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AUTOMATIZACIÓN DEL SISTEMA DE BOMBEO DE LAS SUBESTACIONES AGUAS DE
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UNIVERSIDAD DE LOS ANDES
FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
MÉRIDA – VENEZUELA
AUTOMATIZACIÓN DEL SISTEMA DE BOMBEO DE LAS SUBESTACIONES AGUAS DE MÉRIDA QUE SURTEN A LA
CIUDAD DE MÉRIDA
Trabajo presentado como requisito parcial
Para optar al titulo de Ingeniero Electricista
Br. Yimhen Alberto Garrido Oballos
Tutor Académico: Prof. Pedro O. Mora
Tutor Industrial: Ing. Herles E. Rivas
Mayo de 2003
ii
Automatización del Sistema de Bombeo de las Subestaciones Aguas de Mérida que surten a la Ciudad de
Mérida
Br. Yimhen Alberto Garrido Oballos.
El trabajo de grado titulado “AUTOMATIZACIÓN DEL SISTEMA DE
BOMBEO DE LAS SUBESTACIONES AGUAS DE MÉRIDA QUE SURTEN A
LA CIUDAD DE MÉRIDA”, presentado por el Br. Yimhen Alberto Garrido Oballos., en cumplimiento parcial para optar al titulo de Ingeniero
Electricista, fue aprobado por el jurado.
Prof. Maria A. Salazar Prof. José G. Contreras
C.I: 11.461.469 C.I: 4.490.926
Prof. Pedro O. Mora
C.I: 3.623.983
iii
DEDICATORIA
En la vida hay muchos obstáculos por superar, hoy e logrado superar
uno más, dedico este trabajo a mi Abuela Locha, a mi Madre Gladys, a mi
Nani querida, por haberme dado la luz, el apoyo y el amor de lo que hoy soy
A todas aquellas personas que de una u otra forma han estado conmigo
en los momentos buenos y en los momentos difíciles, les pido fuerzas para
seguir adelante
Yimhen A. Garrido O.
iv
RECONOCIMIENTO Quisiera dar un reconocimiento a la ilustre Universidad de Los Andes, al
profesorado de la Escuela de Ingeniería Eléctrica, por aportar los
conocimientos requeridos en mi formación como profesional.
De igual manera es de agrado hacer llegar un profundo agradecimiento
y reconocimiento a quienes con su experiencia en el campo laboral
contribuyeron al logro de mis metas, gracias Ing. Herles Rivas, Ing. Wladimir
Dávila, así como también a la señora Ilva Marqués, Eddy de Vega, Henry
Pérez, Antonio Pérez , Ing. Luis Ordóñez, quienes en su momento propicio
me tendieron la mano para lograr esta meta
v
INDICE
Aprobación................................................................................................. ii Dedicatoria................................................................................................. iii Reconocimiento......................................................................................... iv Índice........................................................................................................... v Índice de tablas.......................................................................................... ix Índice de figuras........................................................................................ x Resumen..................................................................................................... xiii
CAPITULO I LA EMPRESA.............................................................................................
1
1.1. Datos históricos.................................................................................. 1 1.2. Consideraciones generales............................................................... 3 1.3. Filosofía de gestión de la empresa................................................... 4 1.4. Visión................................................................................................... 4 1.5. Objetivo general.................................................................................. 4 1.6. Objetivos específicos......................................................................... 5 1.7. Líneas estratégicas de Aguas de Mérida para el año 2002............ 7 CAPITULO II ESTADO ACTUAL DEL SISTEMA DE BOMBEO DE LAS SUBESTACIONES QUE SURTEN AGUA A LA CIUDAD DE MERIDA....
8
2.1. Estación de bombeo La Vuelta.......................................................... 8 2.2. Estación de bombeo Los Chorros.................................................... 122.3. Estación de bombeo Eduardo Jáuregui (Planta Vieja).................... 162.4. Estación de bombeo Enrique Buorgoin (Planta Nueva)................ 21
vi
CAPITULO III CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMABLES (PLC) Y DISPOSITIVOS DE ENTRADA / SALIDAS................................................
