos. La sedimentación es el proceso por el cual el material sólido, transportado por una corriente de agua, se deposita en el fondo de un río, embalse, canal artificial o dispositivo construido especialmente para tal fin. 1.2.4. Eliminación biológica de nutrientes El vertido de aguas residuales con elevados contenidos en compuestos de nitrógeno y fósforo puede llevar asociado el desencadenamiento o aceleración de un proceso de eutrofización. Para depurar estas aguas se pueden utilizar métodos fisicoquímicos o biológicos, presentando en general menores costes los segundos. Estos procesos biológicos se potencian aplicando una oxidación forzada mediante aireación del fluido. Se controlan mediante potencial Redox. 1.2.5. Micro y Ultrafiltración El principio de la micro y ultrafiltración es la separación física. Es el tamaño de poro de la membrana lo que determina hasta qué punto son eliminados los sólidos disueltos, la turbidez y los microorganismos. Las sustancias de mayor tamaño que los poros de la membrana son retenidas totalmente. Las sustancias que son más pequeñas que los poros de la membrana son retenidas parcialmente, dependiendo de la construcción de una capa de rechazo en la membrana. Noé Saludes y Raquel Ramos - 16 - CAPÍTULO 2: DESCRIPCIÓN DE LA PLANTA Esta planta piloto de tratamiento de aguas se proyecta como un circuito hidráulico que interconecta diferentes depósitos de manera que mediante unas tecnologías especificas de Ultrafiltración y Osmosis Inversa, es capaz de producir una sustancia tratada hasta niveles óptimos para diferentes procesos. En este capítulo se desglosarán los diferentes elementos que la componen y cómo cumplen con su acometido como herramienta de ensayo. 2.1. Descripción de modos de funcionamiento Dado el objetivo didáctico de esta planta y cumpliendo con las peticiones de nuestro cliente, se ha diseñado el automatismo de la planta tiendo en cuenta que ésta debe ser capaz de trabajar en diferentes modos de funcionamiento. Estos modos de funcionamiento están claramente diferenciados en modo manual y modo automático. Se describen los diferentes modos de trabajo necesarios para aprovechar al máximo las posibilidades de esta planta piloto contando con las tecnologías de Micro y Ultrafiltración y Osmosis Inversa. Diseño de una planta piloto de tratamiento de aguas automatizada - 17 - 2.1.1. Funcionamiento en modo Automático Cuando la planta está trabajando en modo automático tratamos el agua de manera completa, es decir partiendo de una sustancia almacenada, poder filtrarla y posteriormente de manera automática desalinizarla. El proceso que sigue la planta cuando trabaja en modo automático es el siguiente: 1) La bomba impulsa el agua que se ha introducido en el depósito 1 (agua a tratar) hacia el filtro de ultrafiltración. Para ello deben estar abiertas las electroválvulas EV1 y EV2, el resto deben permanecer cerradas. 2) El filtro de ultrafiltración nos devuelve por un lado el rechazo de la filtración, es decir la cantidad de agua que no puede filtrar y que es devuelta al depósito 1. Por otra lado el filtro envía el flujo de agua filtrada hacia el depósito 2 donde se almacena. 3) El proceso de ultrafiltración en modo automático finaliza cuando sucede alguno de estos sucesos: a. El depósito 2 llega a su nivel máximo (hay peligro de desbordamiento). b. El depósito 1 llega a su nivel mínimo (no hay más agua para filtrar). c. El usuario ordena paro desde los botones de maniobra. d. Se detecta alguna anomalía en el circuito y se entra en estado de paro. 4) Finalizado el proceso de ultrafiltración la planta se prepara para el proceso de osmosis inversa. Primero se debe parar la bomba de impulsión para que cese la circulación de agua. 5) El sistema queda a la espera de que el usuario confirme que el resultado de la ultrafiltración cumple con los requisitos deseados. Una vez el sistema recibe la orden de confirmación a través de un botón de la maniobra, empieza el proceso de osmosis inversa. 6) El sistema configura la planta para la filtración por la membrana de osmosis, cierra las electroválvulas EV1 y EV2 y abre las electroválvulas EV4 y EV3. Una vez configurada la combinación de electroválvulas necesarias el sistema arranca de nuevo la bomba. 7) El fluido circula esta vez desde el depósito 2, donde se encuentra almacenado el líquido resultante de la ultrafiltración, y es impulsado por la bomba hacia la membrana de osmosis. 8) La membrana se comporta como el filtro de ultrafiltración y de ella resultan dos flujos diferentes, el de rechazo que se devuelve hacia el depósito 2 y el resultante de la filtración que se almacena en el depósito 3. 9) El proceso de osmosis inversa finaliza cuando se da alguno de estos casos: a. El depósito 3 llega a su nivel máximo (hay peligro de desbordamiento). b. El depósito 2 llega a su nivel mínimo (no hay más agua para filtrar). c. El usuario ordena paro desde los botones de maniobra. Noé Saludes y Raquel Ramos - 18 - d. Se detecta alguna anomalía en el circuito y se entra en estado de paro. 10) Finalizado el proceso de osmosis inversa se da por finalizado el proceso de la planta en modo automático y ésta queda lista para comenzar a trabajar desde el inicio. Por defecto la planta está diseñada para trabajar en modo automático, ya que se considera que una planta de tratamiento de agua debe realizar todos los procesos que implica el tratamiento sin poder saltarse ninguno de ellos ya que esto alteraría el resultado del producto. En el caso de esta planta además el orden de los procesos tiene una justificación. En primer lugar se realiza siempre la ultrafiltración para proteger la membrana de osmosis, ya que las partículas de mayor tamaño deben filtrarse primero con los filtros cerámicos y evitar así que lleguen hasta la membrana de osmosis ya que podrían saturarla fácilmente. No obstante, bajo los requisitos de nuestro cliente la planta se ha diseñado también para poder trabajar en modo manual pudiendo realizar cualquiera de los dos tipos de filtración de manera independiente. 2.1.2. Funcionamiento en modo Manual El modo manual de funcionamiento de la planta nos permite realizar cinco secuencias independientes que se podrán comandar desde la maniobra del cuadro eléctrico.  Ultrafiltración en modo manual Repite los pasos descritos para el modo automático 1), 2) y 3). La secuencia finaliza con cualquiera de los sucesos del punto 3) pero en el modo manual al finalizar este proceso la planta vuelve al estado inicial y el sistema queda a la espera de recibir nuevas órdenes.  Osmosis en modo manual Repite los pasos descritos para el modo automático 6), 7), 8) y 9). Al igual que en el modo de ultrafiltración la secuencia finaliza y el sistema vuelve al estado inicial y se mantiene a la espera de nuevas órdenes.  Repetición de la ultrafiltración Esta secuencia se ha incluido como uno de los modos de funcionamiento manual y básicamente su cometido es preparar el sistema para repetir el proceso de ultrafiltración cuando el resultado de la misma no ha sido el deseado. Este proceso puede realizarse después de terminar la ultrafiltración ya sea desde el modo manual como automático. En el modo automático el sistema requiere de la confirmación de resultado aceptable de la ultrafiltración. Si por algún motivo el resultado no cumple con las necesidades y se desea repetir, el sistema está preparado para poder permitir la interrupción del funcionamiento en modo automático y el accionamiento del proceso de repetición. Se entiende que el usuario debe configurar la planta antes de accionar este modo de funcionamiento para que el resultado de la filtración sea mejor que el anterior (por ejemplo cambiar la membrana del filtro por una de un tamaño de poro más pequeño). Diseño de una planta piloto de tratamiento de aguas automatizada - 19 - Cuando lo tenemos todo listo, se selecciona el modo de repetición y el sistema realiza los siguientes pasos: 1) Abre las electroválvulas EV3 y EV5, el resto permanecen cerradas. 2) La bomba impulsa el agua que se almacenado en el depósito 2 y la hace volver hacia el depósito 1. 3) La secuencia finaliza cuando el depósito 2 llega a su nivel mínimo, lo que significa que se ha trasvasado toda el agua de vuelta al depósito 1 o cuando el usuario demanda para desde la maniobra del sistema. Una vez realizado este proceso el sistema queda listo para repetir la ultrafiltración.  Vaciado de depósitos El sistema incluye dos secuencias para vaciar dos de los depósitos de mayor tamaño y los cuales resultaría problemático tener que vaciar manualmente. Esta función nos habilitará el poder vaciar un depósito u otro de manera independiente en cualquier momento, ya sea para cambiar de sustancia, para desechar la sustancia saturada de partículas a filtrar o como opción para limpieza y mantenimiento. Se ha creado la acción de vaciado del depósito 1, que por su volumen y su conexión al circuito resulta muy difícil de manipular para poder vaciarlo manualmente y una acción de vaciado para el depósito 2, con el que nos encontramos con las mismas dificultades que con el depósito 1. El depósito 3 dado su pequeño volumen no representa ningún problema para manipularlo de manera manual. Cuando se acciona el vaciado del depósito 1 simplemente se abren las electroválvulas EV1 y EV6. No es necesario el accionamiento de la bomba, el agua cae por depresión hacia la salida del circuito donde se deberá desaguar en algún otro recipiente. Cuando se acciona el vaciado del depósito 2 se abren las electroválvulas EV3 y EV6. El modo de funcionamiento es exactamente el mismo que en el caso anterior. 2.2. Descripción de circuito hidráulico Partiendo de las definiciones de los distintos modos de funcionamiento que deseamos que realice la planta, se esboza el siguiente circuito Hidráulico, el cual da cabida a las distintas funciones mencionadas. Noé Saludes y Raquel Ramos - 20 - Figura 3. Esquema hidráulico de la planta piloto. Se muestran los sentidos de circulación del fluido. Los procesos de Ultrafiltración y Osmosis son capaces de obtener una sustancia depurada mediante la recirculación longitudinal del fluido a través de su cuerpo. Para poder impulsar la circulación de líquidos y dotarlos de la presión necesaria para las filtraciones se utiliza una bomba hidráulica. Por otro lado, independientemente de la presión de trabajo a la que se someta la bomba mediante su control por el variador de frecuencia, se ha incluido una válvula manual de estrangulamiento para la recirculación a través de la ultrafiltración. Este elemento nos permite regular la presión exclusivamente para este circuito sin tocar los parámetros del variador previamente definidos. Para aclarar los diferentes modos de funcionamiento del circuito expuesto en el apartado 2.1 se describen a continuación de manera gráfica los caminos que sigue el flujo de circulación del fluido en los diferentes modos de funcionamiento.  Proceso de ultrafiltración La secuencia de ultrafiltración se ha descrito en el apartado anterior. Se conoce la configuración de electroválvulas para crear el camino de circulación del fluido para este proceso, en la siguiente figura se muestra de manera gráfica la ruta. Diseño de una planta piloto de tratamiento de aguas automatizada - 21 - Figura 4. Camino de circulación del flujo de agua durante el proceso de ultrafiltración.  Proceso de Osmosis De igual manera que con el proceso de ultrafiltración, la secuencia se ha descrito en el apartado anterior, se muestra aquí de forma gráfica el camino de circulación de fluidos durante este proceso. Figura 5. Camino de circulación del flujo de agua durante el proceso de osmosis inversa. Noé Saludes y Raquel Ramos - 22 -  Proceso de Repetición de ultrafiltración En este caso no se realiza ninguna acción de filtrado, pero el recorrido del fluido también debe seguir un camino predestinado y la configuración de electroválvulas para poder realizar este proceso es diferente a los casos anteriores. Figura 6. Camino de circulación del flujo de agua durante el proceso de repetición de ultrafiltración.  