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ESCUELA POLITÉCNICANACIONAL
ESCUELA DE INGENIERÍA
SISTEMA DE CONTROL AUTOMÁTICO PARA LA ESTACIÓN DEBOMBEO FRANCISCO DE ORELLANA
PROYECTO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TITULO DE INGENIERO ENELECTRÓNICA Y CONTROL
JUAN ANDRÉS OBANDO REINADIEGO JOSÉ SANDOVAL ARAUZ
DIRECTOR: ING. JORGE MOLINA
Quito, Abril 2005
DECLARACIÓN
Nosotros; Juan Andrés Obando Reina y Diego José Sandova! Aráuz, declaramosbajo juramento que el trabajo descrito es de nuestra autoría; que no ha sidopresentada previamente para ningún grado o calificación profesional; y, quehemos consultado referencias bibliográficas que se incluyen en este documento.
A través de la presente cedemos nuestros derechos de propiedad intelectualcorrespondientes a este trabajo, a la Escuela Politécnica Nacional, según loestablecido por la Ley de Propiedad Intelectual, por su reglamento y por lanormatividad institucional vigente
. /Juan Andrés Obando R. Diego José Sandoval A.
CERTIFICACIÓN
Certifico que el presente trabajo fue desarrollado por Juan Andrés Obando Reinay Diego José Sandoval Aráuz, bajo mi supervisión.
Ing. Jorge MolinaDIRECTOR DE PROYECTO
DEDICATORIA
A mis padres, hermanos y sobrinos por ser siempre mi principal motivo para salir
adelante, por ser mi apoyo incondicional en todo momento y en todo sentido. Son
lo más importante para mí.
Juan Andrés
DEDICATORIA
A mi Madre por brindarme su amor, cariño, dedicación y estar conmigo en todo
momento. Ella es ¡a razón de mi vida.
Diego José
AGRADECIMIENTO
A Dios en primer fugar, a mis padres y a mi hermana gracias por toda su
compresión, a mi novia por ser una de las personas que más apoyo me bn'ndo a
lo largo de todo este tiempo, a todos mis buenos amigos encontrados a lo largo
de la carrera y todos los buenos profesores que existen en esta universidad.
Juan Andrés
AGRADECIMIENTO
A mis Padres por su apoyo incondicional, a mis amigos por siempre estar
conmigo, a mis maestros por fomentar en mi los deseos de superación, y todas
las cosas que ayudan a tratar de ser mejor cada día.
Diego José
AGRADECIMIENTO
A nuestro amigo incondicional Ingeniero Andrés Rosales por todo el apoyo y
soporte brindado a largo de la realización de este proyecto
Diego José y Juan Andrés
i
CONTENIDO
CAPITULO I
1. ANTECEDENTES DE LA NECESIDAD DEL SISTEMA A IMPLEMENTARSE
1.1. Antecedentes de carácter general 1
1.2. Especificaciones incluidas en las bases del concurso 5
1.2.1. Suministros e instalación de ¡as bombas de 40 HP 5
1.2.2. Suministros e instalación de las bombas de 100 HP 6
1.2.3. Tablero de control para las bombas de 40 HP 6
1.2.4. Tablero de control para las bombas de 100 HP 6
1.2.5. Acometida Trifásica para bombas de 100 HP 7
1.2.6. Control de nivel, Sistema de Radio Enlace 7
CAPITULO II
2. DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA A IMPLEMENTARSE
2.1. Sistema a implementarse 8
2.2. Operación del sistema 12
CAPÍTULO III
3. DISEÑO Y ESPECIFICACIONES DEL SISTEMA DE CONTROL
3.1 Diseño y especificaciones técnicas de los circuitos de fuerza 16
3.1.1. Circuito principal del tablero de bombas de 40 HP 17
3.1.1.1. Diagrama Principal 17
3.1.1.2 Selección De La Protección Principal (Disyuntor)
del Tablero 40HP 19
3.1.1.3 Selección Del Contactor De Mando 20
3.1.1.4 Dimensionamienío De La Protección De Sobrecarga 21
3.1.1.5 Selección del Conductor de Fuerza para e! Tablero de
Bombas De 40 [HP] 23
3.1.2. Circuito principal del tablero de bombas de 100 HP 25
3.1.1.6 Diagrama principal 25
3.1.1.7 Arrancador progresivo Altistart 48 (Telemecanique) 26
3.1.1.8 Selección de disyuntores, contactores y relés térmicos 31
3.1.1.9 Funcionamiento del Arrancador ATS48C17Y 33
3.1.2.4.1 By-Pass del arrancador por medio de un contactor
3.1.2.4.2 Relé de finaí de arranque R2 34
3.1.3 Acometida desde el Tablero de Distribución
Principal al Cuarto de Bombas de 100 HP 34
3.1.3.1 Plano de la Planta de Potabilización 36
3.2 Diseño del Sistema de Control 37
3.2.1 El PLC como dispositivo principal de control 37
3.2.1.1 Requerimientos mínimos del sistema 37
3.2.2 Control de Bombas de 40 HP 50
3.2.2.1 Condiciones de operación 50
3.2.2.2 Programa de control 52
3.2.2.3 Descripción de entradas / salidas y direccionamiento en la
memoria del PLC 52
3.2.2.4 Diagramas de conexión de entradas y salidas 54
3.2.3 Control de Bombas de 100 HP 58
3.2.3.1 Condiciones de operación 58
3.2.3.2 Programa de control 62
3.2.3.3 Descripción de entradas / salidas y direccionamiento
en la memoria del PLC 62
3.2.3.4 Diagrama de conexiones de entradas y salidas 64
3.2.4 Central de Medida PM500 67
3.2.5 Características y configuración de ios Radio - Modems 75
CAPITULO IV
4. INSTALACIÓN Y PRUEBAS
4.1 Instalación . 82
4.2 Pruebas " 89
4.2.1 Tablero 40 [HP] 89
4.2.2 Tablero 100 [HP] 90
4.2.2.1 Parámetros configurados en el Soft Starter 99
CAPITULO V
5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 101
Referencias Bibliográficas
Anexos
RESUMEN
Control de las bombas de 40[HP]
Las dos bombas de 40[HP] tienen como función captar el agua del río El Coca. El
sistema permite el accionamiento de una sola bomba a la vez. Posee dos modos de
funcionamiento; manual y automático escogidos mediante un selector; en modo manual
las bombas se arrancan con su botón de Marcha y se detienen con su botón de Paro,
mientras que modo automático las bombas funcionan alternadamente cada 12 horas.
El tipo de arranque utilizado para el control de las bombas de 40 [HP] es el directo. El
equipo central de control es un PLC el cual se encarga de accionar a las bombas, asf
como también de supervisar los valores de corriente y voltaje ya que está conectado a
un medidor de parámetros eléctricos, de esta manera se garantiza un correcto
funcionamiento de las bombas ",j
Independientemente del modo de funcionamiento, el sistema mide continuamente el
voltaje de alimentación y la corriente y reconoce los siguientes tipos de falla:
sobrevoltaje, sobrecogiente, falta de fase y disparo del relé térmico del motor.
En la puerta del tablero de control se encuentran instalados un medidor de parámetros
eléctricos el cual muestra los valores de voltaje entre líneas, corrientes de línea,
frecuencia, potencias, energía y distorsión armónica; un selector de manual /
automático, pulsadores de marcha y paro con sus respectivas luces piloto para cada
bomba, luces indicadoras de falla, pulsadores de silenciar sirena y resetear alarmas y
además de un pulsador tipo hongo para el paro de emergencia.
Control de las bombas de 100[HP]
Las dos bombas de 100[HP] tienen como función llevar el agua ya potabilizada, desde
la estación de tratamiento hacia la estación de distribución ubicada a 2 [Km], razón por
la cual se utilizó el sistema de radio enlace para captar la señal de nivel del tanque
ubicado en ¡a estación de distribución
El sistema permite el accionamiento de una sola bomba a ia vez. Posee dos modos de
funcionamiento: manual y automático escogidos mediante un selector; en modo manual
las bombas se arrancan con su botón de marcha y se detienen con su botón de paro,
mientras que en modo automático las bombas funcionan dependiendo del estado de los
. - . . - - . n
sensores de nivel colocados en e! tanque de ia estación de tratamiento y en el tanque
de almacenamiento de la estación de distribución. Cuando el nivel del tanque de
almacenamiento está en bajo da la orden a que se bombee el agua hacia dicho tanque,
las bombas trabajarán siempre y cuando el nivel del tanque ubicado en la estación de
tratamiento esté sobre el nivei mínimo. Las bombas se apagarán cuando ei nivel de
agua del tanque de la estación de distribución llegue al máximo.