25
3.1. Antecedentes...................................................................................... 253.2.Características de los PLC................................................................. 263.3. Aplicaciones de los PLC.................................................................... 27 3.3.1. Entradas..................................................................................... 27 3.3.2. Salidas....................................................................................... 273.4. Comparación entre lógicas a relé cableado y el PLC..................... 28 3.4.1. Lógica a relé cableado............................................................. 28 3.4.2. Dispositivos de entrada........................................................... 28 3.4.3. Lógica de control a rele............................................................ 28 3.4.4. Dispositivos de salida.............................................................. 283.5. PLC....................................................................................................... 293.6. Estructura externa de los PLC........................................................... 30 3.6.1. Compacta................................................................................... 30 3.6.2. Modular...................................................................................... 30 3.6.3.Estructura Americana............................................................... 31 3.6.4. Estructura Europea................................................................... 313.7. Estructura o arquitectura interna...................................................... 31 3.7.1. La sección o unidad de entrada.............................................. 32 3.7.2. La unidad central de procesamiento CPU.............................. 32 3.7.3. La sección o unidad de salida................................................. 32 3.7.4. La fuente de alimentación........................................................ 323.8. Unidad de programación.................................................................... 333.9. Periféricos........................................................................................... 333.10. Nano-autómata programable TSX-07.............................................. 33 3.10.1. Descripción............................................................................ 33
vii
3.10.2. El bloque visualización del estado del autómata............... 35 3.10.3. Ciclo del autómata................................................................. 36 3.10.4. Adquisición de las entradas................................................. 37 3.10.5. Tratamiento del programa..................................................... 37 3.10.6. Actualización de las salidas................................................. 37 3.10.7. Ciclo de funcionamiento....................................................... 37 3.10.8. Desbordamiento del tiempo de ejecución........................... 373.11. Diagramas de conexión de las entradas y las salidas.................. 38 3.11.1. Entradas.................................................................................. 38 3.11.2. Salidas.................................................................................... 393.13. Características.................................................................................. 41 3.13.1. Características de las alimentaciones................................. 41 3.13.2. Características de las entradas 24 VDC................................ 41 3.13.3. Características de las salidas a relé.................................... 433.14. Descripción del lenguaje.................................................................. 443.15. Principales objetos de bits.............................................................. 463.16. Instrucciones booleanas.................................................................. 463.17. Bloques de función........................................................................... 48 3.17.1. Bloque de función temporizador.......................................... 49 3.17.2. Características....................................................................... 50 3.17.3. Bloque de función contador................................................. 52 3.17.4. Características....................................................................... 533.18. Instrucciones de programa.............................................................. 54 3.18.1. Instrucciones de fin de programa end, endc, endcn.......... 55 3.18.2. Instrucciones NOP................................................................. 55 3.18.3. Instrucciones de salto JMP, JMPC, JMPCN a etiqueta %Li...............................................................................................................
55
3.18.4. Instrucciones de subprograma o subrutina SRn, SRn:, RET..............................................................................................................
56
3.18.5. Instrucción de relé principal MCS y MCR............................ 56
viii
3.19. Dispositivos de entrada / salidas.................................................... 57 3.19.1. Interruptores y conmutadores.............................................. 57 3.19.1.1. Interruptores y conmutadores.................................... 57 3.19.1.2. Pulsadores....................................................................
58
3.19.2. Dispositivos de protección................................................... 58 3.19.3. Dispositivos de salida........................................................... 58 3.19.3.1. Relés y contactores..................................................... 583.20. S5 para Windows.............................................................................. 583.21. Operando con el sistema Windows................................................ 613.22. Funciones en línea............................................................................ 613.23. Simulación PLC................................................................................. 61 CAPITULO IV ANÁLISIS Y DISEÑO EMPLEADO EN LA PROPUESTA DE AUTOMATIZACIÓN DE LAS SUBESTACIONES AGUAS DE MERIDA...
63
4.1. Justificación del sistema seleccionado............................................
63
4.2. Análisis propuesto.............................................................................. 634.3. Descripción de la Suebtación Los Chorros..................................... 644.4. Especificaciones del sistema............................................................ 654.5. Diagrama en escalera......................................................................... 664.6. Descripción del proceso.................................................................... 76Conclusiones............................................................................................. 78Recomendaciones..................................................................................... 80Bibliografía................................................................................................. 82
ix
INDICE DE TABLAS
Tabla 3.1. Características de las alimentaciones.................................... 41Tabla 3.2. Características de las entradas 24 VDC................................... 41Continuación Tabla 3.2. Características de las entradas 24 VDC........... 42Continuación Tabla 3.2. Características de las entradas 24 VDC........... 43Tabla 3.3. Características de las salidas a relé....................................... 43Continuación Tabla 3.3. Características de las salidas a relé............... 44Tabla 3.4. Instrucciones booleanas.......................................................... 46Continuación Tabla 3.4. Instrucciones booleanas.................................. 47Continuación Tabla 3.4. Instrucciones booleanas.................................. 48Tabla 3.5. Características del bloque de función temporizador............ 50Continuación Tabla 3.5. Características del bloque de función temporizador...............................................................................................
51
Tabla 3.6. Diagrama de funcionamiento de cada tipo de temporizador 52Tabla 3.7. Características del bloque de función contador................... 53Continuación Tabla 3.7. Características del bloque de función contador......................................................................................................
54
Tabla 3.8. Modificación de instrucciones / bloques por la intrucción MCS.............................................................................................................
57
x
INDICE DE FIGURAS
Figura 2.1. Motobomba de 15 hp.............................................................. 10Figura 2.2. Tablero de control de las motobombas de 15 hp................ 10Figura 2.3. Tanque superficial redondo de concreto armado................ 11Figura 2.4. Tanque superficial cuadrado................................................. 11Figura 2.5. Sistema de tuberías que comprenden la subestación La Vuelta...........................................................................................................
12
Figura 2.6. Caseta donde se encuentra el sistema eléctrico y de potencia.......................................................................................................