Vaciado de depósitos Al igual que en los procesos anteriores se muestra gráficamente el recorrido del fluido para el vaciado de los depósitos 1 y 2. El recorrido es distinto para cada uno de ellos. Diseño de una planta piloto de tratamiento de aguas automatizada - 23 - Figura 7. Camino de circulación del flujo de agua durante el proceso de vaciado de depósitos En cada uno de estos gráficos el sentido de circulación del agua es el que nos indican las flechas. 2.3. Diagrama de flujo Una vez definidos los diferentes modos de funcionamiento que se desea que cumpla la planta y diseñado un circuito hidráulico que permita su realización, es el momento de definir un diagrama de flujo que nos permita plasmar de manera ordenada cada paso del proceso de automatización. Este diagrama será una parte importante para el correcto entendimiento y descripción de la planta. Por otro lado, servirá como base para la posterior automatización del sistema, marcando una secuencia de operaciones que determinará la maniobra de control y señalización. Noé Saludes y Raquel Ramos - 25 - Figura 8. Diagrama de flujo del funcionamiento de la planta. Noé Saludes y Raquel Ramos - 32 - Tabla 8. Especificaciones de la fuente de alimentación 24 Vdc. Fabricante Mean well Modelo MDR -60 -24 Tensión de entrada 230 V AC Frecuencia nominal entrada 47 - 63 Hz Tensión de salida 24 V DC Corriente máxima de salida 2,5 A Rizado máx. en la salida 150 mVpp Consumo sin carga 0,75 W Potencia de salida 60 W Figura 14. Fuente de alimentación para carril DIN 24 Vdc. Tabla 9. Especificaciones del transformador 24 Vac. Fabricante Comatec Modelo TBD2/035.24/F5 Tensión de entrada 230 V AC Frecuencia nominal entrada 48 - 63 Hz Tensión de salida 24 V AC Corriente de salida 1,45 A Potencia nominal de salida 35 VA Protección sobrecarga Fusible Figura 15. Transformador para carril DIN 24 Vac. Diseño de una planta piloto de tratamiento de aguas automatizada - 33 -  Relés de maniobra Para el montaje de la maniobra de control del automatismo se han utilizado relés de 2 y 4 contactos junto con sus zócalos correspondientes para poder montarlos sobre carril DIN. La utilización de relés está justificada debido al cumplimiento de la normativa vigente respecto a la seguridad eléctrica en mandos de control (ISO 13849-1), la cual exige la implementación de la maniobra de marcha, paro y emergencias mediante relés físicos y nunca a través de PLC. Las características más importantes de los dos tipos de relés utilizados son las siguientes: Tabla 10. Especificaciones del relé de 4CC. Fabricante Omron Modelo MY4 4PDT Características Aviso mecánico, led, botón de prueba Tensión de la bobina 24 V DC Número de contactos 4 Corriente máxima de conm. 5 A Potencia de conmutación máx. 1125 VA Potencia de la bobina 0,9 W Figura 16. Relé de 4CC y base para carril DIN. Tabla 11. Especificaciones del relé de 2CC. Fabricante Omron Modelo MY2 DPCO Tensión de la bobina 24 V DC Número de contactos 2 Corriente máxima de conmutación 10 A Potencia de conmutación máx. 2500 VA Potencia de la bobina 0,9 W Noé Saludes y Raquel Ramos - 34 - Figura 17. Relé de 2CC y base para carril DIN. Sobre las mismas líneas se encuentran los contactores, siendo capaces de pilotar la interrupción mediante una bobina de maniobra. Su diferencia principal con los relés se basa en su robustez, es decir poder de corte. En nuestro montaje se ha escogido un contactor para interrumpir las líneas de potencia de la bomba. Se comenta además la necesidad de este elemento de interrupción de potencia por normativa (véase pliego de condiciones). A continuación se enumeran las características más relevantes del contactor utilizado: Tabla 12. Especificaciones de contactor de 3 polos. Fabricante Telemecanique Modelo LC7K0910M7 Tensión de la bobina 24 V AC Número de contactos 3 de potencia NO 1 de maniobra NO Categoría de conmutación AC1 Potencia nominal 4 KW Figura 18. Contactor Telemecanique para carril DIN de 3 polos. 3.2.3. Elementos de protección Para la protección de los elementos del circuito eléctrico, así como posibles daños hacia las personas, se ha utilizado un seguido de interruptores de protección, descritos a continuación. Véase plano número 6 para más información sobre su relación en los circuitos eléctricos. Diseño de una planta piloto de tratamiento de aguas automatizada - 35 -  Interruptor diferencial Para la protección general de la instalación se ha utilizado también un interruptor diferencial, protegiendo especialmente a las personas ante fugas indirectas de corriente con una protección mínima de 30mA de fuga. Además este interruptor estará diseñado para que sea capaz de soportar perfectamente la corriente y tensión nominal total del cuadro de mandos. Tabla 13. Especificaciones del interruptor Diferencial 40A-30mA. Fabricante Merlin Gerin Corriente nominal hasta 40A Características del disparo Tipo A Número de polos 2 Corriente de fuga máx. 30 mA Tensión nominal 240 V AC Figura 19. Interruptor diferencial 40A-30mA de dos polos.  Interruptor General Magneto-térmico El cuadro eléctrico como tal, y por extensión todos los circuitos eléctricos de la planta piloto, deberán estar protegidos mediante un interruptor general que deberá interrumpir el paso de la corriente al detectar un consumo superior a 16A, siendo ésta la corriente máxima admisible para la sección de conductores utilizados, en este caso 2,5 mm2. A continuación se muestran las características técnicas del interruptor general utilizado. Tabla 14. Especificaciones del interruptor general Magneto-térmico de 16ª. Fabricante Merlin Gerin Corriente nominal 16 A Características del disparo Curva C Número de polos 2 Capacidad de cortocircuito 10 kA Tensión nominal 240 V AC Noé Saludes y Raquel Ramos - 36 -  Resto de protecciones magneto-térmicas El cuadro de control contempla diferentes líneas bien diferenciadas de alimentación, las cuales deben estar protegidas de manera independiente y con una protección acorde con su consumo, de esta manera contamos con interruptores magneto-térmicos de 2A y 4A. Seguidamente se muestran sus características técnicas. Tabla 15. Especificaciones del interruptor magneto-térmico de 2A. Fabricante Moeller Corriente nominal 2 A Características del disparo Tipo S Número de polos 2 Capacidad de cortocircuito 10 kA Tensión nominal 240 V AC Tabla 16. Especificaciones del interruptor magneto-térmico de 4A. Fabricante Moeller Corriente nominal 4 A Características del disparo Tipo S Número de polos 2 Capacidad de cortocircuito 10 kA Tensión nominal 240 V AC Figura 20. Interruptor magneto-térmico de dos polos. 3.2.4. Pulsadores e indicadores En los apartados anteriores se han descrito los elementos que forman el cuadro eléctrico en su interior. En este apartado se describen los pulsadores e indicadores que se pueden ver en la parte exterior del armario del cuadro eléctrico y que son los que el usuario utilizará para controlar la maniobra de la planta. En este capítulo vamos a agruparlos por características sin hacer distinciones de color para resumir la información y evitar la redundancia. Diseño de una planta piloto de tratamiento de aguas automatizada - 37 - Tabla 17. Especificaciones de los pulsadores e indicadores. Fabricante Schneider Electric Cabeza de pulsador iluminado Diámetro montaje 22 mm Material Metal cromado Tipo de operario Retorno de resorte Forma cabezal Redonda Fabricante Schneider Electric Cuerpo para piloto luminoso Tipo de señalización Fija Fuente de luz LED Tensión de alimentación 24 Vdc/Vac Fabricante Schneider Electric Cabeza piloto luminosos Diámetro montaje 22 mm Material Metal cromado Forma de la lente Con lente lisa Forma cabezal Redonda Fabricante Schneider Electric Cuerpo de pulsador Tipo de contacto NC o NA, estándar Material Zamak Func. del contacto Ruptura lenta Diámetro montaje 22 mm Protección contra CC 10 A Tensión aislamiento 600 V Fabricante Schneider Electric Cabeza selector 2 posiciones Tipo de operario 2 pos. de 90º Material Metal cromado Diámetro montaje 22 mm Forma cabezal Redonda Fabricante Schneider Electric Cabeza de pulsador Tipo de operario Retorno de resorte Material Metal cromado Diámetro montaje 22 mm Forma cabezal Redonda Fabricante Schneider Electric Elemento de contacto para botón de control Tipo de contacto NC o NA, estándar Material Aleación de plata Func. del contacto Ruptura lenta Protección contra CC 10 A Tensión aislamiento 600 V Noé Saludes y Raquel Ramos - 38 - Fabricante Schneider Electric Cabeza seta de emergencia Tipo de operario Enganche mecánico Material Metal cromado Diámetro montaje 22 mm Forma cabezal Redonda Fabricante Gave Seccionador 2 polos Tipo de operario 2 posiciones de 60º Material Plástico, contactos metálicos Corriente nominal 12 A Sección admisible 1mm2 - 6mm2 3.3. Circuito hidráulico En este capítulo se recoge la información relativa a los componentes que forman el circuito hidráulico. Se detallan sus características más importantes y su uso dentro del circuito. 3.3.1. Electroválvulas En el circuito hidráulico hay un total de seis electroválvulas. Son de dos tipos diferentes, distinguiéndose básicamente por la posición que ocupan en el circuito. Las dos electroválvulas que se encuentran a la salida de los depósitos 1 y 2 son electroválvulas de lavadora que se alimentan directamente a la tensión de red. Después de probar varios modelos de electroválvulas de riego descubrimos que es necesaria una presión mínima de agua para que algunas de estas electroválvulas puedan abrir y cerrar cuando se excita la bobina. Esto no pasa con las electroválvulas de lavadora, que abren y cierran sin problema. Es por esto que se encuentran colocados en las salidas de los depósitos, donde no hay presión de circulación de agua ya que se encuentra estancada. Las otras cuatro electroválvulas son para uso de riego, además de la bobina para abrir y cerrar la compuerta tiene un cierre manual que te permite entre otras cosas, regular manualmente el caudal de circulación. Éstas se alimentan a 24VAC y sí que necesitan presión de circulación mínima para abrir e incluso para mantenerse cerradas. Las características más relevantes de ambas electroválvulas se muestran a continuación. Diseño de una planta piloto de tratamiento de aguas automatizada - 39 - Tabla 18. Especificaciones de las electroválvulas del circuito circulación. Fabricante Hunter Modelo PGV Jar- Top Montaje En línea con rosca de 1” Rango de caudal de 0,23 a 6,81 m3/h Rango de presión de 1,4 a 10,3 bares Alimentación del selenoide 24 V AC Corriente nominal 230 mA Corriente de arranque 475 mA Figura 21. Electroválvulas de riego utilizadas en el circuito de circulación. Tabla 19. Especificaciones de las electroválvulas de salida de depósito. Modelo FCD-270L Montaje entrada ¾”; salida 12 mm Caudal mínimo a 0,02Mpa >3,0L/min Rango de presión 0,02 ~ 1,0Mpa Alimentación del selenoide 230 V AC Figura 22. Electroválvula de salida de depósito. Noé Saludes y Raquel Ramos - 40 - 3.3.2. Elementos para filtración El circuito hidráulico dispone de dos tipos de filtración diferentes: ultrafiltración y osmosis inversa. En este capítulo se explicarán las características de cada uno de los filtros utilizados y de sus membranas de filtración.  