El tipo de arranque utilizado para el control de las bombas de 100 [HP] es electrónico
mediante un arrancador suave. El equipo central de control es un PLC que se encarga
de accionar a las bombas, así como también de supervisar los valores de corriente y
voltaje ya que está conectado a un medidor de parámetros eléctricos, de esta manera
se garantiza un correcto funcionamiento de las bombas
En cuanto al sistema de radio enlace se tiene un radio en la estación de tratamiento
(radio maestro) el cual recibe la señal de nivel del tanque de almacenamiento
proveniente desde el radio instalado en la estación de distribución(radio esclavo). Estos
radios trabajan con Spread Spectrum a una frecuencia de alrededor de 900 [MHz]. Las
antenas usadas para transmitir la señal son del tipo Yagi.
Independientemente del modo de funcionamiento, el sistema mide continuamente el
voltaje de alimentación y. la corriente y reconoce los siguientes tipos de falla;
sobrevoltaje, sobrecorriente, falta de fase y disparo del relé térmico del motor.
En ia puerta del tablero de control se encuentran instalados un medidor de parámetros
eléctricos el cual muestra los valores de voltaje entre líneas, corrientes de línea,
frecuencia, potencias, energía y distorsión armónica; un selector de manual /
automático, pulsadores de marcha y paro con sus respectivas luces piloto para cada
bomba, luces indicadoras de falla, pulsadores de silenciar sirena y resetear alarmas y
además de un pulsador tipo hongo para el paro de emergencia.
- . : . . . . . m
PRESENTACIÓN
El proyecto consiste en la rehabilitación de la estación de bombeo Francisco de
Orejana (El Coca), mediante la instalación de un sistema que permita controlar, de
manera automática e independiente, dos bombas de 100 HP y dos de 40 HP, que son
parte del sistema hidráulico existente, usando para el efecto tres PLC's como
elementos principales de control.
El tipo de arranque para las bombas de 100 HP es una arranque electrónico, medi.ante
la utilización de un Arrancador Suave. Para las bombas de 40 HP e! tipo de arranque
utilizado fue el Directo. ;
El sistema permite el accionamiento de una sola bomba a ¡a vez en cada cuarto de
bombeo. Posee dos modos de funcionamiento: Manual y Automático escogidos por un
selector. El equipo central de control es un PLC el que se encarga de accionar a las
bombas así como también de supervisar los valores de comente y voltaje ya que esta
conectado a un medidor de parámetros eléctricos garantizando el correcto
funcionamiento de las bombas.
En la puerta de los tableros de control se encuentran instalados un medidor de
parámetros eléctricos el cual muestra los valores de voltaje entre líneas, comente de
línea, frecuencia, potencias, energía y distorsión armónica; un selector manual
/automático; pulsadores de marcha y paro con sus respectivas luces piloto para cada
bomba; luces indicadoras de falla; pulsadores de silenciar sirena y resetear alarmas y
además un pulsador tipo hongo para el paro de emergencia.
Adicionalmente y en razón que el tanque de reserva se encuentra ubicado a 2 Km. de la
estación de potabilización se instaló un sistema de radio enlace a fin de captar la señal
del sensor de nivel instalada en dicho tanque.
CAPITULO I
1. ANTECEDENTES DE LA NECESIDAD DELSISTEMA AIMPLEMENTARSE
1.1 ANTECEDENTES DE CARÁCTER GENERAL
Este proyecto nace de la necesidad de rehabilitar y repotenciar la estación de
bombeo y tratamiento de agua potable de la ciudad El Coca en la provincia de
Francisco de Orellana (Figura 1.1), ya que ésta se encontraba en deplorables
condiciones y su capacidad de captación no era suficiente para abastecer de
agua potable a una población de alrededor de 50.000 habitantes. La única
bomba disponible en la estación tenía una potencia de apenas 30 [HP] la misma
que estaba deteriorada y a punto de cumplir su vida útil.
A partir de ésta necesidad y gracias a la contribución económica de-la OIM
(Organización Internacional Para Los Migrantes), entregada en calidad de
donación al Municipio de la cuidad de El Coca, se realizó la convocatoria a
concurso público de ofertas para la rehabilitación de todo el equipo eléctrico,
electrónico y mecánico de la estación de bombeo y tratamiento de agua potable
de la mencionada cuidad, teniendo en cuenta que el equipo electrónico debía
ser al menos de calidad Telemecaníque, y la parte mecánica debía cumplir
especificaciones estadounidenses. Posteriormente el proyecto fue asignado a la
Constructora Narváez Camacho.
En su parte más importante, ei proyecto contempla los siguientes Ítems:
• Instalar una bomba de 100 HP, en el cuarto de bombeo N° 2 (Figura
1.2), la cual permitirá llevar agua potabilizada hacía a otra estación de
distribución ubicada a dos Kilómetros de la planta de bombeo y
tratamiento.
• Retirar una de las dos bombas de 60 HP, existente en el cuarto de
bombeo N° 2, y sustituirla por una nueva bomba de 100HP, en
consecuencia, en este cuarto de bombeo debería quedar instaladas 1
bomba de 60 HP (Figura 1.3) y dos bombas nuevas de 100 HP.
Retirar las dos bombas de 30 HP (Figura 1.4a) existentes en el cuarto de
bombeo N° 1 (Figura 1.4b) y sustituirlas por dos bombas nuevas de 40
[HP]. A través este cuarto de bombeo se realiza la captación del agua del
río Coca hacia las piscinas de tratamiento; la que una vez tratada, es
enviada a un tanque de almacenamiento.
Reemplazar el antiguo sistema de control, constituido por elementos
electromecánicos (Figura 1.5a, Figura 1.5b), por otro basado en un
controlador lógico programable y de concepción más moderna.
Figura 1.1
Planta de bombeo y tratamiento de agua potable
Figura 1.2
Cuarto de bombeo N° 2
Figura 1.3
Bomba de 60 HP retirada del cuarto de bombeo N° 2
Figura 1.4a
Bombas de 30 HP retiradas del cuarto de bombeo N° 1
Figura 1.4b
Cuarto de bombeo N° 1 (captación)
Figura 1.5a
Tablero de control de las bombas de 30[HP]
Figura 1.5b
Tablero de control de las bombas de 60[HP]
Finalmente, la tarea de modernizar el sistema de control fue la razón que nos
motivó a involucrarnos en este proyecto, el mismo que además de
enriquecemos de experiencia práctica en el campo, nos ha permitido realizar
nuestro proyecto de titulación.
1.2 ESPECIFICACIONES INCLUIDAS EN LAS BASES DEL
CONCURSO
1.2.1 Suministros e instalación de las bombas de 40 HP
Comprende de la provisión, instalación y pruebas de las bombas de eje
horizontal de 40 HP, las cuales serán instaladas en el cuarto de bombeo N° 1
en sustitución a las bombas de 30 HP existentes en el mismo.
Las bombas deben ser fabricadas de preferencia en los Estados Unidos de
Norteamérica, o por lo menos de patente americana. La base estructural de las
mismas debe ser de acero, con acople rex omega y motor eléctrico horizontal
de 40 HP a 1800 revoluciones por minuto, alimentado por red trifásica de 60 Hz
para 220/440 V. Con factor de servicio de 1.05.
1.2.2 Suministros e instalación de las bombas de 100 HP
Comprende de la provisión, instalación y pruebas de las bombas de eje
horizontal de 100 HP, Jas cuales serán instaladas en el cuarto de bombeo N° 2,
una de ellas en sustitución a la bomba de 60 HP existente en el mismo, y la otra
en la plataforma construida para dicho efecto.