13
Figura 2.7. Fosa donde se encuentran las motobombas....................... 14Figura 2.8. Tubería de accionamiento de agua....................................... 15Figura 2.9. Tubería de expulsión de agua................................................ 15Figura 2.10. Motobomba de la subestación Los Chorros...................... 16Figura 2.11. Tanque aéreo de aluminio.................................................... 17Figura 2.12. Estanque subterráneo con sus respectivas divisiones.... 18Figura 2.13. Llaves de paso del mezclado de sustancias químicas..... 18Figura 2.14. Motobomba subestación Eduardo Jáuregui..................... 19Figura 2.15. Tablero de control de la motobomba.................................. 20Figura 2.16. Tuberías que se encuentran en el sótano de la subestación................................................................................................
21
Figura 2.17. Motobomba tipo campana. Tomado de: Manual de motobombas [3].........................................................................................
22
Figura 2.18. Sistema moscad / moscads-I motorola subestación La Vuelta...........................................................................................................
23
Figura 2.19. Sistema moscad / moscad-I principal................................. 24Figura 2.20. Computadora central de monitoreo de las subestaciones............................................................................................
24
xi
Figura 3.1. Lógica a relé cableado............................................................ 29Figura 3.2. Lógica PLC............................................................................... 29Figura 3.3. Estructura o arquitectura interna de los PLC....................... 31Figura 3.4. Partes del autómata................................................................ 34Figura 3.6. Diagrama de conexión de las entradas................................. 38Figura 3.7. Diagrama de conexión de las salidas................................... 39Figura 3.8. Protecciones............................................................................ 40Figura 3.9. Diagrama en escalera con dos contactos en serie (operación lógica and) y dos contactos en paralelo (operación lógica or).................................................................................................................
45
Figura 3.10. Instrucción del lenguaje de lista.......................................... 45Figura 3.11. Temporizador......................................................................... 50Figura 3.12. Contador................................................................................ 53Figura 3.13. Diagrama en escalera........................................................... 59Figura 3.14. Listado de instrucciones...................................................... 60Figura 3.15. Pantalla gráfica de simulación............................................. 62Figura 4.1. Selección de modo remoto o local........................................ 66Figura 4.2. Cuenta los ciclos para alternar los motores........................ 67Figura 4.3. Ciclo 1...................................................................................... 67Figura 4.4. Retardo para activar los motores.......................................... 68Figura 4.5. Ciclo 2...................................................................................... 68Figura 4.6. Retardo para activar los motores.......................................... 69Figura 4.7. Ciclo 3...................................................................................... 69Figura 4.8. Retardo para activar los motores.......................................... 70Figura 4.9. Fin de los ciclos, recetea el contador................................... 70Figura 4.10. Activación motor 1 en estrella – triangulo.......................... 71Figura 4.11. Enclave motor 1.................................................................... 71Figura 4.12. Activación motor 2 en triangulo – estrella.......................... 72Figura 4.13. Enclave motor 2.................................................................... 72Figura 4.14. Activación motor 3 en triangulo – estrella.......................... 73
xii
Figura 4.15. Enclave motor 3.................................................................... 73Figura 4.16. Activa los motores con retardo para que no entren al mismo tiempo.............................................................................................
74
Figura 4.17. Activa los motores con retardo para que no entren al mismo tiempo.............................................................................................
74
Figura 4.18. Falla motor 1.......................................................................... 74Figura 4.19. Falla motor 2.......................................................................... 75Figura 4.20. Falla motor 3.......................................................................... 75Figura 4.21. Nivel alto................................................................................ 75Figura 4.22. Nivel bajo............................................................................... 76
xiii
RESUMEN
El proyecto de grado que se presenta, consiste en una actualización
de un control basado en lógica a relés cableados, por una sustitución de
dicho control por PLC, automatizando así las diferentes funciones de las sub-
estaciones que surten agua a la ciudad de Mérida: sub-estación Los Chorros,
sub-estación La Vuelta, sub-estación Eduardo Jáuregui, sub-estación
Enrique Bourgoin.
El propósito general del proyecto es lograr controlar todas las
funciones implícitas en las sub-estaciones que surten agua a la ciudad de
Mérida, para ello se utilizan todos los conocimientos básicos de control,
identificando las entradas y salidas del sistema a controlar, así como también
un software que permite la simulación del control, garantizándose así, que el
programa no tenga fallas en la lógica de programación.
En este trabajo se estudia y se propone una mejora en el sistema de
control actual, usando controladores lógicos programables (PLC),
aprovechando así la alta confiabilidad de ellos.
Descriptores cota Maquinaria de Bombeo * Control de Procesos TJ 900 G 35
INTRODUCCIÓN
En este trabajo se propone actualizar el sistema automatizado de las
sub-estaciones de bombeo que surten agua a la ciudad de Mérida, con
tecnología de controladores lógicos programables (PLC), mejorando así el
sistema de control actual que tiene dichas sub-estaciones.
En el primer capitulo se describe la empresa AGUAS DE MÉRIDA, sus
funciones, importancia y objetivos.
En el segundo capitulo, se hace una breve reseña de cómo se
encuentra en la actualidad el sistema de bombeo de Aguas de Mérida:
Sistema de Bombeo Los Chorros, Sistema de Bombeo La Vuelta, Sistema de
Bombeo Enrique Burgoin y Sistema de Bombeo Eduardo Jáuregui.