Filtro ultrafiltración cerámico El filtro con el que se realiza la primera filtración del producto está formado por un soporte para las membranas en acabado de acero inoxidable y un kit de membranas de diferente tamaño de poro con los que se pueden conseguir distintos resultados de filtración. El distribuidor de este material es TAMI industries. Figura 23. kit de ultrafiltración con membranas de distinto poro y soporte para membranas metálico. El kit de ultrafiltración del que dispone la planta consta de 4 membranas cerámicas del fabricante InsideCeram de cuatro tamaños diferentes y 4 del fabricante Filtanium de otros cuatro tamaños de poro. Los tipos de membrana se muestran en las siguientes tablas. Tabla 20. Tamaño de poro de las diferentes membranas. Diseño de una planta piloto de tratamiento de aguas automatizada - 41 -  Membrana de osmosis inversa El segundo proceso de filtración de la planta es un proceso de osmosis inversa en el que se pretende eliminar la sal del fluido. Como filtro para realizar la osmosis se utiliza una membrana de osmosis como las que utilizan los sistemas de purificación de agua domésticos. Figura 24. Membrana de osmosis inversa instalada en la planta. La membrana que se ha utilizado está dentro de un soporte plástico igual que el que se usa en las instalaciones domésticas, ya que están diseñados a medida para albergar este tipo de membranas. El soporte tiene un tubo de entrada y dos de salida, uno con el resultado filtrado y otro por donde sale el rechazo. Las características de la membrana utilizada son las siguientes: Tabla 21. Especificaciones de la membrana de osmosis inversa. Fabricante Hidrotec Material Poliamida de polisulfona Origen Sintético Resistencia a las bacterias Alta Resistencia al cloro Baja Tolerancia al pH Alta: 3 a 10 Tasa de depuración 96% Rendimiento 30% Cabe destacar que en el mercado existe otro tipo de membrana de material distinto a la escogida, son las membranas de acetato de celulosa y son de origen natural. Sus características son diferentes a la escogida para el montaje inicial de planta pero en el momento de sustituir la membrana, ya que requiere un mantenimiento y se tienen que cambiar periódicamente, no habría ningún inconveniente en utilizar una membrana de origen orgánico como la de acetato de celulosa. Noé Saludes y Raquel Ramos - 48 - El caudalímetro de turbina nos entrega como medida una señal de pulsos de baja frecuencia. En concreto para el modelo utilizado la frecuencia de pulsos mínima que nos marcaría (para una medida de 1 l/min) sería de 55 Hz y la máxima (correspondiente a 10 l/min) sería de 550 Hz, es decir, como se puede observar en la siguiente este modelo cuenta 3300 pulsos por cada litro. Tabla 29. Escala de medidas del caudalímetro (proporcionada por el fabricante). La señal de pulsos que nos entrega como medida es una señal que variará su valor de 0 en el nivel mínimo a +VCC en su nivel máximo. La siguiente figura muestra el esquema de conexión que proporciona el fabricante y la finalidad de los tres hilos del instrumento. Figura 32. Esquema de conexión del caudalímetro. El cable que da la señal de medida del caudalímetro estará conectado a una entrada digital del PLC. Puesto que la señal que nos entrega el caudalímetro no es una señal de alta frecuencia no será necesario que esté conectado a las entradas de HSC (High Speed Counting) que incorpora el modelo de PLC utilizado. Sí que se debe considerar cambiar el scan time o tiempo de filtro de las dos entradas en las que el caudalímetro estará conectado para asegurar que se toma la medida con un periodo de lectura adecuado dada la frecuencia máxima de la señal, es decir, si la frecuencia máxima es 550 Hz, el período mínimo será la inversa, o sea 1.8 ms. Diseño de una planta piloto de tratamiento de aguas automatizada - 49 - En definitiva nos tenemos que asegurar de que el PLC lee las dos entradas donde tenemos conectados los caudalímetros por lo menos cada 1,8 ms. Esta configuración se realiza sobre el PLC en el software de programación Step 7, véase la figura siguiente en la que se cambia el valor del tiempo de Scan del rango de entradas en las que se encuentran las dos entradas digitales del módulo de expansión de esta aplicación reservadas para la conexión de los caudalímetros. El programa no nos permite introducir cualquier valor de tiempo, se debe seleccionar el valor que se adapte a nuestras necesidades de una lista desplegable. Figura 33. Ajuste del tiempo de scan de un grupo de entradas digitales en el software Step 7. Una vez configuradas las entradas que nos interesan sólo será necesario activar un temporizador por software en el momento en el que se produzca el primer flanco de subida en alguna de las dos entradas digitales donde están conectadas las señales de medida de caudal. Si se activa este temporizador para contar hasta 1 segundo y por otro lado, este mismo flanco de subida activa un contador para los pulsos de la entrada, sólo se tiene que mover la lectura del contador cada segundo a una variable analógica interna del programa y automáticamente tendríamos la lectura de caudal en frecuencia. Mediante un factor de conversión por programa obtendríamos automáticamente la lectura del caudalímetro en litros y en base a la unidad de tiempo que más convenga. Noé Saludes y Raquel Ramos - 50 - 3.4.2. Transductor de presión. Como ya se ha explicado anteriormente resulta necesaria la utilización de un medidor de presión de agua para el control del funcionamiento de la planta. Este instrumento está expresamente colocado en las tuberías de entrada de ambos filtros para poder tener un dato de la presión a la que están trabajando cada uno de ellos. Debido a la configuración de la planta sólo es necesario colocar un instrumento, ya que sólo puede estar trabajando uno de los filtros a la vez. El abanico de instrumentos que nos permiten realizar esta medida es muy amplio, pudiendo ir desde soluciones para aplicaciones industriales realizadas a medida hasta elementos estándar para aplicaciones generales que se pueden encontrar en cualquier distribuidor de productos electrónicos. La primera solución resulta económicamente inviable para el presupuesto del que dispone nuestro cliente para su proyecto por lo que se ha optado por un instrumento de uso general y mucho más asequible. No obstante en los anexos de formato electrónico se proponen soluciones y presupuestos de otras alternativas más profesionales por si en un futuro se desea considerar otra opción para la instalación (carpeta “Presupuestos y contactos distribuidores). Las características del instrumento que se ha elegido para esta aplicación se muestran en la siguiente tabla. Tabla 29. Especificaciones del transductor de presión. Fabricante RS Amidata Rango de medida De 0 a 10 Bar Tensión de alimentación De 10 a 32 Vdc Tipo de salida Analógica lineal Valor de salida 0 – 10 V Material Acero inoxidable Tipo de conexión Macho roscado ½” Figura 34. Transductor de presión. Diseño de una planta piloto de tratamiento de aguas automatizada - 51 - La salida del transductor de presión irá conectada directamente a una de las entradas analógicas del módulo de la CPU del PLC ya que ambas entradas analógicas están configuradas para lecturas de valores analógicos con variación en tensión de 0 – 10 V. Al ser la medida de este instrumento completamente lineal, su configuración y el tratamiento de los datos mediante el software del automatismo no tienen más complicación que realizar el cálculo por factor de conversión que relacione la medida que entrega el instrumento en tensión con la escala de medida que nos indica el fabricante (0 a 10 Bar). 3.4.3. Medidor de conductividad. El medidor de conductividad es probablemente el elemento más importante de todos los sensores y medidores de la planta. La medida de la conductividad del agua que se obtenga al final de proceso de ambas filtraciones es el parámetro que nos permitirá valorar cualitativamente el resultado del tratamiento que realiza la planta. En definitiva, es el valor de la conductividad que se mida en el agua del depósito 3 el que nos podrá dar la información de si el tratamiento que se le ha aplicado al agua introducida inicialmente es válido para el consumo o no. Para valorar si un valor de conductividad es válido, previamente el usuario fijará los márgenes que considere válidos en función del resultado deseado. Además para poder obtener un relación entre el valor de entrada y el de salida, para poder crear un control de capacidad de filtración de la planta, es necesario tomar dos medidas de conductividad, una a la entrada del filtro y una a la salida. Por este motivo la planta dispone de dos sondas de conductividad, una sumergida en el depósito 2 y la segunda sumergida en el depósito 3. De esta forma se obtiene un balance entre entrada y salida que podría permitir por ejemplo determinar si la membrana del filtro está saturada y no está funcionando a plena capacidad. Para medir conductividad se necesitan básicamente dos elementos: una sonda, que normalmente suele ser un electrodo que se pone en contacto con el líquido, y un instrumento capaz de traducir la lectura del electrodo a un valor manipulable a nivel de señal o a nivel de datos. Los instrumentos que existen en el mercado para medir conductividad pueden ser instrumentos de laboratorio, en los que se introduce una muestra de agua y muestran el valor en un display, o instrumentos para aplicaciones industriales capaces de traducir las medidas de las sondas de conductividad a niveles de tensión o corriente para poder tratarlos durante un proceso de producción e incluso con sistema de comunicación incorporado. En el caso que nos ocupa se necesita un instrumento de medida que se coloque en línea con el proceso y que además nos facilite los datos en valores estándar para poder tratarlos como información en el PLC. Este tipo de instrumentos además de su elevado coste, presentan una complejidad técnica muy elevada. Es por ello que hay que recurrir a distribuidores especializados en este tipo de material, en concreto distribuidores de productos de tratamiento de aguas industriales que en la mayoría de ocasiones ofrecen soluciones hechas a medida para cada caso. Noé Saludes y Raquel Ramos - 52 - Para este proyecto se han solicitado presupuestos a varias empresas distribuidoras de este tipo de productos como por ejemplo Endres+Hauser, Hach Lange, Crison, Matelco, Hanna Instruments y varias empresas más conocidas a nivel internacional. Las soluciones que se nos han ofertado para este proyecto y varios presupuestos solicitados a estas empresas se adjuntan en los anexos del formato electrónico como se ha comentado anteriormente. Tras valorar tanto económica como funcionalmente diversas soluciones válidas para tomar la medida de conductividad en esta planta, finalmente se ha escogido como la opción más adecuada la propuesta por la empresa Crison Instruments. Se ha escogido el instrumento que nos ha ofertado esta empresa básicamente porque permite la conexión de varias sondas de conductividad a un mismo transductor y porque este mismo transductor es ampliable a otras medidas de niveles de calidad de agua como PH, Redox, cloro, etc. hasta un máximo de tres canales en el mismo transductor. Figura 35. Multímetro de 3 canales para la medida de conductividad de la empresa Crison Instruments. Estas ampliaciones se pueden realizar directamente por el usuario en cualquier momento sin necesidad de enviar el instrumento a fábrica. Algunas de las ventajas que presenta este instrumento con respecto a los de otros fabricantes son:  Dispone de calibración con tampones y calibración indirecta, puede calibrarse el instrumento sin necesidad de desmontar los electrodos.  Cada canal tiene dos relés de límite y dos salidas analógicas de 4 – 20 mA.  Dispone también de una salida RS-232 para comunicar directamente con un PC.  