Las bombas deben ser fabricadas de preferencia en los Estados Unidos de
Norteamérica, o por lo menos de patente americana. La base estructural de la
misma debe ser de acero, con acople rex omega y motor eléctrico horizontal de
100 HP a 1800 revoluciones por minuto, alimentado por red trifásica de 60 Hz
para 220/440 V. Con factor de servicio de 1.15.
1.2.3 Tablero de control para las bombas de 40 HP
Comprende la provisión e instalación del tablero de control que comandará las
dos bombas de 40 [HP] en el cuarto de bombeo N° 1.
El tablero deberá como mínimo contener un PLC de comando central, que
permita supervisar la sobre-corriente, sobre-voltaje, falla de fase y disparo del
relé térmico del motor; también debe tener un voltímetro y un amperímetro,
además de luces de aviso, arrancadores para cada bomba controlados por el
PLC, protecciones térmicas del tablero y cada bomba, consoladores de nivel en
base a electrodos para el nivel del río, relés de nivel, contactores, aíternatividad
en el encendido entre las dos bombas en modo automático; acometidas de
energía y demás elementos que permitan el adecuado funcionamiento del
sistema. Todos estos elementos deben ser de calidad Telemecanique o
superior. Como nota adicional, en la zona del proyecto se dispone de energía
eléctrica de 220/440 V trifásica.
1.2.4 Tablero de control para las bombas de 100 HP
Comprende la provisión e instalación del tablero de control que comandará las
dos bombas de 100 HP en el cuarto de bombeo N° 2.
El tablero deberá como mínimo contener un PLC de comando central, que
permita supervisar la sobre-corriente, sobre-voltaje, falla de fase y disparo del
relé térmico del motor; también debe tener un voltímetro y un amperímetro,
además de luces de aviso, arrancadores para cada bomba controlados por el
PLC, protecciones térmicas del tablero y de cada bomba, controladores de nivel
en base a electrodos para la cisterna de almacenamiento de 1000 m3, relés de
nivel, contacíores, aíternatividad en el encendido entre las dos bombas en modo
automático; acometidas de energía y demás elementos que permitan el
adecuado funcionamiento del sistema. Todos estos elementos deben ser de
calidad Telemecanique o superior. Como nota adicional en la zona de! proyecto
se dispone de energía eléctrica de 220/440 V trifásica.
1.2.5 Acometida Trifásica para bombas de 100 HP
Comprende los cables y accesorios necesarios para conectar las dos bombas
de 100 HP desde el transformador principal hasta el cuarto de bombeo N ° 2.
Se utilizará dos cables por fase con conductor de Cu, tipo TTU número 2/0 y
para el neutro dos cables, conductor de Cu, tipo TTU número 2/0 aislado para
2000 voltios.
1.2.6 Control de nivel, Sistema de Radio Enlace
Comprende la provisión e instalación de un sistema de radio enlace entre la
planta de tratamiento y la estación de distribución, específicamente del cuarto
de bombeo N° 2 y el tanque de reserva de 1000 m3 ubicado a 2 [Km] de la
planta de tratamiento.
Para realizar el radio enlace se debe usar un sistema por medio de radios en
los que sus características puedan transmitir y recibir datos para los PLC's de
cada estación a través de la distancia de 2 Km, con todos los accesorios
adicionales para su correcto funcionamiento.
2. DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA AIMPLEMENTARSE
2.1 SISTEMA A IMPLEMENTARSE
En et siguiente gráfico (Figura 2.1), se sintetiza lo que será el nuevo sistema de
control de la estación de bombeo y tratamiento de agua potable de la cuidad El
Coca en la provincia de Francisco de Orellana.
CUARTO DE BOMBEO No. 1
Control denivel tanque 1
Tablerode I i ' B o m b a # 1control No.l ~j
ii
J L— , _
Bomba #2
CUARTO DE BOMBEO No. 2
i ' ' •I
T a b l e r o d e I ¡ Bombacontrol No.2 f~ ~ H
sistema de Bomba #2Radio-Eniace
Tablerode I Control decontrol No.3 p ~] nivel tanque 2
Figura 2.1
Esquema del sistema a implementarse
De acuerdo al gráfico mostrado se tiene:
Cuarto de bombeo No.1
Bomba #1
Función Captación de agua del río
Especificaciones técnicas básicas
Tipo de Bomba
Tipo de impulsor
Velocidad
Caudal requerido
Eficiencia .
Motor de accionamiento
Horizontal de succión
Cerrado
1800 [RPM]
120 litros /segundo
70-80 % .
Trifásico de inducción, rotor jaula
de ardilla, potencia 40 [HP].
Bomba # 2
Función Captación de agua del río
Especificaciones técnicas básicas
Tipo de Bomba
Tipo de impulsor
Velocidad
Caudal requerido
Eficiencia
Motor de accionamiento
Horizontal de succión
Cerrado
1800 [RPM]
120 litros /segundo
70-80 %
Trifásico de inducción, rotor jaula
de ardilla, potencia 40 [HP].
10
Tablero de control No. 1
Función Mando de las bombas de 40 [HP]
Equipo de control central Controlador lógico programable, marca
Telemecanique 14 entradas digitales /
16 salidas de relé, incluido modulo de
expansión.
Accesorios Voltímetro, amperímetro, luces indicadores
(de funcionamiento y alarma), botón
de emergencia, pulsadores para el
accionamiento de cada bomba y
sirena de emergencia
Cuarto de bombeo No.2
Bomba # 1
Función Llevar el agua potabilizada hacia la
de distribución ubicada a 2 [Km] de
de potabilización.
estación
la planta
Especificaciones técnicas básicas
Tipo de Bomba
Tipo de impulsor
Velocidad
Caudal requerido
Eficiencia
Motor de accionamiento
Horizontal de succión
Cerrado
1800[RPM]
120 litros /segundo
70-80 %
Trifásico de inducción, rotor jaula
de ardilla, potencia 100 [HP].
Bomba # 2
Función Llevar el agua potabilizada
de distribución ubicada a 2
de potabilización.
hacia la estación
[Km] de la planta
Especificaciones técnicas básicas
11
Tipo de Bomba
Tipo de impulsor
Velocidad
Caudal requerido
Eficiencia
Motor de accionamiento
Horizontal de succión
Cerrado
1800[RPM]
120 litros /segundo
70-80 %
Trifásico de inducción, rotor jaula
de ardilla, potencia 100 [HP].
Tablero de control No. 2
Función Mando de las bombas de 100 [HP]
Equipo de control central Controlador lógico programable, marca
Teíemecanique 14 entradas digitales /
16 salidas de relé, incluido modulo de
expansión.
Accesorios Voltímetro, amperímetro, luces indicadores
(de funcionamiento y alarma), relé de
control de nivel, accesorios para efectuar
el radio enlace, botón de emergencia,
pulsadores para el accionamiento de cada
bomba y sirena de emergencia.
Tablero de control No. 3
Función
Equipo de control centra!
Accesorios
Control de nivel del tanque # 2 de 1 000 [m^
Controlador lógico programable, marca
Teíemecanique 9 entradas digitales /
7 salidas de relé.
Relé de control de nivel y accesorios para
efectuar el radio enlace.
12
2,2 OPERACIÓN DEL SISTEMA
Estas bombas tienen como función captar el agua del río Coca. El sistema
permite el accionamiento de una sola bomba a la vez, además debe poseer dos
modos de funcionamiento: manual y automático escogidos mediante un selector
de tres posiciones. El PLC # 1 será ei encargado de accionar y controlar a las
bombas así como también, medir continuamente los valores de corriente y
voltaje.
Independientemente del modo de funcionamiento, el sistema debe medir
continuamente el voltaje de alimentación y la corriente, y deberá reconocer los
siguientes tipos de falla:
• Sobrevoltaje
• Sobrecorriente
• Falta de fase
• Disparo de! relé térmico del motor
Ante cualquiera de estos eventos se detendrá a la bomba en caso que esté
operando, mientras que si está en reposo no se permitirá su accionamiento
hasta que la falla sea despejada; el tablero posee 4 luces indicadoras de color
amarillo las mismas que sirven para mostrar que se produjo una falla en el
sistema (sobrevoltaje, sobrecorriente, falta de fase o disparo del relé térmico del
motor), para apagar las luces indicadoras de falla existe un pulsador en el
tablero, el sistema al estar midiendo continuamente valores de voltaje y
corriente permitirá que luces queden apagadas luego de presionar el pulsador
respectivo y además comprobar que existan condiciones normales de voltaje y
corriente, en caso de disparo del relé térmico del motor, el operador
necesariamente deberá resetear al relé térmico ubicado dentro del tablero y
presionar eí pulsador que permite apagar las luces de falla.