Se presenta el software S5 para Windows, con el cual se pueden
simular las secuencias de la lógica de un programa en diagrama de escalera
para PLC, demostrándose la funcionalidad del programa.
En el capitulo tres, se describe en forma detallada las funciones y los
dispositivos electromecánicos que forman parte de la lógica a relés del
tablero de control de las Sub-estaciones que surten agua a la ciudad de
Mérida.
En el capitulo cuatro, se presenta el análisis y metodología utilizada
para el diseño del programa en STEP 5 (Diagrama en escalera), así como los
logros alcanzados en la automatización de las sub-estaciones que surten
agua a la ciudad de Mérida.
Capítulo I – La Empresa _____________________________________________________________________________
1
CAPITULO I
LA EMPRESA
1.1 DATOS HISTÓRICOS
Aguas de Mérida C.A, es el resultado de haberse asumido el proceso
de modernización y reestructuración del sector Agua Potable y Saneamiento,
proceso que se inició al suprimir el Instituto Nacional de Obras Sanitarias,
dando origen a las Empresas Hidrológicas cuya misión fundamental era la
organización del servicio para su reversión administrativa - operativa al nivel
local, incrementando la eficacia y autofinanciando los gastos de
funcionamiento con miras a cubrir en el futuro sus necesidades de
mantenimiento, rehabilitación y nuevas inversiones.
Un fructífero trabajo, asumido por la Junta Promotora, ente
multidisciplinario que representó la sociedad civil de Mérida, y quienes con la
ayuda del personal técnico de HIDROANDES sucursal Mérida e HIDROVEN
prepararon la propuesta de la creación de la empresa Mercantil Mixta Pública
Regional denominada “AGUAS DE MERIDA C.A.”, autorizada su creación
por Resolución de la Asamblea Legislativa del Estado Mérida y acuerdos de
Cámara de los veintiún (21) Municipios que decidieron agruparse y organizar
este servicio con un capital accionario de 40 % de acciones de la
gobernación y 60 % de acciones distribuidas en las alcaldías, prorrateadas
estas últimas de acuerdo a la población de cada municipio.
En Agosto de 1998, se firma el acta de transferencia de la prestación
del servicio de agua potable y recolección, tratamiento y disposición de
Capítulo I – La Empresa _____________________________________________________________________________
2
aguas residuales entre la C.A. Hidrológica de la Cordillera Andina
(HIDROANDES), Aguas de Mérida, C.A. y la Hidrológica Venezolana
(HIDROVEN), representadas por sus respectivos Presidentes, Ings. Angel
Valera Madriz, Benita Araujo de Chacón y Pedro Misle Benítez, y con la
presencia del ciudadano Gobernador (E) Dr. Mario Torres y el presidente de
la Asociación de Alcaldes del Estado Mérida, Geog. Abelardo Pernía,
testigos firmantes.
Aguas de Mérida C.A., asume en tal sentido a partir del día 01 de
Septiembre de 1998, la administración y prestación del servicio en los
sistemas que administraba HIDROANDES como una primera etapa, para
posteriormente incorporar al resto de los sistemas, a fin de cubrir la totalidad
del Estado.
Este proceso de descentralización tiene como objetivo que los
municipios o autoridades locales asuman la administración del servicio, a
través de la participación comunitaria, para impulsar la cogestión ciudadana y
desarrollar mecanismos donde se establezcan responsabilidades
compartidas en la administración del servicio de agua potable y alcantarillado
sanitario entre los miembros de esta relación: Alcaldía – Comunidad – Aguas
de Mérida.
Para garantizar la continuidad de su gestión como empresa prestadora
del servicio de agua potable y alcantarillado sanitario, y consolidarse como
ente descentralizado, Aguas de Mérida, con el apoyo de HIDROVEN, inició
las negociaciones ante el Banco Mundial para el logro del financiamiento de
las inversiones de Rehabilitación, Ampliación y Mejoramiento de los sistemas
administrados por la Empresa, simultáneamente se han desarrollado
actividades de capacitación y adiestramiento del personal, análisis,
Capítulo I – La Empresa _____________________________________________________________________________
3
mejoramiento y modernización de los procesos de trabajo, consolidación de
la imagen institucional, todas estas actividades orientadas al mejoramiento
continuo y el desarrollo de la organización.
Igualmente se tiene previsto continuar la rehabilitación y
acondicionamiento de los sistemas de Agua Potable y Alcantarillado
Sanitario, ubicados en la ciudad de Mérida y El Vigía, con recursos
provenientes de la Corporación Andina de Fomento (C.A.F.), donde el
gobierno israelí representado por la empresa Tahal es coofinanciador de
esta negociación a través de un crédito bilateral confirmado con el gobierno
nacional.
Aguas de Mérida C.A. orientó sus operaciones durante el lapso
septiembre – diciembre de 1998 a la optimización de los sistemas de Agua
Potable y Alcantarillado existentes, a fin de garantizar la continuidad y
calidad del servicio prestado en la geografía estatal.