El instrumento controla las medidas de los sensores en todo momento y dispone de una señal de alarma que se activa si la medida no varía o varía muy bruscamente durante un periodo de tiempo definido. Diseño de una planta piloto de tratamiento de aguas automatizada - 53 - En la tabla siguiente se muestran las características del multímetro en su modelo básico, sin solicitar ninguna configuración extra opcional. Tabla 30. Especificaciones del multímetro de 3 canales en su versión básica. Fabricante Crison Instruments Modelo Multimeter 44 Tensión de alimentación 230 V AC Tipo de medida Analógica 4 – 20 mA Comunicación RS 232 y envió de datos a red GSM Relés de salida Relé de alarma y relé de lavado de sensores Estanqueidad IP65 Es necesario montar la tarjeta de medida deseada en función del parámetro que se desee medir. Las placas de medida también las proporciona el fabricante del multímetro pero no están incluidas en el precio. En nuestro caso para la planta que se ha diseñado sólo será necesario adquirir dos placas de medida de conductividad y dos sondas sumergibles en depósito. Figura 36. Tarjeta de medida para Multimeter 44 para medida de conductividad. Todas las placas de medida y las sondas están adaptadas también para facilitar la medida de la temperatura ya que las sondas llevan incorporado un sensor de temperatura. Por último las sondas de conductividad que más se adecúan a nuestro montaje son las que se muestran a continuación. Tabla 31. Especificaciones de la célula de conductividad Fabricante Crison Instruments Modelo 53 98 Escala de medida 0,5 .. 80.000 µS Sensor de temperatura Pt 1000 Rosca de sujeción PG 13,5 Material Titanio Noé Saludes y Raquel Ramos - 54 - Los motivos por los que se ha escogido este tipo de sonda son básicamente tres. El primero es el rango de medida de la misma, un rango correspondiente al que se conoce como aguas limpias municipales. En segundo lugar el material de la misma, el titanio. La sonda de titanio es más resistente que las típicas sondas de grafito protegido por cristal que se rompen muy fácilmente y dado el uso didáctico de esta planta piloto y por seguridad se ha optado por escoger un material más caro pero más resistente que a la larga puede resultar ventajoso. Y por último se ha escogido este tipo de sonda porque permite el montaje por inmersión en un depósito o tanque, el fabricante ofrece la opción de adaptar a la medida que el cliente desee un tubo de inmersión para proteger la conexión eléctrica de la sonda y el montaje resulta seguro y sencillo. Figura 37. A la derecha la célula de conductividad modelo 53 98 y a la izquierda dos tipo de montaje diferentes de inmersión de la célula. En lo que respecta a la integración del instrumento al sistema de automatización, simplemente será necesario reservar dos de las entradas analógicas del módulo de expansión de entradas y salidas analógicas del PLC para conectar las señales de medida analógicas 4 -20 mA que nos enviará el multímetro. Diseño de una planta piloto de tratamiento de aguas automatizada - 55 - CAPÍTULO 4: AUTOMATIZACIÓN DE LA PLANTA Como se muestra en el diagrama de flujo, la automatización de la planta estará pautada por una secuencia de condiciones que permitirá el funcionamiento deseado y los diferentes modos de operación. A pesar de centrarnos en el control del proceso mediante un autómata programable (PLC), será imprescindible contar con una maniobra eléctrica, la cual se expondrá en este capítulo. Por otro lado, no podemos hablar de un sistema automático bien estructurado sin tener un control y gestión de incidencias, se ha estudiado y contemplado en la automatización de esta planta piloto mediante la herramienta GEMMA. 4.1. Cableado del armario y Maniobra eléctrica En este apartado nos centraremos en los elementos que componen el cuadro eléctrico y su funcionalidad, diferenciando los elementos de potencia y los de maniobra, explicando su integración y cableado para hacer posible el buen funcionamiento y automatización de nuestra planta piloto. Se hace una distinción entre la maniobra destinada a la marcha del sistema y los diferentes paros y la maniobra que nos permite de manera manual seleccionar los distintos modos de funcionamiento. Noé Saludes y Raquel Ramos - 56 - Figura 38. Frontal del armario de control. Vista de los diferentes mandos. 4.1.1 Cableado del armario: potencia En todo cuadro eléctrico se debe diferenciar claramente la parte de control de potencia de la maniobra. Por cableado de potencia se entiende el conjunto de elementos que manipulan las tensiones peligrosas para el ser humano, según el reglamento de baja tensión (RBT, véase pliego de condiciones) esta tensión será superior a 50V. A continuación se describen los diferentes elementos que se han incluido en nuestro cuadro eléctrico para tal fin y que se encuentran detallados en el capítulo 3.2: 1) Seccionador general (Q1). Permite la desconexión del armario de la red eléctrica desde el exterior del armario. Su conexión y por tanto alimentación de todo el cuadro, será indicado mediante una lámpara exterior (H1). 2) Interruptor general Magneto-térmico (F1). será el encargado de proteger la instalación eléctrica de sobre intensidades y cortocircuitos. Nos determina la sección mínima de los cables de alimentación (2,5mm2) y nos limita la potencia máxima admisible del sistema (16A). La elección de la corriente nominal de 16A viene dada por la suma de las corrientes de todos los sub-circuitos en la siguiente expresión: AAIAIAIAI EVBombaPLCFA 12.82)06.0()4()2()2(  (2) Si le prevemos un 25% de ampliación de la potencia, obtenemos una corriente de : AA 15.10%2512.8   (3) Sabiendo que podemos encontrar en el mercado magneto-térmicos de 10A y 16A, se ha optado por el más próximo por encima, es decir 16A. 3) Interruptor Diferencial (D1). Protege todo el sistema eléctrico de fugas de corriente, tanto por contactos directos como indirectos. Al tratarse de un cuadro de dimensiones pequeñas, la salida de sus bornes de conexión Diseño de una planta piloto de tratamiento de aguas automatizada - 57 - actúan como embarrado del cuadro, distribuyendo las líneas de potencia hacia los diferentes elementos del cuadro. 4) Protección de las fuentes de alimentación (F2). Tanto el transformador de tensión 230VAC/24VAC como la fuente de alimentación de 24VDC deben estar protegidos mediante un interruptor magneto-térmico dimensionado para proteger y alimentar la potencia nominal (2A). A continuación se muestran los valores de corriente de las fuentes para determinar el valor nominal de corte del disyuntor: (4) Considerando que el trafo tiene un rendimiento del 80% se calcula su consumo de corriente: (5) (6) La suma de la corriente de estos dos elementos no supera 1A, sin embargo, tanto el cableado como los propios aparatos permiten un exceso de la corriente que les atraviese sin producir daños. Todo esto sumado a la extensa comercialización de magneto-térmicos de 2A, reduciendo considerablemente su precio, nos han hecho decantarnos por estos. 5) Protección de la alimentación del PLC (F3). El PLC incorpora una fuente de tensión de 24V, ésta se alimenta a la tensión de red de 230V. Se hace necesario dotar a la instalación de una protección Magnetotérmica de corriente nominal adecuad al consumo del PLC. Según las especificaciones técnicas de consumo del mismo y de los demás módulos auxiliares del PLC su consumo nominal se prevé por debajo de 2A. A continuación se detalla la suma de consumo de corriente: (7) Como se comento con la alimentación de las fuentes, punto 4), se ha optado por un disyuntor de 2A, considerándolo adecuado para la protección del instrumental. Noé Saludes y Raquel Ramos - 64 - Tabla 32. Diferentes modelos de CPU de la familia S7 1200 Como se ha comentado anteriormente, para esta aplicación es necesario disponer de entradas analógicas. Este modelo incorpora además de las entradas y salidas digitales, dos entradas analógicas que nos serán de gran utilidad para la toma de medidas analógicas de los sensores de la planta. 4.2.2. Características de la CPU 1214C Después de exponer las justificaciones del uso de este PLC, se muestran en este apartado sus características de manera más amplia. La CPU incorpora un microprocesador, una fuente de alimentación integrada, circuitos de entrada y salida, PROFINET integrado, E/S de control de contaje de alta velocidad y entradas analógicas incorporadas. La CPU vigila las entradas y cambia el estado de las salidas según la lógica del programa de usuario, que puede incluir lógica booleana, instrucciones de contaje y temporización, funciones matemáticas complejas, así como comunicación con otros dispositivos inteligentes. Diseño de una planta piloto de tratamiento de aguas automatizada - 65 - Para comunicarse con una programadora, la CPU incorpora un puerto PROFINET integrado. La CPU puede comunicarse con paneles HMI o una CPU diferente en la red PROFINET. El cable PROFINET es un cable Ethernet CAT5 estándar con conectores RJ45. Figura 46. Aspecto de la CPU 1214C con la ubicación de los puntos más importantes. La CPU 1214C presenta 3 variantes con sus diferentes características. La tabla siguiente muestra las diferencias principales de cada una de las variantes. Tabla 33. Variantes de equipos de la CPU 1214C En esta aplicación se utiliza la variante AC/DC/relé principalmente porque nos permite alimentarla directamente desde la red eléctrica. Además es una de las variantes con salidas a relé, lo que permite trabajar con cargas de mayor potencia que la variante con salidas a transistor. Noé Saludes y Raquel Ramos - 66 - En cuanto al montaje del PLC, está diseñado para su montaje en carril DIN y su tamaño compacto permite optimizar el espacio. La figura siguiente muestra las dimensiones de la CPU más algunos módulos de expansión como ejemplo montados sobre carril DIN. Figura 47. Dimensiones de la CPU. Para más información sobre las características técnicas del PLC se puede consultar las hojas de datos del modelo en cuestión adjuntadas en los anexos en formato digital, en la carpeta “Datasheets”. 4.2.3. Módulos de entradas y salidas En total el diseño del sistema de automatización de la planta consta de 25 entradas, de las cuales 3 analógicas y 22 digitales, así como de 18 salidas, de las cuales 1 analógica y 17 digitales. La CPU que se ha escogido para la automatización sólo dispone de 14 entradas digitales, 10 salidas digitales y 2 entradas analógicas. Se plantea la necesidad de ampliar el número de entradas y salidas de las que dispone la CPU. Para ello se deben utilizar módulos de señales (SM) de la gama que dispone la familia S7 1200. En cuanto al número de entradas digitales es necesario ampliar el número de las que dispone la CPU a 8 más. De salidas digitales faltarían 7 más. Ya que las soluciones que ofrece Siemens en cuanto a SM’s para la familia S7 1200 están bien diferenciadas en cuanto a señales digitales y analógicas, no existe la posibilidad de ampliar con un solo módulo que combine señales digitales con analógicas. Para la ampliación del número de señales digitales se escoge un módulo de 8 entradas más 8 salidas a relé. El modelo es el SM 1223 DI 8 x 24 V DC, DQ 8 x relé. Diseño de una planta piloto de tratamiento de aguas automatizada - 67 - Para ampliar las entradas y salidas analógicas se opta por escoger uno de los SM con menos señales, ya que solo es necesario para la aplicación una salida analógica y dos entradas más de las que dispone la CPU. Se escoge como ampliación para la salida analógica que falta la tarjeta de una salida analógica que se acopla sobre el mismo módulo de la CPU, es el modelo SB 1232. Para la ampliación de las entradas analógicas se escoge el módulo de señales SM 1231 con 4 entradas analógicas configurables para medir en tensión o en intensidad. 4.3. Programación del autómata En este capítulo se detallan los conceptos básicos para poder entender la programación de un PLC Siemens S7 1200, los detalles y las características de su software de programación y finalmente el listado de entradas y salidas utilizadas para la automatización de la planta con sus correspondientes direcciones de memoria. También se comentan los GRAFCETS previos a la programación y que ayudan a entender el funcionamiento del programa. 