13
Para notificar a [os operadores de la planta que se produjo una falla, el tablero
posee una sirena la misma que puede ser apagada mediante un pulsador
ubicado en la puerta del tablero de control.
En modo manual, el operador será el encargado de accionar y detener
cualquiera de las dos bombas en cualquier momento; para ello, el tablero de
control posee 4 pulsadores (marcha bomba 1, paro bomba 1, marcha bomba 2,
paro bomba 2) con sus respectivas luces indicadoras, de color verde para la
marcha y rojo para el paro.
En modo automático, las dos bombas funcionan alternadamente cada 12 horas.
Al transcurrir este tiempo la bomba se detiene, el sistema espera 10 segundos y
acciona la otra bomba; y alternadamente el proceso se repite. Para accionar las
bombas en este modo, basta colocar el selector en modo automático y la
bomba # 1 comenzará su funcionamiento y alternará su operación con la bomba
#2 cada 12 horas.
El sistema también posee un pulsador de emergencia, el cual desconecta la
energía del circuito de fuerza del sistema.
Por lo anteriormente descrito el tablero posee los siguientes elementos:
• Un voltímetro y un amperímetro. .
• Un selector (modo manual / modo automático).
• Seis pulsadores (marcha bomba # 1, paro bomba # 1, marcha bomba #
2, paro bomba # 2, apagar luces de falla y apagar sirena);
• Ocho luces indicadoras (marcha bomba # 1, paro bomba # 1, marcha
bomba # 2, paro bomba # 2, spbrevoltaje, sobrecogiente, falta de fase y
disparo del relé térmico). •
• Un botón de emergencia.
> Control de las bombas de 100[HP]
Estas bombas tienen que llevar el agua ya potabilizada, desde la estación de
tratamiento hacia la estación de distribución ubicada a 2 [Km].
El sistema permite el accionamiento de una sola bomba a la vez, además debe
poseer dos modos de funcionamiento: manual y automático, escogidos
14
mediante un selector de tres posiciones. El PLC será el encargado de accionar
y controlar a las bombas, y leer datos de voltaje y corriente de la central de
medida PM500.
Independientemente del modo de funcionamiento el sistema debe medir
continuamente el voltaje de alimentación y la corriente, y deberá reconocer los
siguientes tipos de falla:
• Sobrevoltaje
• Sobrecorriente
• Falta de fase
• Disparo del relé térmico deí motor
Ante cualquiera de estos eventos se detendrá a la bomba en caso que esté
operando, mientras que si está en reposo no se permitirá su accionamiento
hasta que la falla sea despejada. El tablero posee 4 luces indicadoras de color
amarillo ¡as mismas que sirven para mostrar que se produjo una falla en el
sistema (sobrevoltaje, sobrecorriente, falta de fase o disparo del relé térmico del
motor), para apagar las luces indicadoras de falla existe un pulsador en el
tablero, el sistema al estar midiendo continuamente valores de voltaje y
corriente permitirá que las luces queden apagadas luego de presionar el
pulsador respectivo y además comprobar que existan condiciones normales de
voltaje y corriente, en caso de disparo del relé térmico del motor el operador
necesariamente deberá reiniciar al relé térmico ubicado dentro del tablero y
presionar el pulsador que permite apagar las luces de falla.
Para notificar a los operadores de la planta que se produjo una falla, existe
una sirena de alarma, la misma que puede ser apagada mediante un pulsador
ubicado en la puerta del tablero de control
En modo manual, el operador será el encargado de accionar y detener
cualquiera de las dos bombas en cualquier momento, para ello el tablero de
control posee 4 pulsadores (marcha bomba 1, paro bomba 1, marcha bomba 2,
paro bomba 2) con sus respectivas luces indicadoras, de color verde para la
marcha y rojo para el paro.
15
En modo automático, [as dos bombas funcionan alternadamente de acuerdo a
las señales de los sensores de nivel ubicados en el tanque de reserva de
planta de tratamiento (tanque # 1) y en el tanque de la estación de distribución
(tanque # 2); como se dijo anteriormente la estación de distribución está
ubicada a dos kilómetros de planta de tratamiento razón por la cual se utiliza el
sistema de radio enlace (Figura 1.2).
En la estación de distribución se encuentra el tablero de control No. 3 el cual
está instalado el PLC # 3 cuya función es registrar el nivel de agua del tanque #
2. En la estación de tratamiento y junto a! cuarto de bombeo #2 se encuentra el
tablero de control No. 2 que contiene al PLC # 2, encargado de accionar las
bombas de 100[HP]. Al PLC # 2 , está conectado el sensor de nivel del tanque
# 1, además a este PLC llega el estado del tanque # 2 vía radio enlace. En
función del nivel de agua de- cada tanque las bombas se accionarán o
detendrán de acuerdo a las siguientes condiciones:
• Para el encendido:
o Nivel alto en el tanque # 1 o,
o Nivel bajo en el tanque # 2, siempre que exista nivel alto en el
tanque # 1.
• Para el apagado:
o Nivel bajo en el tanque # 1 o,
o Nivel alto en el tanque #2.
El sistema también posee un pulsador de emergencia el cual desconecta la
energía de! circuito de fuerza del sistema.
En correspondencia a lo descrito, el tablero posee los siguientes elementos:
• Un voltímetro y un amperímetro.
• Un selector ( modo manual / modo automático).
• Seis pulsadores (marcha bomba # 1, paro bomba # 1, marcha bomba #
2, paro bomba # 2, apagar luces de falla y apagar sirena).
• Ocho luces indicadoras (marcha bomba # 1, paro bomba # 1, marcha
bomba # 2, paro bomba # 2, sobrevoltaje, sobrecogiente, falta de fase y
disparo del relé térmico).
• Un botón de emergencia.
16
CAPITULO IH
3.1 DISEÑO Y ESPECIFICACIONES TÉCNICAS DE LOS
CIRCUITOS PRINCIPALES ( de fuerza)
En la Figura 3.1 se muestra e! diagrama unifílar de la estación de bombeo de la
cuidad El Coca; a partir del cual se explicará el dimensionamiento de cada uno
de ios alimeníadores, circuitos derivados y aparatos de maniobra y protección
involucrados.
Í3600 / 440 [V3 LJ 200 EKV] ( G
EA]
Tablero Be Dis^ribucián Principal
250 [A3
Tablero Ttenbas 40 [HP1
i J-65 \ 87-1S5 [A] K \
3 x 1/0 THHH
Eñl w >-HIÜ\ 95y—.
3 x i/O THHN Z
40 tHP] 40 [HP1
«.1¡H \ 250 [AlTablero Bonbas 100 [HP1
97 \ Í49-2GÜIA3 5$ \ Í40-2001A]
3 x i/O THHN 3 x I/O 7HHN 5
Figura 3.1 Diagrama eléctrico unifilar de la Estación de Bombeo de la cuidad ElCoca
17
3.1.1 CIRCUITO PRINCIPAL DEL TABLERO DE BOMBAS DE 40 [HP]
3.1.1.1 Diagrama Principal
Tipo de arranque: Arranque Directo para las dos bombas de 40 HP
R S T
DISYUNTOR 87-125 A / 3P V \
KM195 [A]
TÉRMICO MI48-65 [A].
R S T
DISYUNTOR 87-125A / 3P \ \2
95 [A]
TÉRMICO M248 - 65 [A]
Figura 3.2 Circuito de fuerza del tablero para bombas de 40 [HP]
El primer paso para el dimensionamiento del equipo es obtener la corriente
nominal del motor, en este caso se trata de un motor de 40 [HP] que trabaja a
440 [Vac], para el efecto se utiliza la Tabla 3.1 (Tabla NEC® 430-150) la misma
que provee valores corrientes nominales de motores de inducción tipo jaula de
ardilla.