1.2. CONSIDERACIONES GENERALES
La Planificación se considera en la actualidad de vital importancia para
una empresa en crecimiento y como herramienta fundamental para orientar
la dirección de la organización y alinear a la misma hacia la consecución de
los objetivos propuestos. En tal sentido la empresa Aguas de Mérida
sustentado en su nueva filosofía de gestión, estableció las líneas
estratégicas, que constituyen la directriz central de la organización para el
año 2002 y cuyo logro es responsabilidad y compromiso de cada una de las
unidades que la integran.
Capítulo I – La Empresa _____________________________________________________________________________
4
Para el año 2002, Las Gerencias y Sub-Gerencias formularon el Plan
Operativo (POA 2202), instrumento que concreta la acción estratégica de la
empresa en un conjunto de objetivos y resultados específicos, previamente
definidos, a los cuales se les estiman los recursos presupuestarios y
financieros requeridos para su ejecución y/o logro, también se identifican los
indicadores, que permiten dar seguimiento y evaluar el cumplimiento de los
objetivos propuestos.
1.3. FILOSOFIA DE GESTIÓN DE LA EMPRESA Aguas de Mérida, C.A., garantiza de manera efectiva y oportuna, la
administración de la prestación de los servicios públicos de agua potable,
recolección, tratamiento y disposición de aguas servidas, y preserva los
recursos hídricos, protege el ambiente y contribuye a elevar la calidad de
vida de la población del estado Mérida. 1.4. VISIÓN Aguas de Mérida, C.A., aspira ser una empresa hidrológica moderna y
eficiente, líder en el país y reconocida en el ámbito internacional, en continuo
crecimiento y desarrollo, con capacidad técnica y financiera, orientada a
satisfacer las necesidades del servicio a toda la población del Estado Mérida,
promoviendo el equilibrio ambiental, la participación protagónica de las
comunidades y el compromiso de las municipalidades.
1.5. OBJETIVO GENERAL Garantizar de manera efectiva y oportuna, la administración de la
prestación de los servicios públicos de abastecimiento de agua potable,
Capítulo I – La Empresa _____________________________________________________________________________
5
recolección, tratamiento y disposición de aguas servidas a la población del
Estado Mérida, con la participación protagónica de las comunidades y
municipios, preservando los recursos hídricos y protegiendo el ambiente.
1.6. OBJETIVOS ESPECÍFICOS: 1.6.1. Garantizar bajo un enfoque sistémico y estratégico, la formulación,
ejecución, control y seguimiento de los planes integrales de desarrollo, de los
servicios de agua potable y alcantarillado sanitario en el Estado Mérida,
promoviendo la participación comunitaria y municipal, preservando los
recursos hídricos y protegiendo el ambiente.
1.6.2. Garantizar la plataforma de Tecnología de la información, Sistemas
Integrados (TI/SI) y de procesos a todas las áreas de la empresa, de forma
oportuna, confiable y veraz, a través de la búsqueda del continuo proceso de
aprendizaje adaptativo-creativo ante las exigencias de cambio.
1.6.3. Evaluar la factibilidad y viabilidad técnica de proyectos, estudios y
planes de inversión, así como las factibilidades de servicio, a través de la
supervisión técnica y asesorías ambientales, en la ejecución de las
inversiones en infraestructura, promoviendo la participación de las
comunidades y las municipalidades.
1.6.4. Desarrollar una investigación jurídica permanente, para garantizar
que la empresa se desenvuelva dentro del marco jurídico – legal actual y,
atender los asuntos jurídicos, contractuales y administrativos laborales, así
como impulsar junto con los Municipios, el cumplimiento de los Contratos de
Delegación y en especial la elaboración del Plan de desarrollo e Inversiones
y la fórmula estructural tarifaría de la empresa.
Capítulo I – La Empresa _____________________________________________________________________________
6
1.6.5. Garantizar un efectivo sistema de comercialización del servicio de
agua potable a través de los procesos de medición, facturación y control de
clientes, que propendan al autofinanciamiento del servicio en el Estado
Mérida.
1.6.6. Planificar, coordinar y ejecutar las actividades de operación,
mantenimiento y comercialización, a fin de determinar las necesidades de
operación, mantenimiento y comercialización, a fin de determinar las
necesidades de inversión que garanticen la prestación de los servicios de
abastecimiento de agua potable y saneamiento de manera efectiva y
continua, en los municipios de las Zonas Metropolitana, Mocoties,
Panamericana, Páramo, Sucre y e El Vigia, promoviendo la participación de
las comunidades atendidas y de las autoridades municipales, preservando
los recursos hídricos y protegiendo el ambiente para elevar la calidad de vida
de las personas.
1.6.7. Promover la participación y organización comunitaria en la gestión
de los servicios de agua potable y saneamiento en los acueductos del estado
Mérida, con el propósito de optimizar las condiciones sanitarias y ampliar la
cobertura de este servicio.
1.6.8. Garantizar la optimización de los recursos financieros, a través de
la implementación de programas y políticas administrativas, contables y
presupuestarias que aseguren la autosustentabilidad financiera de la
empresa. Apoyar a las áreas de operación, mantenimiento y soporte a través
de procesos óptimos que garanticen de manera efectiva y oportuna la
prestación del servicio.