4.3.1 Información básica sobre cómo funciona la CPU Para poder comprender de manera más clara la función que realiza el programa en la CPU se describen en este apartado las nociones básicas de funcionamiento de la CPU y otros datos a tener en cuenta para clarificar la comprensión de la programación del dispositivo.  Tareas que se realizan en cada ciclo. En cada ciclo se escriben valores en las salidas, se leen las entradas, se ejecutan las instrucciones del programa de usuario y se realiza el mantenimiento del sistema o procesamiento en segundo plano. En condiciones estándar, todas las E/S digitales y analógicas utilizan un área de memoria interna denominada "memoria imagen de proceso" para actualizar las E/S de forma síncrona con el ciclo. La memoria imagen de proceso contiene una instantánea de las entradas ("memoria I") y salidas ("memoria Q") físicas de la CPU, la Signal Board y los módulos de señales. El siguiente diagrama describe de forma gráfica los procesos que realiza la CPU en durante el modo de arranque y durante el modo operativo o RUN. Noé Saludes y Raquel Ramos - 68 - Figura 48. Tareas que realiza la CPU en cada ciclo.  Estados operativos de la CPU. La CPU tiene tres estados operativos: STOP, ARRANQUE y RUN. Los LEDs de estado en el frente de la CPU indican el estado operativo actual.  En estado operativo STOP, la CPU no ejecuta el programa, por lo que es posible cargar un proyecto en la CPU.  En estado operativo ARRANQUE, la CPU ejecuta la lógica de arranque, si la hubiere. Los eventos de alarma no se procesan durante el arranque.  En estado operativo RUN, el ciclo se ejecuta repetidamente. Pueden aparecer eventos de alarma que se procesan en cualquier fase del ciclo del programa. No es posible descargar proyectos mientras la CPU está en estado operativo RUN. El proyecto sólo se puede descargar si la CPU se encuentra en estado operativo STOP. Diseño de una planta piloto de tratamiento de aguas automatizada - 69 - El color del indicador RUN/STOP muestra el estado operativo actual de la CPU:  Amarillo indica el estado operativo STOP.  Verde indica el estado operativo RUN.  Intermitente indica el estado operativo ARRANQUE. Figura 49. Indicador del estado operativo de la CPU.  Tipos de datos soportados por el S7 1200 La siguiente tabla muestra el tipo de datos que soportan las CPU’s del S7 1200 considerando el tamaño de un elemento de datos y la estructura de los bits en los datos. Noé Saludes y Raquel Ramos - 70 - Tabla 34. Tipo de datos soportados por la CPU del S7 1200  Áreas de memoria del S7-1200 La CPU ofrece distintas áreas de memoria, incluyendo entradas (I), salidas (Q), marcas (M), bloque de datos (DB) y memoria temporal o local (L). El programa de usuario accede (lee de y escribe en) a los datos almacenados en estas áreas de memoria. Cada posición de memoria tiene una dirección única. El programa de usuario utiliza estas direcciones para acceder a la información de la posición de memoria. Diseño de una planta piloto de tratamiento de aguas automatizada - 71 - Tabla 35. Áreas de memoria de la CPU del S7 1200 4.3.1 El software de programación El Software de programación del PLC S7 1200 es el Step 7 Basic V. 10.5. Este software y su licencia lo proporciona el fabricante Siemens con la compra del PLC de la gama S7 1200. Este software permite:  Configuración y parametrización del hardware.  Definición de la comunicación.  Programación del software del controlador.  Configuración de la visualización en tiempo real.  Pruebas y puesta en marcha. Este software permite el uso de dos lenguajes de programación diferentes el KOP (Esquema de contactos) o FUP (Diagrama de funciones). Para la realización del programa de esta aplicación se ha utilizado el lenguaje de programación KOP que es un lenguaje de programación gráfico. Su representación se basa en esquemas de circuitos. Noé Saludes y Raquel Ramos - 72 - Figura 50. Ventana del programa Step 7 Basic en la vista de proyecto. 4.3.1. Listado de entradas/salidas Antes de empezar a realizar el programa resulta imprescindible recopilar una lista de todas las variables con las que se va a tener que trabajar en el programa. En este apartado se detallan las posiciones de memoria ocupadas por las entradas y las salidas de la aplicación relacionándolas con su descripción y su referencia. Nótese que en la tabla que muestra el listado de entradas hay celdas vacías. Estas corresponden a la descripción de los medidores de la planta que no se han instalado en el montaje final realizado, pero para los cuales se han reservado las direcciones de memoria correspondientes y que se han tenido en cuenta en el diseño del automatismo para facilitar su integración en un futuro. Diseño de una planta piloto de tratamiento de aguas automatizada - 73 - Tabla 35. Listado de entradas. Referencia Finalidad Características Dirección Tipo entrada P1 Botón de marcha Pulsador libre de tensión I0.0 Digital P2 Botón de paro Pulsador libre de tensión I0.1 Digital R41 Botón orden ultrafiltración Pulsador libre de tensión I0.2 Digital R51 Botón orden osmosis Pulsador libre de tensión I0.3 Digital R61 Botón orden repetición ultrafiltración Pulsador libre de tensión I0.4 Digital R71 Botón orden vaciado depósito 1 Pulsador libre de tensión I0.5 Digital R81 Botón orden vaciado depósito 2 Pulsador libre de tensión I0.6 Digital SEL_01 Selector modo funcionamiento automático Conmutador libre de tensión I0.7 Digital BT_06 Botón confirmación ultrafiltración OK Pulsador libre de tensión I1.0 Digital LIT_01 Interruptor de ni vel bajo depósito 1 Conmutador libre de tensión N.O. I1.1 Digital LIT_02 Interruptor de nivel bajo depósito 2 Conmutador libre de tensión N.O. I1.2 Digital LIT_03 Interruptor de nivel 1 depósito 2 Conmutador libre de tensión N.O. I1.3 Digital LIT_04 Int erruptor de nivel 2 depósito 2 Conmutador libre de tensión N.O. I1.4 Digital LIT_05 Interruptor de nivel 3 depósito 2 Conmutador libre de tensión N.O. I1.5 Digital LIT_06 Interruptor de nivel 4 depósito 2 Conmutador libre de tensión N.O. I8.0 Digital LIT_07 Interruptor de nivel alto depósito 2 Conmutador libre de tensión N.O. I8.1 Digital LIT_08 Interruptor de nivel bajo depósito 3 Conmutador libre de tensión N.O. I8.2 Digital LIT_09 Interruptor de nivel 1 depósito 3 Conmutador libre de tensión N.O. I8.3 Digital LIT_10 Interruptor de nivel 2 depósito 3 Conmutador libre de tensión N.O. I8.4 Digital LIT_11 Interruptor de nivel alto depósito 3 Conmutador libre de tensión N.O. I8.5 Digital FIT_01 Medidor caudal entrada filtros I8.6 Digital FIT_02 Medi dor caudal rechazo ultrafiltración I8.7 Digital PIT_01 Medidor presión entrada filtros IW64 Analógica CIT_02 Medidor conductividad líquido en depósito 2 IW66 Analógica CIT_02 Medidor conductividad líquido en depósito 3 IW68 Analógica Noé Saludes y Raquel Ramos - 80 - Figura 55. Configuración de dispositivos de la automatización de la planta piloto. En la barra de árbol del proyecto se pueden navegar por las diferentes partes de configuración del proyecto. Una vez que está montado la configuración de dispositivos se puede proceder a hacer el programa. Figura 56. Vista del árbol de proyecto de la configuración para la automatización de la planta piloto. Para ello basta con agregar un nuevo bloque de programa y empezar a introducir las líneas de programa. Las variables se van añadiendo a medida que vamos Diseño de una planta piloto de tratamiento de aguas automatizada - 81 - utilizándolas. El aspecto gráfico de este software incluso nos permite arrastrar las variables de entrada y salida de la vista de dispositivo hacia la vista de bloque de programa. El código fuente del programa de la aplicación que se ha diseñado se incluyo al final de este documento con el nombre de anexo 2. Por último cabe resaltar la importancia de crear una tabla de visualización de valores Online. El programa permite visualizar el estado de las variables del programa mientras el PLC está en modo RUN, para ello basta con conmutar a la opción “Establecer conexión online”. Cuando un programa como el de esta aplicación tiene tantas variables para visualizar, en concreto 52, conviene crearse una tabla de “visualización online” para poder observar de manera fácil y agrupada el estado de todas las variables. Además de observar las variables también nos permite forzar los valores de éstas mientras la CPU se está ejecutando. Seguidamente se muestran las tres tablas de observación que se han creado para este proyecto. En total son tres, una tabla para entradas, otra para salidas y una para visualizar los estados. Figura 57. Tabla de observación de las variables de entrada. Noé Saludes y Raquel Ramos - 82 - Figura 58. Tabla de observación de las variables de salida. Figura 59. Tabla de observación de las variables internas que representan los estados. Para más información sobre la configuración y programación con el software Step 7 Basic se recomiendo consultar los manuales adjunto en la carpeta “Manuales” del CD; “S71200-GETTINGSTARTER” y “Manual Step 7 Basic 10.5 para S7-1200”. 4.4. GEMMA – Gestión de incidencias GEMMA es una guía gráfica que presenta los diferentes modos de marcha de una instalación de producción así como las formas y condiciones para pasar de un modo a otro. Diseño de una planta piloto de tratamiento de aguas automatizada - 83 - Un automatismo consta de dos partes fundamentales: un sistema de producción y un control de este sistema. El control puede estar alimentado o sin alimentar; interesa el paso de un estado al otro. Cuando el control está alimentado, el sistema puede estar:  En funcionamiento  Parado (o en proceso de parada)  En defecto. La guía propone también los principales caminos para pasar de un estado a otro. Aunque las guías GEMMA acostumbran a ser más útiles en sistema de producción automatizada, en el caso de la planta piloto también hay algunas situaciones de defecto que se pueden dar que nos lleven a estados de paro. Todas estas situaciones se ven reflejadas en la guía GEMMA que se ha realizado y cada una de ellas conlleva una acción en el programa del PLC. Figura 60. Guía de estados GEMMA aplicable a la planta piloto. El estado F1, funcionamiento normal, es el estado en el que la máquina produce normalmente. Está asociado a los GRAFCET de funcionamiento normal. En cuanto a los procedimientos de parada, el estado A1, parada de estado inicial, se corresponde con el estado normal de reposo de la máquina. El estado A4, parada pedida, corresponde al estado transitorio en el que la máquina estaba produciendo de manera normal debe acabar este ciclo y parar, sería el caso en el que el usuario demanda el paro desde la maniobra. El estado A5, parada obtenida, es un estado de reposo diferente al estado inicial. El estado A2, preparación posterior al defecto, corresponde a las acciones que se deban realizar después de la parada de la máquina por algún defecto, como por ejemplo llenado de depósito, comprobación de sensores de nivel, etc. Por último CONTROL SIN ALIMENTAR A. PROCESO DE PARADA F. PROCESO EN FUNCIONAMIENTO D. PROCESO EN DEFECTO A3. Puesta en estado inicial A1. Parada estado inicial A2. Preparación posterior al defecto A5. Parada obtenida A4. Parada pedida D3. Falla un interruptor de nivel D1. Parada emergencia D2. No hay líquido para arrancar F1. Funcionamiento Normal DESCONEXIÓN CONEXIÓN PARO MARCHA DEFECTO Condiciones Inicio Marcha Marcha Emergencia Sin nivel Dep.1 Desenclavamiento emergencia Solución del defecto Solución del defecto Anulación defecto Estado deseado Paro Noé Saludes y Raquel Ramos - 84 - el estado A3, puesta en estado inicial, el sistema se debe llevar a la situación A1 desde situaciones de error. En referencia a los procesos de defecto, el proceso D1, para de emergencia, contiene las acciones necesarias para llevar al sistema a una situación de parada segura. Esa parada se producirá cuando se demande una parada de emergencia desde la maniobra y el sistema debe detener el funcionamiento de todas las partes en movimiento del sistema. La situación D2 parará el sistema, no necesariamente