18
TABLA 3.1 Corrientes a plena carga para motores de corriente alterna
HP
1/101/81/61/41/31/23/41
1 1/2235
71/2
10
110a120Vac
1Fase3.03.84.45.87.29.813.816.020.024.034.056.080.0100.0
15 1135.02025
„„
30 | -
ffi506075
W125150200250300350400
_—__„„_————__—
500 | -
2Fases
——~__
4.04.86.49.011.816.626.436.046.072.094.0118.0138.0180.0226.0
___-_———~_.__„__
3Fases
—----_—
4.46.48.412.013.619.230.444.056.084.0108.0135.0160.0208.0260.0
220 a 240 Vac *
1Fase1.51.02.22.93.64.96.98.010.012.017.028.040.050.068.088.0110.0136.0176.0216,0
,_ ¡ _—__~__
____
—___
- I -i~—-
~___
2Fases
—„- .__—
2.02.43.24.55.08.313.219.024.036.047.059.069.090.0113.0133.0166.0218.0
—__——__
~—-_
3Fases
_—„„__
2.23.24.26.06.89.615.222.028.042.054.068.080.0104.0130.0154.0192.0248.0312.0360.0480.0602.0
——__„
380 a 415 Vac
1Fase1.01,21.41.82.33.24.55.16.47.710.9
•17.927.033.044.056.070.087.0112.0139.0
_„—~___—___—_
3Fases
._—___.
1.31.82.33.34.36.19.714.018.027.034.044.051.066.083.0103.0128.0165.0208.0240.0320.0403.0482.0560.0636.0786.0
440 a 480 Vac
1Fase
_____
——
2.53.54.05.06.08.514.0 -21.026.034.044.055.068.0
2Fases
_-™__„„
1.01.21.62.33.04.26.69.012.018.023.029.035.0
88.0 i 45.0108.0
~—_———__
—„
—_
56.067.083.0109.0135.0156.0208.0
~__„—_
3Fases„-.__-.-
1.11.62.13.03.44.8•7.511.014.021.027.034.040.0IsllíS65.077.096.0IP3S!156.0180.0240.0302.0361.0414.0477.0590.0
550 a 600 Vac
1Fase
——
———
2.02.83.24.04.86.811.216.020.027.035.044.054.070.086.0___-______-_.
2Fases
____
—_
0.81.01.31.82.43.35.38.010.014.019.024.028.036.045.052.066.087.0108.0125.0167.0
—~—~
_- | __
3Fases
—,._
———
0.91.31.72.42.73.96.19.011.017.022.027.032.041.052.062.077.099.0125.0144.0102.0242.0289.0336.0382.0472.0
Para obtener la corriente nominal para motores que trabajen entre 200 y 208 Vac
incrementar los valores correspondientes a 220 a 240 Vac en un 15 y 10 % respectivamente
Para obtener la corriente nominal para motores que trabajen entre 265 y 277 Vac
decrementar los valores correspondientes a 220 a 240 Vac en un 13 y 17 %
respectivamente. . . . .
Como se puede apreciar, para una potencia de 40[HP] y un voltaje de trabajo
de 440 [Vac] la corriente nominal es de 52 [A]; y en base a este valor, se
dimensionarán el alimentador, los elementos de maniobra y protección para el
tablero de bombas de 40 [HP].
19
3.1.1.2 Selección de la protección principal (disyuntor) del tablero 40HP
Para el dimensionamiento de la protección de corto circuito se toma como-
referencia la norma NEC®430-6(a) (Motores de aplicación general) y se utiliza
la Tabla 3.2 (Tabla NEC® 430-152) la cual contiene el porcentaje máximo de ia
corriente nominal para el dimensionamiento de los diferentes tipos de
protecciones de corto circuito.
Tabla 3.2 Porcentaje máximo de la corriente nominal para el
dimensionamiento de protecciones de corto circuito (Tabla NEC®430-152)
. Talrté 430.52 Máxinium Raíing ór SeUíág of.MotorBranth-CirciLH-Sborí-Círcuítanfl Gro
Pereentage of EidJ'-Ltiad Gurrcnt
. . . .' . ~. • ; • • ' . - ' . • . • ' • • ' • ' . • . -EÍéraenfc'. • ; - . • " • - ' • ' • • ' • ' • • ' - ' • . ' • • ' • • " - ' . ' ."••' ; Nbnttra é: ; .(fTírne- Instaníáu,-- Inverné;.• ' • ' . ' -; • ;.IMav.• ' • ' . " •'Delay>' / '.eJjus- Ttip;• • ' Time1.' •;
. Ivuse'1 . Euse1 -Bríraker. Breaker2
Siíi;glé,phasé; ' • ' ; - ; . ' ;• ' ; 300 : ' ; • . ' . • : 175. ' ; " ; • . " . • .800'; . ' ; ' ; • ; 25€-_- .' . '. • ;motoré; ' • : • • ' ; • : • • /. - : • • ;; •': • • " _ ; • : • • | ; - : - • ' _ ; • : - . - / . ' • : • • ! :: : • •
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" • ' . ' :pésÍgrtE-'í>f.'..'.v ".' :..':'_•' ' .;. . • " • ' ' ; . • . . . • ' • " . ' . ; . ; ' • ' .':.. ;[•' '. :.. . - ' • ' ' . ' .;. •• ' . . . ' • : pesigaB. - : ; ; : ' • . " • ; ; . ' • ' . • . ' • ' ; ; . ' • ' . • . ' • : ; ' • ' . • . ' • i : . " • ' . • . ' • '.: '•'-. •'•'.'.'•':•:'.'. •'• ; • • " ', en ergy- .'•;--"- '. • ; • ; • • • '. •• ' • ; • • " • ' . • ; • ; • • ' - " • ;• ; .•". '. • " • ; - • " - ' - • ; • ; • ' • ' • ' . • .' ; '•• '• '. • .
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'' ' ' • ••;•; :':'• -'-I5tí'- :{•'• :'•/- 150.';'- .'• y ;'-'25p; ;';: .'-;y ;i50;y ;•;••; • ; • • . • ; ' • ; - ; • • . •;-;•; '•;. ' / ; • ; • ' ; • ' ';:;y.' ". ' ;• ' ; • • . " • ' . '.'•';.•' • . ' • ' . • ; • ; • ; • ' . ; • ' . - '
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Con base a esta norma, se optó por escoger un disyuntor de caja moldeada
(Con características de tiempo inverso) como protección de corto circuito. El
motor que acciona a la bomba es un motor trifásico tipo jaula de ardilla de
20
construcción de rotor NEMA B (dato del placa del motor), por lo que para el
dimensionamiento de esta protección se utilizó un factor 2.5 así:
52 je 2.5 = 130 [X]
En este caso se escogió un disyuntor marca ABB modelo T4 TDM regulable de
87 a 125 [A], e! mismo que fue ajustado a su valor máximo (125 A).
3.1.13 Selección del contactor de mando
Este contactor se dimensiona para la corriente y voltaje nominales del motor en
este caso la corriente nominal del motor es de 52 amperios. No obstante y
efectos de aumentar la confiabilidad y vida útil, se seleccionó un coritactor de
mayor capacidad, cuyas características se indican a continuación;
Contactor Tripolar categoría AC - 3
Máxima
Corriente
Inductiva
AC-3
600 V
A
95
Rangos de potencia para Motores 30 AC - 3
220
230V
KW
25
380
400V
KW
45
415
KW
45
440V
KW .
45
500V
KW
55
660
69 OV
KW
45
1000V
KW
45
Corriente
de
operación
AC-3
sobre
44 OV
A
95
Contactos
auxiliares
•̂••.• . ]
• • • ; - l ' - ' :
:4• 4.-NO
1
NC
1
Número
de
catálogo
LC1D95
Peso
tb/(Kg)
3.58
d-61)
Figura 3.3 Contactor LC1D95
21
3.1.1.4 Dimensionamiento de la protección de sobrecarga
El relé térmico deberá tener un ajuste máximo del 125% de la corriente
nominal, en concordancia con la norma NEC®430-32.