Capítulo I – La Empresa _____________________________________________________________________________
7
1.7. LÍNEAS ESTRATEGICAS DE AGUAS DE MÉRIDA PARA EL AÑO 2002
1.7.1. Fortalecimiento de la prestación del servicio de abastecimiento
de agua potable y alcantarillado sanitario en todos los municipios del estado.
1.7.2. Diseño y formulación de planes ambientales orientados a la
preservación y conservación de las cuencas abastecedoras a través de
Coordinaciones Interinstitucionales.
1.7.3. Implantación, evaluación, seguimiento y ajustes a la estructura
organizativa de Aguas de Mérida.
1.7.4. Integración en los procesos de las áreas de Operaciones y
Comerciales.
1.7.5. Gestión de recursos financieros a través de fondos públicos y/o
privados, para la ejecución de inversiones del sector agua, en el Estado
Mérida.
1.7.6. Incremento de la cobertura de micromedición, en los acueductos
mayores.
1.7.7. Creación y aplicación de mecanismos efectivos de control,
evaluación y seguimiento de gestión, en cada una de las áreas de la
empresa.
1.7.8. Fortalecimiento técnico, gerencial y equipamiento operativo de
las Subgerencias que conforman la empresa.
Capítulo I – La Empresa _____________________________________________________________________________
8
1.7.9. Diseño e implantación de la estructura de costos de agua
potable y saneamiento, para cada uno de los sistemas administrados por
Aguas de Mérida.
1.7.10. Diseño e implantación de campaña promocional de Aguas de
Mérida, dirigida a los clientes internos y externos de la empresa.
1.7.11. Diseño e implantación de una estrategia social, que propicie la
relación comunidad – Aguas de Mérida.
Capítulo II – Estado Actual del Sistema de Bombeo _____________________________________________________________________________
9
CAPITULO II
ESTADO ACTUAL DEL SISTEMA DE BOMBEO DE LAS SUBESTACIONES QUE SURTEN AGUA A LA CIUDAD DE MÉRIDA
2.1. ESTACIÓN DE BOMBEO LA VUELTA
Está ubicada en la entrada Norte de la Ciudad de Mérida, en el sector
La Vuelta de Lola.
Es una subestación que comprende 2 tanques, uno cuadrado
superficial de concreto armado, con capacidad de 600 m2, altura útil 3,60 m y
ancho de 3,5 m2, el otro Redondo superficial de concreto armado, con
capacidad de 1200 m2, diámetro 16 m y altura útil 6 m. También comprende
2 motobombas: con accionamiento de motores trifásico, 60 Hz, 15 Hp, 3480
RPM, 450/220 V, 35.5 – 17.5 Amp, con arranque en conexión triangulo –
estrella, las cuales bombean el caudal de agua que viene por dos tuberías de
Hierro Fundido de 30 pulgadas de diámetro de la subestación Eduardo
Jáuregui. ( el Vallecito, Planta Nueva), la cual procesa el agua potable que es
consumida por la población.
Es de destacar que en la actualidad se están realizando trabajos de
mantenimiento en los tanques y en la estructura donde se encuentran las
motobombas.
En la Figura 2.1 se muestra el estado actual de las motobombas de 15
HP.
Capítulo II – Estado Actual del Sistema de Bombeo _____________________________________________________________________________
10
Figura. 2.1 Motobomba de 15 HP.
En la Figura 2.2 se muestra el tablero de conexiones del sistema de
encendido y apagado las motobombas por medio de contactores, réles,
temporizadores, y transformadores de corriente y voltaje.
Figura. 2.2 Tablero de control de las Motobombas de 15 HP.
Capítulo II – Estado Actual del Sistema de Bombeo _____________________________________________________________________________
11
En las Figuras 2.3 y 2.4 se muestran los tanques superficiales, tanto
del cuadrado como del redondo.
Figura. 2.3 Tanque Superficial Redondo de Concreto Armado.
Figura. 2.4 Tanque Superficial Cuadrado.
Capítulo II – Estado Actual del Sistema de Bombeo _____________________________________________________________________________
12
El sistema de tuberías que se encuentran en la actualidad se muestra
en la Figura 2.5
Figura. 2.5 Sistema de Tuberías que comprenden la subestación La
Vuelta.
2.2. ESTACIÓN DE BOMBEO LOS CHORROS
Se encuentra ubicada dentro del complejo universitario Norte
Ingeniería Forestal.
Es una subestación que consta de 3 motobombas: con accionamiento
de motores trifásico, 60 Hz, 115 HP, 3555 RPM, 440/220 V, 130 – 260 Amp,
con arranque en conexión triangulo - estrella, además esta constituida por
una caseta donde se encuentra el sistema eléctrico y de potencia que hacen
accionar las bombas.