de forma segura, y requiere la intervención del usuario para solucionar el defecto, en concreto debe rellenar el depósito 1 para que la máquina pueda ponerse en marcha. El estado de defecto D3 contempla la posibilidad de que falle algún interruptor de nivel. En ese caso el sistema puede seguir produciendo, pero se mostrará mediante indicación luminosa que ha ocurrido un defecto en los sensores de nivel y el usuario deberá decidir si continúa trabajando o soluciona el error antes de continuar. La fallada de un sensor de nivel no es crítica para la seguridad del sistema a no ser que sea alguno de los sensores de nivel mínimo y máximo. En caso de ser un sensor de nivel mínimo el que se detecta que ha fallado se parará el sistema por software. A continuación se muestran las indicaciones de la lógica para controlar si un sensor de nivel está fallando y posteriormente en el anexo 2 el código que se utilizará por programa para controlarlo, concretamente la parte del código pertenece al segmento 8 y segmento 9. Condiciones que provocan la parada por defecto:  Si LIT_03 & /LIT_02 Condiciones de producción en defecto:  Si LIT_04 & /LIT_03  Si LIT_05 & /LIT_04  Si LIT_06 & /LIT_05  Si LIT_07 & /LIT_06  Si LIT_10 & /LIT_09  Si LIT_11 & /LIT_10  Si LIT_09 & /LIT_08 En resumen, miraremos siempre que no haya señal en un sensor y sí que la haya en el de ubicación superior, es una condición que no tiene sentido y por lo tanto alguno de los dos sensores está fallando. La configuración del hardware tiene limitado el uso de entradas y salidas, por lo tanto no podremos indicar al usuario por hardware exactamente cuál es el sensor que está fallando, pero es una función que se puede implementar en las futuras fases del proyecto cuando se integre el sistema a un SCADA. Como indicador de señalización para advertir al usuario de que un sensor de nivel está fallando se utilizará la lámpara indicadora de modo automático, pero en lugar de encenderla fija, se hará una intermitencia. Para realizar una intermitencia de una salida es necesario que se configuren las salidas tipo PWM. Esta configuración nos permitirá utilizar en una salida un generador de pulsos Diseño de una planta piloto de tratamiento de aguas automatizada - 85 - PWM del ancho de pulso que nos interese para generar el efecto de intermitencia de la lámpara. La configuración de software se muestra en la imagen figura 61: Figura 61. Configuración del generador de pulsos PWM en Step 7 Basic. Se debe configurar en la zona de “configuración de dispositivos”, hay dos generadores de pulso, el Pulse_1 y el Pulse_2. En primer lugar hay que habilitarlo y después configurar las opciones como nos interese. En este caso se crea un pulso de de tiempo de ciclo 1 segundo. Cuando se ha configurado el generador de pulsos se puede usar la función CTRL_PWM en el programa y conectar a la salida que se desee. El generador de pulsos se activa con un bit que se le indica en la entrada ENABLE, en nuestro caso este bit corresponde a una estado de un bit de la memoria interna. Figura 62. Línea de código correspondiente a la activación del avisador luminoso intermitente accionado por el generador de pulsos. Noé Saludes y Raquel Ramos - 86 - CAPÍTULO 5: REGULACIÓN DE LA VELOCIDAD DE GIRO DE LA BOMBA El sistema dispone de un variador de frecuencia que nos permite regular la velocidad de giro de la bomba hidráulica. La velocidad de giro de la bomba se hará variar en función de la medida de presión de trabajo que nos envíe el transductor de presión. La señal de control de velocidad de la bomba se le enviará mediante una salida analógica del PLC a una entrada del variador de frecuencia y será éste quien regule la velocidad de la bomba. El principio de funcionamiento se describe más detalladamente en el siguiente diagrama de flujo: Diseño de una planta piloto de tratamiento de aguas automatizada - 87 - Figura 63. Diagrama de flujo de la regulación de la velocidad de giro de la bomba en función de la lectura de presión. En este capítulo se detallan paso a paso los parámetros para configurar el variador de frecuencia para el modo de trabajo específico de esta aplicación y por último la configuración mediante software que será necesario cargar en el PLC para enviar las consignas de velocidad de giro mediante la salida analógica. 5.1. Configuración del variador de frecuencia Siguiendo las instrucciones que se adjunta en la carpeta “Manuales” de los Anexos incluido en el CD, se ha creado esta guía de configuración del variador de frecuencia teniendo sólo en cuenta los parámetros que nos interesan para trabajar con él en modo remoto y como entrada de señal de velocidad la utilización de una salida analógica de PLC del estándar 0 – 20 mA. Bomba ON velocidad=consigna_ inicio Lectura presión Presión<consigna mínima Aumenta velocidad bomba Retardo 3 min Presión>consigna máxima Reduce velocidad bomba Retardo 3 min Fin proceso Proceso en marcha SI NO SI NO SI NO Noé Saludes y Raquel Ramos - 88 - El convertidor de frecuencia permite trabajar en dos modos: local y remoto. Si se trabaja en local la configuración de los parámetros de trabajo del variador se realizan mediante las botones de su interfaz HMI (figura 64). Figura 64. HMI del CFW -10. Si se trabaja en remoto se puede controlar la configuración de trabajo del variador (marcha, paro, velocidad de giro, sentido de giro, etc.) enviándole señales desde otro componente, por ejemplo un PLC. Para ello es necesario realizar la conexión deseada en el conector XC1 del variador y además configurar una serie de parámetros internos con los valores necesarios según la configuración que vayamos a utilizar. En primer lugar hay que modificar el valor del parámetro de acceso para que permita modificar el valor del resto de parámetros. La configuración de fábrica protege el variador de modificaciones de todos los parámetros.  En el parámetro P000 introducimos el valor 5. Estos nos desbloquea el acceso a la modificación de contenidos del resto de parámetros.  El parámetro P007 nos permite modificar la tensión de salida del variador en un rango de 0 a 240 V. La fijaremos a 230 V.  Lo mismo haremos en el P003 para el valor de la corriente de salida. La limitaremos a 1,6 A que es el consumo del motor de la bomba.  Los parámetros P100 y P101 nos permiten modificar los tiempos de aceleración y desaceleración respectivamente. La aceleración y desaceleración se realizan mediante rampa. Los fijaremos ambos a 2 segundos.  En el parámetro P169 podemos limitar la corriente máxima de salida. Este parámetro además permite proteger la bomba de sobrecargas ya que si se sobrepasa el mismo convertidor reducirá la velocidad de giro del motor hasta bajar la sobre-corriente. Limitaremos este valor a 2 A.  Para fijar que le daremos la entrada de referencia de frecuencia desde el PLC como salida analógica es necesario configurar dos parámetros para indicarle que debe tomar la lectura del conector XC1 como AI. Para ello el valor del P221 y el P222 se deben fijar a 1. Diseño de una planta piloto de tratamiento de aguas automatizada - 89 - Figura 65. Tabla valores de los parámetros P221 y P22 del convertidor.  Para configurar que el origen de los comandos (marcha, paro, sentido de giro, etc.) se le puedan enviar en remoto y los lea del conector XC1 es necesario cambiar el valor del P230 a 1.  En esta aplicación queremos fijar el sentido de giro siempre a horario, esto se realiza poniendo el parámetro P231 a 0.  Configuración de la entrada AI1: Esta entrada define la referencia de frecuencia mediante la siguiente curva. Figura 66. Determinación de la referencia de frecuencia a partir de la entrada AI. El valor interno de la referencia de frecuencia AI1 se da en forma porcentual como fondo de escala y se obtiene de una de las siguientes ecuaciones: Tabla 37. Ecuaciones para el cálculo del valor interno de la entrada AI. El valor de la ganancia se fija en el parámetro P234 entre un rango de 0 a 999. En nuestro caso no le pondremos ganancia, por tanto quedará a 1. Noé Saludes y Raquel Ramos - 96 - 6.1. OPC Debido a que la comunicación entre los diferentes protocolos no es posible, a lo largo de la última década se desarrolló OPC (OLE for Process Control) basado en la tecnología de objetos de Microsoft, el cual permite la comunicación horizontal y vertical entre los diferentes protocolos. OPC es un estándar abierto que permite intercambiar datos entre dispositivos de campo y aplicaciones de diferentes fabricantes. El estándar, gobernado por la Fundación OPC, es de dominio público y disponible para cualquiera que quiera usarlo. Tradicionalmente, los fabricantes de software para acceso de datos de proceso tenían que desarrollar drivers específicos para cada tipo de hardware al que querían acceder. Cada software requería un driver distinto para cada hardware. Figura 69. Diferencias entre una configuración de hardware con OPC y sin OPC. Una aplicación OPC, como cualquier otra aplicación OLE (o DDE), constará de servidores y clientes OPC. Cada cliente, es decir, cada aplicación de usuario (SCADA, módulo de históricos, software de modelización del proceso…) interroga al servidor que contiene los datos específicos en el momento que los necesita y éste le responde bien de manera síncrona o bien de manera asíncrona, según el caso y la aplicación. Figura 70. Sistema abierto con servidores OPC. Diseño de una planta piloto de tratamiento de aguas automatizada - 97 - Cabe decir que las especificaciones OPC definen 3 tipos de servidores:  Data Access, define interfaces para la lectura y escritura de datos en el sistema de control.  Alarms and Events, permite mantener vigilancia sobre posibles condiciones anormales en el sistema.  Historical Data Access, mantiene una base de datos sobre un servidor OPC DA. De este modo, es necesario puntualizar que en nuestro caso se desarrollará la instalación de un servidor OPC DA. Estos servidores están formados por los siguientes objetos:  OPC Server, es el primer objeto al que se conecta el cliente. Mantiene información sobre el propio servidor, servidores del entorno y contenedores para los objetos OPC Group.  OPC Group, proporciona una manera de organizar los datos. Hay dos tipos: públicos (accesibles por todos los clientes), y locales (solo accesible por el cliente que lo creo).  OPC Item, representa una conexión con los datos físicos, no son fuentes de datos. No tiene realmente un interfaz hacia los clientes, siendo accesibles tan solo a través de los grupos que lo contienen. Cada ítem lleva asociado el valor, la calidad y el tiempo de la última actualización, además del identificador ID a través. 6.2. Interfaz PROFINET integrada en S7- 1200 6.2.1. Conceptos sobre PROFINET PROFINET es un estándar de red para la automatización industrial basado en Ethernet abierto. Nace de la unión de los protocolos de PROFIBUS DP, el bus de campo, e Industrial Ethernet, el bus de comunicación. Los objetivos de PROFINET son:  Estándar Ethernet abierto para la automatización basada en Industrial Ethernet Los componentes de Industrial Ethernet y Standard Ethernet pueden utilizarse conjuntamente, aunque los equipos de Industrial Ethernet son más robustos y, por consiguiente, más apropiados para el entorno industrial (temperatura, seguridad de funcionamiento, etc.).  Uso de estándares TCP/IP e IT  Automatización con Ethernet en tiempo real  Integración directa de sistemas con bus de campo PROFINET especifica las funciones para la realización de una solución total de automatización desde la instalación de la red hasta el diagnóstico basado en la web. Gracias a su estructura modular, PROFINET puede ampliarse fácilmente con funciones futuras. Noé Saludes y Raquel Ramos - 98 - De ello resultan las ventajas siguientes:  Flexibilidad gracias al empleo de Ethernet y de los acreditados estándares IT.  Ahorro de ingeniería y puesta en marcha gracias a la modularización.  