52x1.25 = 65 [A]
Se escogió entonces el relé térmico LRD 3359 Telemecanique cuya
corriente se ajusta entre 48 y 65 [A].
1.- Perilla de ajuste
2.- Botón de prueba
Revisión de conexión del circuito
Simulación y funcionamiento de ios contactos NO (98-97) y NC(95-96)
3.- Stop (activa el NC y sin activar el NO)
4.- Reset (En caso de disparo del relé térmico).
5.- Indicador de disparo del relé térmico
6.-Cobertor de seguridad de fábrica.
Figura 3.4 Esquema del relé térmico LRD 3359
22
En la siguiente tabla se muestra las especificaciones del relé térmico
seleccionado
Relé Térmico Ciase 10 -3 polos
RANGO
[A]
48-65
Para uso del
contactor LC1
D50 - D95
Número de Catálogo
LRD3359
.
Peso Ib. (Kg.)
1.12(0.510)
Las características de operación se ilustran en la Figura 3.6
'CJáss'TO-
Hoúrs •" . - • .
Mínúties • -.
• . - •
Secónds- '.
- ' •a- .
•4Q"
2G •
.TEJ.
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i~-*>; v2s. . •"*
•.
^1
'.'3
1.- Operación balanceada. Tres fases para estado frío.
2- Operación balanceada. Dos fases para estado frío.
3.- Operación balanceada. Tres fases para estado caliente.
Figura 3.6 Curva características de disparo del LRD3359
23
3.1.1.5 Selección del conductor de fuerza para el tablero de bombas de 40 [HP]
La norma NEC® 430-22 establece que la capacidad de conducción del
conductor no debe ser menor al 125% de [a corriente nominal del motor, en
este caso:
52x1.25 = 65 [A]
Además de este cálculo se debe considerar la norma NEC® 110-14(c) la
misma que establece que para alimentación de circuitos menores a 100[A]
se deben tomar como referencia la columna de 60°C de la Tabla 3.3 (Tabla
NEC®310-16 referente a calibres de conductores de cobre)
Tabla 3.3 (Tabla NEC®310-16)
Sfe¿ AWG or ;kcmil
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24
Por tanto se escogió el cable # 4 AWG cuya capacidad de conducción es de
70 [A]. Además y por razones de seguridad se optó por escoger un nivel de
aislamiento tipo THHN; cuyas características se presentan a continuación:
Alambres y cables de cobre tipo THHN 600V - Especificaciones técnicas
Aislante:
Cloruro de polivinilo (PVC) de 90°C (194°F) resistente a la humedad, no
propaga la llama.
Chaqueta:
Nylon cristal deslizante y resistente a; aceites, gasolina y químicos.
Aplicaciones:
Sistemas de alambrado eléctrico, en edificaciones industriales, conexiones a
tableros de control donde el voltaje no sea superior a 600V, ambientes
secos y una temperatura máxima de servicio de 90°C (194°F). La cubierta
protectora de nylon es resistente a la abrasión y facilita a la introducción en
ductos, tienen alta resistencia a los ácidos, álcalis, agentes químicos,
aceites, gasolina, grasa y llamas.
Voltaje de servicio:
600 voltios.
CONDUCTOR
CALIBRE
AWG
4
#
HILOS
7
SECCIÓN
APROX.
mm2
21.12
DIÁMETRO
APROX.
mm
5.88
PESO
APROX.
Kg/Km
191.5
ESPESOR
DE
AISLAM.
mm
1.02
ESPESOR
CHAQUETA
NYLON
mm
0.15
DIÁMETRO
EXT.
APROX.
mm
8.21
PESO
TOTAL
APROX.
Kg/Km
231.9
CAPACIDAD
DE
CONDUCCIÓN
Amp.
75
25
3.1.2 CIRCUITO PRINCIPAL DEL TABLERO DE BOMBAS DE 100 [HP]
3.1.2.1 Diagrama principal
Tipo de arranque: Arranque utilizando un arrancador suave
R S T
DISYUNTOR 140-200 [A]
Kl150 [A]
KBP150 [A]
—v-\\0 /120 V
DISYUNTOR 10[A] \a
o T'U K r¿ 2
Qll \R 140- 200 [A]
KM1150 [A] .
FlRELÉ TÉRMICO
124 [A]
Q12 \R 140 - 200 [A]
KM2150 [A]
F2RELETERM1CO
124 [A]
Figura 3.7 Circuito de fuerza del tablero de bombas de 100 [HP]
26
Ei primer paso para el dimensionamiento del equipo es obtener la
corriente nominal del motor, valiéndonos nuevamente la Tabla 3.1 (Tabla
NEC® 430-150)
Como se puede apreciar en la Tabla 3.1 para una potencia de 100[HP] y un
voltaje de trabajo de 440 [Vac], la corriente nominal es de 124 [A]; valor que
servirá para dimensionar el arrancador suave, el relé térmico y el alimentador.
3.1.2.2 Arrancador progresivo Altístart 48 (Telemecanique)
El arrancador Altistart 48 es un graduador de voltaje a seis tiristores, que realiza
el arranque y el freno progresivo de motores asincrónicos trifásicos. Integra
funciones de arranque y parada con suavidad, protección del motor y
comunicación con otros automatismos; funciones que responden a las-
aplicaciones más comunes de motores como son: bombas, ventiladores,
compresores, bandas transportadoras entre otras.
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ATS48 . : • - . - . - - : . - . • . - . : . • . • . • . :
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-'A2"B2'C5á' - ' - ' i " V - ; ". By-páss . ; . : • . ; .
Figura 3.8.Sinóptico de potencia del Altistart 48
El arrancador progresivo Altistart 48 es una solución económica que permite:
• Reducir los costos de operación de los motores, disminuyendo
problemas mecánicos y mejorando sus prestaciones.
27
• Reducir las variaciones de la red de alimentación eléctrica, disminuyendo
los picos de corriente y las caídas de tensión en los aiimentadores.
Prestaciones del Arrancador progresivo Altistart48
• Control de par exclusivo de Altístart (patente Scheneider Electric).
• Control del par suministrado al motor durante todo el período de
aceleración y desaceleración (reducción significativa de los golpes de
ariete). . . •
• Facilidad de ajuste de la rampa y del par de arranque.
• Posibilidad de by-pass del arrancador mediante un contactor al final del
arranque con el mantenimiento de fas protecciones electrónicas
(función de by-pass).
• Amplia tolerancia de frecuencia para las alimentaciones con grupo
electrógeno.
• Integración de protección térmica del motor.
• Supervisión del tiempo de arranque.
• Protección contra sub-cargas y sobreintensidades en régimen
permanente.
• Visualización de las magnitudes eléctricas, estado de la carga y tiempo
de funcionamiento.
• Posee 3 salidas de relé, 1 salida analógica, 2 salidas lógicas y 4
entradas lógicas.
28
Características de funcionamiento
•Mdi
O 0,25 0,5 0,75 1
Figura 3.9 Características de corriente y par utilizando un arrancador suave
Las curvas Wíd e Id representan el arranque de un motor asincrono en modo
directo en la red. La curva Mdl indica la envolvente del par disponible con un
Altistart 48, que depende de la corriente de limitación ILt. La progresividad del
arranque se obtiene medíante e! control del par motor en el interior de esta
envolvente. Mr: par resistente, que siempre debe ser inferior al par Md1.
Selección del arrancador
Para seleccionar un arrancador se debe especificar el tipo de servicio, es decir
la aplicación, la casa Telemecanique especifica 2 tipos de servicios los mismos
que se explican a continuación;
• Un servicio de motor S1 corresponde a un arranque seguido de un
funcionamiento con carga constante que permite alcanzar el equilibrio
térmico.
• Un servicio de motor S4 corresponde a un ciclo que incluye un arranque,
un funcionamiento con carga constante y un tiempo de reposo. Este ciclo
se caracteriza por un factor de marcha.
El Aítistart 48 debe elegirse en función del tipo de aplicación "estándar* o
"severa" y de la potencia nominal del motor. Las aplicaciones "estándar o
29
"severas" definen los valores límites de corriente y de ciclo para los servicios de
motor S1 yS4.