De aquí salen dos tuberías de hierro fundido de 30 pulgadas hacia el
núcleo universitario de la Hechicera, donde se encuentra un tanque
Capítulo II – Estado Actual del Sistema de Bombeo _____________________________________________________________________________
13
superficial circular de concreto potenzado con capacidad de 1000 m3, altura
util de 6 m., diámetro 15 m. el cual surte de agua a la zona norte de la
ciudad, específicamente: El Núcleo Universitario La Hechicera, Barrio San
Pedro, Residencias Campo Neblina, Residencias la Hechicera, así como
también a la Urbanización Santa Ana y Barrio Santa Anita.
En la Figura 2.6 se muestra la caseta donde se encuentra el sistema
eléctrico y de potencia que accionan a las motobombas
Figura. 2.6 Caseta donde se encuentra el sistema eléctrico y de potencia
En la Figura 2.7 se muestra la fosa donde están ubicadas las
motobombas.
Capítulo II – Estado Actual del Sistema de Bombeo _____________________________________________________________________________
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Figura. 2.7 Fosa donde se encuentran las motobombas.
Cabe destacar que para el momento de redactar este informe se
encuentra fuera de servicio una de las motobombas por motivo de
mantenimiento preventivo, en las Figuras 2.8 y 2.9 se muestran las tuberías
de accionamiento y expulsión de agua.
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Figura. 2.8 Tubería de accionamiento de agua.
Figura. 2.9 Tubería de Expulsión de agua.
Capítulo II – Estado Actual del Sistema de Bombeo _____________________________________________________________________________
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En la Figura 2.10 se muestra una de las motobombas que esta
situada en la fosa de la subestación Los Chorros.
Figura. 2.10 Motobomba de la Subestación Los Chorros.
2.3. ESTACIÓN DE BOMBEO EDUARDO JÁUREGUI (PLANTA
VIEJA)
En los años 60 esta era la subestación que suministraba agua a la
ciudad, recordando que la población que existía para ese momento no
ameritaba de otra subestación.
Esta ubicada en la zona Noroeste de la ciudad, específicamente en la
Hoyada de Milla, la cual consta de un estanque subterráneo de concreto
armado con capacidad de 4300 m3 , área 949 m2 , altura de profundidad 4,30
m, y altura útil de 3,60 m., también existe un tanque de hierro aéreo con
capacidad de 2000 m3 y una motobomba: con accionamiento de motor
Capítulo II – Estado Actual del Sistema de Bombeo _____________________________________________________________________________
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trifásico , 60 Hz, 1430 RPM, 440/220 V, 82 Amp, con arranque en conexión
triangulo – estrella.
En la Figura 2.11 se muestra el tanque aéreo de aluminio.
Figura. 2.11 Tanque aéreo de aluminio.
En esta subestación el estanque subterráneo de concreto armado esta
dividido en 8 partes o cuadros, en donde cada uno de ellos cumple una
función especifica de mezclado de soluciones químicas para purificar el agua
y así ser llevada a la población en forma optima y saludable, en la Figura
2.12 se muestra parte de este estanque.
Capítulo II – Estado Actual del Sistema de Bombeo _____________________________________________________________________________
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Figura. 2.12 Estanque subterráneo con sus respectivas divisiones.
En la Figura 2.13 se muestran las llaves de paso donde se mezclan
las sustancias químicas para así ser llevadas a sus respectivos tanques y
luego ser distribuida a la población.
Figura. 2.13 Llaves de paso del mezclado de sustancias químicas.
Capítulo II – Estado Actual del Sistema de Bombeo _____________________________________________________________________________
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En la Figura 2.14 se muestra la motobomba que acciona agua desde
el tanque principal hacia el tanque de aluminio, que luego es suministrada a
la población, y en la figura 2.15 se muestra el tablero que acciona dicha
motobomba.
Figura. 2.14 Motobomba Subestación Eduardo Jáuregui.
Capítulo II – Estado Actual del Sistema de Bombeo _____________________________________________________________________________
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Figura. 2.15 Tablero de Control de la Motobomba.
En el sótano de la subestación se encuentra una serie de tuberías
que sirven para llevar el agua de los diferentes tanques de mezclado hacia el
tanque principal, en este caso el tanque de aluminio. En la Figura 2.16 se
muestran dichas tuberías.
Capítulo II – Estado Actual del Sistema de Bombeo _____________________________________________________________________________
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Figura. 2.16 Tuberías que se encuentran en el sótano de la Subestación.
2.4 ESTACIÓN DE BOMBEO ENRIQUE BUORGOIN (PLANTA NUEVA) Esta ubicada en el sector del Vallecito, vía trasandina hacia la
población de Tabay.
Es una subestación muy parecida a la Eduardo Jáuregui, con la
diferencia que en esta existe un diquel donde llega el agua del rió Mucujun,
para luego ser llevada a unos tanques especiales, que se encargan del
proceso de filtrado y sedimentación de dicha agua, para así ser llevada a los
Capítulo II – Estado Actual del Sistema de Bombeo _____________________________________________________________________________
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tanques de mezclado de sustancias químicas, para ser trasladada hacia la
subestación la Vuelta y Enrique Jáuregui, y de allí ser distribuida hacia toda
la ciudad.