Protección de la inversión para equipos y aplicaciones PROFIBUS.  Más rápido que los actuales buses especiales en el ámbito de Motion Control.  Amplio abanico de productos disponible en el mercado. 6.2.2. PROFINET en S7- 1200 La CPU del PLC Siemens S7 – 1200 incorpora un puerto PROFINET integrado que nos permite comunicar la CPU bajo protocolo TCP/IP.  El puerto PROFINET de la CPU soporta conexiones de comunicación simultáneas: o Conexiones para comunicación de HMI a CPU o 1 conexión para comunicación de programadora (PG) a CPU o 8 conexiones para comunicación del programa S7-1200 con instrucciones T-block. o 3 conexiones para la comunicación entre una CPU S7-1200 pasiva y una CPU S7 activa. La CPU S7 activa utiliza instrucciones GET y PUT (S7-300 y S7-400) o instrucciones ETHx_XFER (S7-200). Una conexión de comunicación S7-1200 activa sólo es posible con instrucciones T- block.  Servidor OPC (Object Linking and Embedding – OLE) para Process Control server. La funcionalidad OPC es posible gracias al servidor OPC de SIMATIC NET.  Comunicación con controladores Omron y Mitsubishi a través de Ethernet. El S7-1200 ofrece un protocolo Ethernet TCP/IP “nativo" ("FreePort" para Ethernet) para aplicaciones a medida de esta funcionalidad. Permite la comunicación con PLC’s de terceros siempre que ofrezcan la misma conectividad Ethernet abierta que el S7-1200. Figura 71. Esquema de conexión de un S7-1200 mediante PROFINET. Diseño de una planta piloto de tratamiento de aguas automatizada - 99 - 6.3. Creación del equipo PC SIMATIC y servidor OPC Un "Equipo PC" es un PC con tarjetas de comunicación y componentes de software integrados en una solución de automatización con SIMATIC. Utilizando tarjetas de comunicación y componentes de software apropiados es posible utilizar un equipo PC como controlador PROFINET IO. Sus aplicaciones PC en el equipo PC tienen las siguientes posibilidades de acceder al controlador PROFINET IO: • Como cliente OPC a través del servidor OPC PROFINET IO. • Directamente a través de la interfaz de usuario PROFINET IO (interfaz de programación IO-Base). Tabla 72. Funciones de un equipo PC como controlador PROFINET IO. Figura 73. Esquipo PC con diferentes componentes. Para esta aplicación se dispone de un PC con tarjeta de red Ethernet y el software Step 7 Basic v10.5 y el software Simatic Net OPC. Los pasos a seguir para la configuración de un PC Simatic de tipo PROFINET IO son:  Puesta en marcha de una interfaz PROFINET en una CPU. Noé Saludes y Raquel Ramos - 100 -  Asignación de direcciones.  Transferir el programa de usuario desde la PG o el PC al sistema de destino.  Comunicación CPU (mediante el software Step 7). 6.3.1. Software Simatic Net OPC El software Step 7 Basic v10.5 no permite crear un equipo PC Simatic, por lo que es necesario utilizar un software específico para este tipo de aplicación para las CPU’s S7 - 1200. Este software es el Simatic Net OPC de Siemens. Permite configurar y crear un servidor OPC mediante la creación de un equipo PC Simatic. Los requisitos para poder configurar un servidor OPC en un PC son:  Un PC con Step7 Basic v10.5.  El software SIMATIC NET Edition 2008 que incluye: – NCM PC tool – OPC Server – OPC Scout  Un PLC S7 – 1200.  Cable Ethernet. Para la creación de un equipo PC Simatic, este software incluye la aplicación SIMATIC NCM PC. SIMATIC NCM PC es la herramienta central para configurar los servicios de comunicación de un equipo PC. Los datos de configuración creados con esta herramienta deben cargarse en el equipo PC o exportarse a éste. De este modo se establece la disponibilidad del equipo PC para la comunicación. Seguidamente se muestran los pasos más importantes para la configuración del equipo PC Simatic y los pasos para la creación de un servidor OPC en este PC. Se ha seguido la guía de configuración “How can you establish a connection between an S7-1200 PLC and SIMATIC NET OPC?” para la configuración del servidor OPC. Dicha configuración se ha realizado con la herramienta Simatic Manager, incluida en el paquete de instalación de Simatic Net OPC. 1) Crear un equipo PC Simatic. Diseño de una planta piloto de tratamiento de aguas automatizada - 101 - Figura 74. Creación de un equipo PC Simatic. 2) Añadir un servidor OPC, desde la ventana de Simatic Manager, Edit-> Open Object. Se abrirá un nuevo programa. Figura 75. Pasos para añadir un servidor OPC. 3) Añadir la interfaz Ethernet, en nuestro caso la red local en la que se está comunicando con el PLC, el nombre de la red es CP 1612. Noé Saludes y Raquel Ramos - 102 - Figura 76. Pasos para añadir la interfaz Ethernet. 4) Introducir los parámetros de esta red, dirección IP del PC, y crear una nueva subnet. 5) A continuación hay que crear una interfaz de comunicación PG/PC. Para ello en el Simatic Manager ejecutamos “Options > Set PG/PC Interface”. Se debe seleccionar la configuración de red Ethernet que utilice por defecto en el PC. Figura 77. Creación de la interfaz de comunicación PG/PC. 6) Para finalizar la configuración es necesario cargar los datos de la configuración al PC y al PLC. 7) Para poder visualizar los datos que nos envía el PLC se debe ejecutar la aplicación OPC Scout. En primer lugar se crea un nuevo grupo de visualización de variables dentro del proyecto creado en la estación PC Simatic creada anteriormente. Diseño de una planta piloto de tratamiento de aguas automatizada - 103 - Figura 78. Creación de un nuevo grupo de variables de visualización. 8) Hay que crear tantas variables como se deseen visualizar y configurar el tipo de datos, la dirección y el número de bit. El aspecto final de la visualización de las variables del PLC quedará así. Figura 79. Aspecto de las variables creadas. Noé Saludes y Raquel Ramos - 104 - CAPÍTULO 7: DESARROLLO Y MONTAJE DE LA INSTALACIÓN A continuación se detalla el proceso de diseño e implementación de la planta piloto de tratamiento de agua correspondiente a la Fase 1 del proyecto. 7.1. Proceso de montaje En esta parte de la memoria se describe el proceso de montaje de las diferentes partes que componen la realización física de la Fase 1 del proyecto. Básicamente el montaje se divide en tres partes claramente diferenciadas; montaje del circuito hidráulico, montaje del cuadro eléctrico e integración y cableado del cuadro eléctrico con el circuito hidráulico. 7.1.1. Montaje del circuito hidráulico Tras haber definido el sistema de funcionamiento de la planta y a partir del montaje inicial que se había realizado anteriormente por otro alumno de la escuela, se comienza a dar forma o lo que sería el circuito hidráulico con los dos sistemas de filtración explicados en apartados anteriores. El circuito hidráulico consta básicamente de los siguientes elementos:  Bomba de impulsión: es la encargada de succionar el agua del depósito correspondiente y hacerlo circular por el circuito de válvulas y tuberías.  Tuberías de PVC de 20mm: forman el circuito de distribución de agua enlazando los caminos de las diferentes filtraciones. Diseño de una planta piloto de tratamiento de aguas automatizada - 105 -  Electroválvulas de riego: permiten crear diferentes caminos para la circulación del agua por las diferentes partes del circuito.  Depósitos de almacenamiento de líquido: recogen el líquido en las diferentes partes del circuito. A parte de los componentes básicos que se han mencionado en el circuito hidráulica también podemos encontrar uniones y adaptadores de varios diámetros de tubo de PVC que se han utilizado para entrelazar los diferentes componentes del circuito. El circuito hidráulico está anclado en posición vertical a una tabla de conglomerado de 1,10x1,90 m. Dicha tabla está sujeta a una estantería metálica que a su vez se encuentra atornillada a la pared. Los depósitos están distribuidos en la posición más conveniente para cada una de sus funciones. En la siguiente figura se puede observar el aspecto del circuito hidráulico. Figura 80. Aspecto del circuito hidráulico. Noé Saludes y Raquel Ramos - 112 - CAPÍTULO 8: CONCLUSIONES 8.1. Conclusiones técnicas La realización de este Proyecto, enmarcado dentro del Proyecto Final de Carrera nos permite llegar a un seguido de conclusiones que han sido buscadas como parte del objetivo del mismo. Y otras conclusiones fruto de la planificación y montaje físico de la primera fase de ejecución de la planta piloto de tratamiento de aguas. 8.1.1. Conclusiones alcanzadas perseguidas por el proyecto De acuerdo a las especificaciones detalladas en los objetivos del proyecto se llega a la conclusión de que estos se han cumplido satisfactoriamente mediante el estudio teórico realizado y el montaje de la planta piloto en su Fase 1. A continuación se detallan algunos de estos objetivos alcanzados:  Diseño completo de una planta de tratamiento de aguas. Se ha satisfecho este objetivo mediante el estudio exhaustivo de sus diferentes apartados que se incluyen en esta memoria.  Realización de la primera Fase de montaje de la planta piloto. Se ha hecho uso de las tecnologías a nuestro alcance para materializar el montaje tal y como se recoge en este documento.  Proyección de la planta piloto como unidad de pruebas y estudio de tratamiento de aguas. En este punto, después de haber realizado el Proyecto teórico completo y el montaje básico de la planta, se vislumbra su gran potencial para seguir sensorizando la misma, realizar ensayos y transmisión de los mismos para su publicación electrónica (vía OPC). Diseño de una planta piloto de tratamiento de aguas automatizada - 113 - 8.1.2. Conclusiones no planificadas adquiridas por la realización del proyecto Partiendo de las condiciones iniciales, no se podía prever algunas de las Conclusiones alcanzadas. Las cuales se considera tratar en este sub apartado de manera individual:  El alcance previsto desde un primer momento es algo que se ha ido modificando a medida que el proyecto ha avanzado. A pesar de los esfuerzos por parte de la planificación temporal inicial, muchos factores externos han hecho variar la carga temporal y material que han repercutido en los tiempos de ejecución. Estas partes del Proyecto que no se han podido realizar, a causa de las limitaciones económicas expuestas por la Promotora o limitaciones temporales, están recogidas y planificadas en el estudio teórico y contemplada su futura realización enmarcadas dentro de las Fases 2 y 3 de ejecución.  La importancia de contar con una lista de proveedores conocidos, en los que se pueda confiar. Asegurando factores clave como asesoramiento técnico, calidad de instrumentación y aplicación de descuentos entre otros. En esta memoria se recoge la relación de contactos y proveedores que se ha tenido que elaborar desde cero y concluye la gran ventaja para todo proyecto que es contar con esta lista desde un inicio. 