Aplicación estándar
Ejemplo: bomba centrífuga.
En aplicación estándar, el Altistart 48 está dimensionado para responder a:
• En servicio S1: un arranque a 4 In durante 23 segundos o un arranque a
3 In durante 46 segundos, partiendo del estado frío.
• En servicio S4: un factor de marcha del 50% y 10 arranques por hora,
con 3 In durante 23 segundos o 4 In durante 12 segundos, o bien un ciclo
térmicamente equivalente. En este caso, la protección térmica del motor
debe ajustarse en la clase de protección 10.
Conexión del arrancador
En la Figura 3.10 se presenta la conexión utilizada para el arrancador del motor,
y que en este caso fue la conexión Y, ya que el voltaje disponible es de 440 [V],
los voltajes de trabajo del motor son 220/460 [V] y no existe ningún tipo de
inconveniente al realizar esta conexión.
Fig. 3.10 Conexión en Y del arrancador al motor
Se conoce que la corriente nominal del motor es 124 [A] ,que se trata de una
aplicación estándar y que su potencia es de 100[HP) equivalente a 74.6 [KW];
30
partiendo de esto y haciendo uso de la Tabla 3.4, se selecciona e! arrancador
suave.
Tabla 3.4 Aplicación estándar, arrancador en línea (conexión Y)
440
V
KW
55
75
90
110
Corriente
Nominal
(IcL)
A
110
140
170
210
Corriente ajuste de
fábrica
A
96
124
156
180
Potencia
disipada con
carga nominal
KW
322
391
479
580
Referencia
ATS48C11Y
. ATS48C14Y
ATS48C17Y
ATS48C21Y
Peso
Kg8.3
12.4
12.4
18.2
Para un voltaje de 440[V] y una potencia de 75[KW] « 100[HP] el modelo ATS
48C14Y se ajusta a la presente aplicación; sin embargo, muchas veces se hace
necesario sobredimensíonar el arrancador, ya que no se conoce con certeza en
cuanto se incrementará la corriente para que el arrancador pueda vencer la
inercia de la carga. Por este motivo se escogió un modelo superior, el
ATS48C17Y.
Figura 3.11 Esquema de! arrancador ATS 48C17Y
31
' " . ' • ' • ' ' ' . ' • ' • " . • • . . ' . • • ' . ' . - ' • ' - . ' - • " - ' ' . ' ' - • ' • ' ' ' . ' • • ' • ' ' . .' . • ' • "8 £:'•' 'íi*g.' JS-ü . • ' - ' ̂ " '̂ -
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r~.' •• . w - < •' •'• O-' • ' c.
5::
32
Los tres disyuntores citados anteriormente son de marca ABB del tipo regulable
modelo T4 TMD,
En consideración a que solo un motor funcionará a la vez, los contactores K1,
KM1, KM2 y KBP se deberán dimensionar para fa misma corriente y voltaje; es
decir, 124 A y 440 V, en la categoría AC3.
Para este proyecto se utilizaron contactores Telemecanique LC1D150 por
recomendación del fabricante, cuyas características se presentan a
continuación:
Máxima
Corriente
Inductiva
AC-3
600 V
A
150
. .Rangos de potencia para Motores 30 AC-3
220
230V
KW
40
380
400V
KW
75
415
KW
80
440V
KW
80
500V
KW
90
660
690V
KW
100
1000V
KW
90 .
• Corriente
de
operación
AC-3
sobre
440V
A
150
Contactos
auxiliares
*• - • : ]
:--'-T::--:f-- • • / • • . [ . • •
NO
1
NC
1
Número
de
catálogo
LC1D150
Peso
lb/(Kg)
5.42
(2.44)
Figura 3.13 Contactor LC1D150
Para los relés térmicos (Figura 3.14) de protección de sobre carga, se
especificó el ajuste máximo del 125% corriente nominal en concordancia con la
norma NEC®430-32.
124*1.25 = 1551X1
33
Para el caso concreto, se escogió el relé térmico Telemecanique LRD 4369
cuya corriente se ajusta entre 110 y 140 [A], Si bien esta protección no es
necesaria, se la colocó por motivos de seguridad ya que el arrancador se
encarga de sensar la corriente del motor a cada momento, y en caso de
detectar sobre carga desconecta inmediatamente al motor de la alimentación
trifásica
Figura 3.14 Relé térmico LRD 4369
A continuación se muestra las especificaciones del relé térmico seleccionado:
Relé Térmico Clase 10 - 3 polos
RANGO
[A]
110-140 -
Para uso del
contactor LC1
D150
Número de Catálogo
LRD 4369
Peso Ib. (Kg)
1.98(0.90)
3.1.2.4 Funcionamiento del Arrancador ATS48 CITY
El ALTÍSTART48 C17Y posee cuatro entradas lógicas de las cuales, dos están
reservadas para las órdenes de marcha y paro (Run y Stop) que se pueden dar
en forma de contactos mantenidos o en forma de contactos por impulso.
Mando 2 Hilos .- La marcha y el paro se controlan mediante una sola
entrada lógica, el estado uno lógico controla la marcha y el estado cero
lógico la parada, en esta configuración la señal de control'entra a los
bornes RUN y de STOP.
34
• Mando 3 Hilos ._ La marcha y el paro se controlan mediante dos
entradas lógicas diferentes. La parada se obtiene mediante un estado
cero lógico en la entrada STOP, el Impulso en la entrada RUN (da la
orden de marcha) se memoriza hasta la apertura de entrada STOP.
3.1.2.4.1 By-Pass del arrancador por medio de un contactor
El arrancador puede ser puenteado por un contactor al final del periodo del
arranque (limitación de la disipación térmica emitida por el arrancador). Por
medio del arrancador se puede controlar el contactor de by~pass (Relé de final
de arranque) y las medidas de corriente y las protecciones siguen activas
cuando el arrancador es puenteado.
3.1.2.4.2 Relé de final de arranque R2
Este es un relé no configurable, que controla el contactor de by-pass del
arrancador suave. Se activa cuando e! motor termina de arrancar, este se
desactiva en la petición de parada o por falla.
3.13 ACOMETIDA DESDE EL TABLERO DE DISTRIBUCIÓN PRINCIPAL
AL CUARTO DE BOMBAS DE 100 [HP]
En la licitación del proyecto se solicitó una acometida trifásica de 2 conductores
2/0 TTU AWG por fase y 2 conductores 2/0 TTU AWG para el neutro, se colocó
los mismos empezando en el tablero de distribución y terminando en el tablero
de control de fas bombas de 100 [HP] usando tubería PVC de 4 pulgadas a
través de todo el trayecto, éste trayecto es de alrededor de 150 metros de
longitud.
A continuación se describe las características y aplicaciones del cable utilizado
para la acometida . .
35
Cables de cobre tipo TTU - 2000V - 75°C - Especificaciones técnicas
Aislante:
Polietileno natural 75°C (167°F).
Chaqueta:
PVC de 75°C (167°F), Resistente a la humedad, no propaga llama.
Aplicaciones:
Distribución y fuerza, instalaciones aéreas en ductos, tuberías o directamente
enterradas, en lugares secos o húmedos donde la temperatura de exceda de
75°C(167°F).
Voltaje de servicio:
2000 voltios.
Construcción
Conductor de cobre aislado con una capa de polietileno natural y sobre ésta
colocada una chaqueta de PVC negro.
CONDUCTOR
CALIBRE
AWG
2/0
#
HILOS
19
SECCIÓN
APROX.
• mm3
67.35
DIÁMETRO
APROX.
mm
10.65
PESO
APROX,
Kg/Km
610.72
ESPESOR
DE
A
ISLAM.
Mm
1.65
DIÁMETRO
SOBRE
AISLAM.
mm
13.95
ESPESOR
CHAQUETA
mm
1.14
DIÁMETRO
EXT.
APROX.
mm
16.23
PESO
TOTAL
APROX.
Kg/km
751.48
CAPACIDAD
CONDUCCIÓN
*
Amp,
175
*,
Amp.
265
* Capacidad de conducción no más de 3 conductores en Conduit, bandeja o cable
directamente enterrado, basado en una temperatura ambiente 30°C (86°F).