Por razones de seguridad de dicha subestación no se pudo tomar
fotos para poder explicar su sistema; las únicas fotos que se tomaron fueron
del exterior de la subestación.
Aquí existen 3 pares de bombas, las cuales serán descritas en forma
detallada: Bomba de lavado y llenado, vertical, tipo Sumergible vertical, con 3
etapas, altura máxima de 12 m., tamaño del cabezal 10' x 6', impulsor tipo
estrella, con accionamiento de motor trifásico, 60 Hz, 20 HP, 1755 RPM,
460/230 V, 52 Amp, con arranque en conexión triangulo – estrella.
Bomba para el hidroneumático: tipo bomba turbina vertical, altura 12
m, tamaño del cabezal 12' x 6', con accionamiento de motor trifásico , 60 Hz,
25 HP, 1760 RPM, 460/230 V, 62 Amp, con arranque en conexión triangulo –
estrella.
Sistema de bombeo hidroneumático: con accionamiento de motor
trifásico, 60 Hz, 25 HP, 1760 RPM, 460/230 V, 62 Amp, con arranque en
conexión triangulo – estrella. cada bomba esta conectada con 2 válvulas una
de entrada y una de salida.
En la figura 2.17 se muestra este tipo de motobomba.
Figura 2.17 Motobomba Tipo Campana. Tomado de: Manual de
Motobombas [ 3 ].
Capítulo II – Estado Actual del Sistema de Bombeo _____________________________________________________________________________
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Los tanques de tratamiento son iguales a la de Planta Vieja Eduardo
Jáuregui, cada uno controlado por un sistema autómata marca Motorola.
Los filtros de mediciones marca BIE se encuentran en un tablero
separado.
Para el control de lecturas existe un instrumento marca Jasco, tipo SR
400, cm 1/94005, bat 05/1998, Germany.
Todas las subestaciones están controladas por un PLC Motorola
Moscad / Moscad-l vía URL, que es un sistema Scada que controla
solamente el llenado y vaciado de los tanques. Dicho sistema se encuentra
en la subestación Eduardo Jáuregui (Planta Vieja), en un salón adaptado
para tal función. El operador observa la computadora y ve en que nivel se
encuentra el tanque para ese momento, y decide si hay que encender o
apagar la motobomba de cualquiera de las subestaciones en control. Este
sistema no controla las sobrecorrientes o sobretensiones de las
motobombas. En las Figuras 2.18, 2.19 y 2.20 se muestra dicho sistema.
Figura. 2.18 Sistema Moscad / Moscads-l Motorola Subestación la Vuelta.
Capítulo II – Estado Actual del Sistema de Bombeo _____________________________________________________________________________
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Cuarto o salón de control del sistema Moscad / Moscad-l
Figura. 2.19 Sistema Moscad / Moscad-l Principal.
Figura. 2.20 Computadora Central de Monitoreo de las Subestaciones.
Capítulo III – Controladores Lógicos Programables (PLC) _____________________________________________________________________________
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CAPITULO III
CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMABLES (PLC) Y DISPOSITIVOS
DE ENTRADAS/SALIDAS
3.1 Antecedentes
Los PLC son básicamente, un equipo electrónico compuesto por:
• Microprocesador
• Interface Entradas/Salida
• Memoria
En esta última reside el programa de aplicación, desarrollado por el
usuario, quien tiene las estrategias de control.
Los primeros PLC fueron sustitutos de relés cableados, sólo tenían
entrada/salida digital sin interfaz o comunicación con el operador.
Aparecieron entonces las interfaces sencillas con el operador, las cuales
fueron evolucionando hasta convertirse en interfaces cada vez más
complejas a medida que los PC debían encargarse de problemas de
automatización más complicados. Así se pasa de un tablero de botones y
lámparas de entrada/salida a las pantallas gráficas a todo color que se
presentan en SCADA (supervisory control and data acquisition) en una red.
Actualmente, los PLC poseen numerosas funciones de control y
entrada/salida analógica. Han ido más allá de su punto de origen: el mundo
Capítulo III – Controladores Lógicos Programables (PLC) _____________________________________________________________________________
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digital (contactos de entrada y salida de conmutador y sensor binario para
accionar motores y disparar solenoides).
Los PLC son rápidos, corren un ciclo de entrada-cálculo-salida en
milisegundos.
Los PLC son computadoras sencillas y resistentes que incorporan pocos
periféricos e incluyen sistemas operativos (OS) simples.
Los lenguajes RLL (Relay Ladder Logic) para PLC usualmente incluyen
bloques de funciones que pueden ejecutar funciones complejas de control y
matemática (por ejemplo algoritmo PID).
Los PLC utilizan redes propietarias y otros pueden utilizar redes de área
local. De cualquier manera, las funciones de comunicación son las mismas
(buscar y colocar registros).
3.2 Características de los PLC
• Ejecución de lógica a alta velocidad (milisegundos).
• Gran confiabilidad
• Programación de Relay Ladder Logic (RLL) y diagramas de funciones
en secuencia.
• Funcionamiento de controlador autónomo
• Bajo costo y bajo consumo de energía
• Permite lazos de instrucciones repetibles
• Capacidades reprogramables localmente