8.2. Conclusiones particulares Independientemente de los aspectos más técnicos o quizás más útiles respecto a la planta, aparecen otras conclusiones es en el marco personal. Entendiendo así los fines adquiridos relativos a los participantes en este proyecto, especialmente a los Proyectistas. A continuación se enumeran las conclusiones es particulares más destacables, entendiendo el beneficio de hacerlas públicas. CONCLUSIÓN PARTICULAR 1: La posibilidad de realizar un trabajo de diseño, planificación y explotación capaz de englobar aspectos técnicos muy amplios dentro de nuestra formación como ingenieros. Pudiendo plasmar nuestro conocimiento en campos tan distantes como la automatización de sistemas, previsión de gastos y presupuestos, sensorización e instrumentación industrial, planificación temporal de realización del Proyecto ó comunicación de redes entre otros. CONCLUSIÓN PARTICULAR 2: La posibilidad de realizar un Proyecto, diseñado desde la perspectiva de ser ejecutable en diferentes fases y el haber lleva a cabo la primera de ellas. Haber podido identificar y desempeñar los roles propios de un proyecto real, enfatizando la toma de decisiones de acuerdo con las exigencias y limitaciones económicas impuestas por la Promotora y Propietaria del Proyecto (Escuela Industrial). Noé Saludes y Raquel Ramos - 114 - CONCLUSIÓN PARTICULAR 3: El haber desempeñado la función de Contratista en el desarrollo de la Fase 1 del proyecto. Asumiendo las dificultades técnicas y tecnológicas de su explotación real. Aportándonos así, una visión más amplia de las dinámicas relativas a estos inconvenientes propios del montaje real y obligándonos a tomar decisiones de propuestas alternativas o desestimación de planteamientos iniciales. CONCLUSIÓN PARTICULAR 4: El buen hacer y entendimiento de la realización de este proyecto que nos ocupa, mediante un grupo bien implicado y coordinado. Hablando tanto de los alumnos Raquel Ramos y Noé Saludes, como del director del proyecto Moisès Graells. Posibilitando un alcance mucho mayor que como individualismos al motivar una parte a las otras y dejando muchas veces los intereses particulares por el bien común. CONCLUSIÓN PARTICULAR 5: El haber aportado una planta de tratamiento de aguas real a la Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Industrial de Barcelona (EUETIB). Viendo un uso futuro enmarcado dentro de otros Proyectos Final de Carrera e investigación, así como la realización de prácticas a diferentes niveles. Aporta gran satisfacción por parte de los integrantes de este grupo de trabajo. Noé Saludes y Raquel Ramos - 115 - CAPÍTULO 9: BIBLIOGRAFÍA 9.1. Referencias bibliográficas Medina San Juan, Jose Antonio. Desalación de aguas salobres y de mar : osmosis inversa. Madrid, España: Mundi-prensa, 2000. Castillo, Marta. Estudio de la desalación de agua de mar por el proceso de osmosis inversa. Siemens AG Industry Sector, eds. 2009. Paso a Paso S7 – 1200 – Strep 7 Vasic v10.5 Version 1.0. Nürnberg, Alemania: Siemens AG. Siemens AG Industry Sector, eds. 2009. Getting Started del S7-1200 (ref. A5E02486794-01). Nürnberg, Alemania: Siemens AG. Siemens AG Industry Sector, eds. 2009. S7-1200 Easy Book manual de producto (ref. A5E02486778-02). Nürnberg, Alemania: Siemens AG. Siemens AG Industry Sector, eds. 2004. Profinet descripción del sistema (ref. A5E00298290-01). Nürnberg, Alemania: Siemens AG. Weg electric corp, 2011. Manual del convertidor de frecuencia CFW-10 versión 2.0X (doc: 0899.5206 / 04). Duluth, Georgia: Weg electric corp. Crison Instruments S.A., 2009. Catalogo de productos “Aguas industrias”. Alella, España: Crison Instruments S.A. Blasi, Bernard, eds. 2006. Technical Directions for 25 – 60 – 120 Hausing. Nyons, France: Tami industries. RS Amidata, eds 2011. Catálogo online de componentes electrónicos. Pozuelo de alarcon, Madrid. http://es.rs-.online.com/web/. Del Castillo, Juan, eds. 1998. Tendencias en arquitecturas de control; sistemas abiertos y OPC. Madrid, España: Dow Chemical Ibérica, S.A. Siemens AG Industry Sector, eds. 2010. How can you establish a connection between an S7-1200 PLC and SIMATIC NET OPC? Version 1.0. Nürnberg, Alemania: Siemens AG. Schneider Electric, eds. 2009. Constituyentes de control industrial; guía de elección. Barcelona, España: Schneider Electric España S.A. Noé Saludes y Raquel Ramos - 116 - 9.2. Bibliografía de Consulta Unzeta López, Mariano y Abat Dinarès, Jaume, eds. 2003. Prevención de riesgos laborales. Barcelona, España: FREMAP. Varios autores, eds. 2002. Reglamento electrotécnico para baja tensión; instrucción técnica reglamentaria. Madrid, España: Viuda de Federico Ginés S.A. Mean Well Enterprises Co. 60W Single Output Industrial DIN Rail Power Supply Datasheet. http://www.meanwell.com/ Comatec SNC. Transformador para montaje sobre carril din Datasheet. http://www.comatec.it/spagnolo/societa.htm. Gems Sensors. FT-110 Series TuboFlow Economical Flow Rate Sensors Datasheet y Instruction Bulletin No. 173926. http://www.gemssensors.com/ Sistema de indicadores de Agua, Ministerio de medio ambiente y medio rural y marino: http://servicios2.marm.es/sia/indicadores/mapa_indic.jsp. Centro de estudios y experimentación de obras públicas, Minsiterio de medio ambiente y medio rural y marino: http://www.cedex.es/. 9.3. Páginas web http://es.wikipedia.org/ http://www.opcfoundation.org https://support.automation.siemens.com/ http://www.hunterriego.com/ http://www.moeller.es/catalogo.html http://www.schneiderelectric.es/ http://www.matrikonopc.es/ http://www.maestro-technologies.com/scada.html http://www.es.endress.com/ http://www.desin.com/principal.html http://www.hannainst.es/ http://www.sensorex.com/ http://www.matelco.com/ https://www.automation.siemens.com/ Diseño de una planta piloto de tratamiento de aguas automatizada - 117 - ANEXO 1: GLOSARIO DE TÉRMINOS Planta piloto: planta de proceso a escala reducida que persigue el objetivo de obtener información sobre un determinado proceso físico o químico y establecer los parámetros de operación óptimos de dicho proceso para el posterior diseño y construcción de la planta a escala industrial. Osmosis inversa: proceso contrario a la osmosis. El fluido pasa del lado de alta concentración de sales al lado de baja concentración. Desalinización: el proceso de eliminar la sal del agua de mar o salobre, obteniendo agua dulce. Ultrafiltración: separación física de sólidos disueltos en un líquido. PLC: (Programmable Logic Controller) controlador diseñado para programar y controlar procesos secuenciales en tiempo real. OPC: significa OLE para Control de Procesos, se basa en una tecnología Microsoft y es un estándar industrial que ofrece un interfaz común para comunicación que permite que componentes software individuales interactúen y compartan datos. La comunicación OPC se realiza a través de una arquitectura cliente/servidor. Noé Saludes y Raquel Ramos - 118 - SCADA: (Supervisory Control And Data Acquisiton) Es un sistema basado en computadores que permite supervisar y controlar variables de proceso a distancia Panel fotovoltaico: están formados por un conjunto de celdas (células fotovoltaicas) que producen electricidad a partir de la luz que incide sobre ellos. TCP/IP: es un modelo de descripción de protocolos de red. Describe un conjunto de guías generales de diseño e implementación de protocolos de red específicos para permitir que una computadora pueda comunicarse en una red. Electroválvula: es una válvula electromecánica, diseñada para controlar el flujo de un fluido a través de un conducto como puede ser una tubería. La válvula está controlada por una corriente eléctrica a través de una bobina selenoidal. Variador de frecuencia: siglas VFD, del inglés: (Variable Frequency Drive). Es un sistema para el control de la velocidad rotacional de un motor de corriente alterna (AC) por medio del control de la frecuencia de alimentación suministrada al motor. CPU: (Central Processing Unit) es el componente del computador y otros dispositivos programables, que interpreta las instrucciones contenidas en los programas y procesa los datos. Relé: El relé o relevador es un dispositivo electromecánico. Funciona como un interruptor controlado por un circuito eléctrico en el que, por medio de una bobina y un electroimán, se acciona un juego de uno o varios contactos que permiten abrir o cerrar otros circuitos eléctricos independientes. Display: Se llama visualizador, display en inglés, a un dispositivo de ciertos aparatos electrónicos que permite mostrar información al usuario. Carril DIN: es una barra de metal normalizada de 35 mm de ancho con una sección transversal en forma de sombrero. Es muy usado para el montaje de elementos eléctricos de protección y mando, tanto en aplicaciones industriales como en viviendas. Transformador: es un dispositivo eléctrico que permite aumentar o disminuir la tensión en un circuito eléctrico de corriente alterna, manteniendo la frecuencia. Diseño de una planta piloto de tratamiento de aguas automatizada - 119 - Zócalo: (socket en inglés) es un sistema electromecánico de soporte y conexión eléctrica. ISO: (Organización Internacional de Normalización). Es el organismo encargado de promover el desarrollo de normas internacionales de fabricación, comercio y comunicación para todas las ramas industriales a excepción de la eléctrica y la electrónica. LED: (Light-Emitting Diode). Es un diodo semiconductor que emite luz. NC: Contacto o interruptor normalmente cerrado. NA: Contacto o interruptor normalmente abierto. Caudal: es la cantidad de fluido que avanza en una unidad de tiempo. Conductividad: es la capacidad de un cuerpo o medio para conducir la corriente eléctrica, es decir, para permitir el paso a través de él de partículas cargadas Sonda: es un objeto de manipulación remota cuya misión es llegar a un objetivo prefijado y realizar algún tipo de acción o mandar información. Transductor: es un dispositivo capaz de transformar o convertir un determinado tipo de energía de entrada, en otra de diferente a la salida. Electrodo: es una placa de membrana rugosa de metal, un conductor utilizado para hacer contacto con una parte no metálica de un circuito PH: (potencial de hidrógeno) es una medida de la acidez o alcalinidad de una solución. El pH indica la concentración de iones hidronio [H3O+] presentes en determinadas sustancias. Redox: (Reducción - oxidación). Reacción química en la cual existe una transferencia electrónica entre los reactivos, dando lugar a un cambio en los estados de oxidación de los mismos con respecto a los productos. Cloro: un elemento químico de número atómico 17 situado en el grupo de los halógenos. RS-232: (Recommended Standard 232). Es una interfaz que designa una norma para el intercambio serie de datos binarios Noé Saludes y Raquel Ramos - 120 - Guía GEMMA: del francés (Guide d'Etude des Modes de Marches et d'Arrêts). Es un esquema gráfico que permite mostrar de forma fácil y clara los diferentes estados y modos de funcionamiento de un sistema, así como les condiciones y protocolos para pasar de un estado a otro. Ethernet: es un estándar de redes de computadoras de área local con acceso al medio por contienda. HMI: Interfaz de usuario por sus siglas en idioma inglés, (Human Machine Interface) que se usa para referirse a la interacción entre humanos y máquinas. RJ45: (registered jack 45) es una interfaz física comúnmente usada para conectar redes de cableado estructurado. PROFINET: es el estándar abierto de uso industrial que combina Ethernet y PROFIBUS. Se usa para aplicaciones de automatización. PROFINET utiliza TCP / IP. GRAFCET: (GRAFica de Control de Etapas de Transición) es un grafo o diagrama funcional normalizado, que permite hacer un modelo del proceso a automatizar. PWM: La modulación por ancho de pulsos (también conocida como PWM, siglas en inglés de pulse-width modulation) de una señal o fuente de energía es una técnica en la que se modifica el ciclo de trabajo de una señal periódica. Diseño de una planta piloto de tratamiento de aguas automatizada - 121 - ANEXO 2: GUÍA SOBRE EL CONTENIDO DEL SOPORTE ELECTRÓNICO A continuación se desglosa el contenido y la ubicación de toda la documentación adjunta en formato electrónico en el CD-ROM.  Carpeta “Documentos Memoria”: contiene la memoria técnica, índice del volumen y portada del documento en formato .pdf.  Carpeta “Planos”: contiene todos los planos y el índice del volumen en formato .pdf.  Carpeta “Pliego de condiciones”: contiene el documento del pliego de condiciones y el índice del volumen en formato .pdf.  Carpeta “Presupuesto”: contiene el documento del presupuesto y el índice del volumen en .pdf. o Carpeta “Facturas”: contiene una escaneada de las facturas de compra de los componentes del montaje.  Carpeta “Manual de Usuario”: contiene el documento del manual de usuario y el índice del volumen en formato .pdf.  Carpeta “Código fuente”: contiene el documento en pdf del código fuente y la carpeta del proyecto generado por Step7 Basic v10.5.