Capacidad de conducción para un conductor en aire libre, a una temperatura de 30°C
(86°F), ' ' .
A continuación se muestra el plano de la Estación de Bombeo, aquí se muestra
el recorrido de la acometida trifásica así como también los pozos de revisión
existentes.
36
3.1.
3.1
Pla
no d
e la
Pla
nta
de P
otab
iliza
ción
RIO
37
3.2 DISEÑO DEL SISTEMA DE CONTROL
3.2.1 EL PLC COMO DISPOSITIVO PRINCIPAL DE CONTROL
En este proyecto se utilizan tres controladores lógicos programables como
elementos principales de control. Un PLC controla las dos bombas de 40 [HP].
Para el control de las bombas de 100 [HP] se utilizan los otros dos de la
siguiente manera: el PLC 1 hace de Maestro y solicita datos al PLC 2 - Esclavo
(instalado en la Estación de Distribución ubicada a dos kilómetros de la Planta
de Potabilización). En base a los datos recogidos del PLC Esclavo y e! estado
del tanque de reserva de la Estación de Potabilización, se realiza el control de
las dos bombas de 100 [HP]. Cabe señalar que el PLC Maestro es el encargado
de ejecutar todo el programa de control; es decir, gobierna al arrancador suave,
contactores, luces de señalización y alarma.
3.2.1.1 Requerimientos mínimos del sistema
Previo a la selección del PLC, se determinaron ciertos requerimientos mínimos•
que debe satisfacer éste dispositivo de control que básicamente están en
función del número de entradas / salidas, requerimientos de comunicación y
capacidad de memoria.
+> Tablero de bombas de 40 [HP]
Motores a controlar
Tipo de arranque
Número de contactores principales
Salidas de señalización y alarma
Señales de entrada locales
Señales de entrada remotas
Puertos de comunicación
2
Directo
2
9
11
Ninguna
Un puerto
comunicación
medida PM500
RS485 para
con la central de
38
En base a los requerimientos se eligió el PLC Twido Telernecanique
TWDLCAA24DRF, cuyas características técnicas se describen a continuación:
Tipo de cohtroládpr ilustración
Control ador compacto ;de 24 E/S;:. - . . . '. • .- 14 entradas digitales y" 10 .salidas; de.
• ; S.poténcíómetros analógicos' ;"/•^.1/püertQ/s•ér^el'tntegraciQ'•l' " ' . Y - ' Y -• A stot pa'ra- un puerto' sene adicional:
• » . Acepta hasita "4 'módulos de; E/S. de .• : • .••.ampliación: • . ' . : . ' • ' . ; . ' .': . '• ' .;. '• ' : • ' • " . ; . • • : - ' ; ' • ; . • • : •"'• \Admííehastá 2 rnódulosdelnterfase-
: * Acepta uh-cartucho:opcipnal. (dé reloj •. -de tiempo' real o cíe. merriória [sóto-.32 .'..
'••; .' ÁC6pfeün-rnadú(d_ d©' monitor 'dé; -; • ..operación opcional ; . - - ; . . ' : • ' / - . . . ' ;: . ' - . • . :
.;T\VDLCAA24,DRFTWOLODA24DRF
La Figura 3.15 características principales del PLC TWDLCAA24DRF.
Figura 3.16 PLC TWDLCAA24DRF
Etiqueta
1
2
3
Descripción
Orificio de montaje
Cubierta de Terminal
Puerto de acceso
39
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
Cubierta extraíble del monitor de operación
Conector de ampliación para módulos adicionales
Termínales de potencia del sensor
Puerto serie 1
Potenciómetros analógicos (la 16DRF disponen uno)
Conector de puerto serie 2
Terminales de fuente de alimentación de 100. a 240 VCA
Conector de cartuchos
Terminales de entrada
Indicadores de LED
Terminales de salida
• Características Ambientales
TWDLCAA24DRF
Temperatura
Temperatura
Inmunidad a
de funcionamiento
de Almacenamiento
la corrosión
Altitud
Peso
Temperatura ambiente de
entre 0 y 55 ° C
funcionamiento
De -25 ° C a + 70 ° C
Libre de gases relativos
Funcionamiento: de 0 a 2000
Transporte. De 0 a 3000 m
m
305 g.
• Características Eléctricas
TWDLCAA24DRF
Tensión de red nominal
Rango de tensión Permitido ,
Frecuencia de alimentación
nominal
Corriente de entrada máxima
De 100 a 240 VCA
De 85 a 264 VCA
50/60 Hz (de 47 a 63 Hz)
0.45 A (85 VCA)
Consumo máximo de
alimentación
40
40 VA (264 VCA),
33VA(100VCA)
El consumo de alimentación de este
controlador y de sus cuatro módulos de E/S
incluye 250 mA para la alimentación de
sensores.
interrupción momentánea de
alimentación permitida
20 ms (en las entradas y salidas establecidas)
Conductor de puesta a tierra 16AWG(1.30mm2)
22 AWG (0.33 mm^) a 18 AWG (0.82 mrrf)Conductor de la fuente de
alimentación
Efecto de una conexión de
fuente- ' .de alimentación
incorrecta
Polaridad inversa: funcionamiento normal
Tensión o frecuencia incorrectas: pueden
producir daños permanentes.
Conexión de conductor incorrecta: pueden
producirse daños permanentes
Características de ías entradas
TWDLCAA24DRF
Puntos de entrada
Tensión de entrada
nominal
Rango de tensión de
entrada
Corriente de entrada
nomina!
Impedancia de entrada
Aislamiento
14 puntos en una línea común
Señal de entrada de común positivo / negativo de 24
VCC
De 20,4 a 28,8 VCC '
10 e 11: 11 mA
12 a 113: 7 mA/ punto (24 VCC)
10 e 11: 2.1 KO
¡2a 113:3.4 KQ
Entre los terminales de entradas: no aislado
Circuito interno: fotoacoplador aislado
41
Efecto de una conexión
de entrada incorrecta
Longitud de! cable
Se. pueden conectar señales de entrada tanto de
común negativo como positivo, pero si se aplica una
entrada que supere el valor terminal puede provocar
daños permanentes
3 m para cumplir la inmunidad electromagnética
Características de salidas de relé
TWDLCAA24DRF
Puntos de salida
Puntos de salida común: COMO
Puntos de salida común; COM1
Puntos de salida común: COM2
Puntos de salida común: COM3
Corriente máxima de carga
Vida útil eléctrica
Vida útil mecánica
10 salidas
4 contactos NO
4 contactos NO
1 contactos NO
1 contactos NO
2 A por salida
8 A por línea común
Mínimo de 100000 operaciones
nominal de 1800 operaciones /h)
Mínimo de 20.000.000 operaciones
nominal de 1800 operaciones /h)
Circuito interno: fotoacoplador aislado
(carga
(carga
Debido a los requerimiento del sistema, se utilizó un módulo de expansión de 8
salidas digitales, ya que el PLC base sólo posee 10 salidas; se utilizó el módulo
Telemecanique TWDRA8RT Figura 3.17 el cual posee 8 salidas tipo relé.
42
Figura 3.17 Modulo de salidas digitales TWDRA8RT
Puertos de comunicación
Tabla de módulos de comunicación adicionales para TWDLCAA24DRF
Puerto de
comunicación
Normas
Velocidad máxima
en baudios
Comunicación
Modbus (RTU
master / slave)
Comunicación
ASCII
Puerto 1 (RS485)
RS485
Conexión a PC:
19200bps
Conexión remota:
38400 bps
Posible
Posible
Puerto 2 (RS232C)
Adaptador de
comunicación:
TWDNAC232D
RS232
19200
Posible
Posible
Puerto 2 (RS485)
Adaptador de
comunicación:
TWDNAC485D
TWDNAC485T
RS485
Conexión a PC:
1 9200 bps
Conexión remota:
38400 bps
Posible
Posible
43
Comunicación
remota
Longitud máxima
del cable
Separación
potencial entre el
circuito interno y el
puerto de
comunicación
Comunicación a
través de la línea
telefónica
7 conexiones
posibles
Distancia máxima
entre controlador
base y controlador
remoto 200 m
No aislado
Posible solo se
puede conectaran
Módem de
recepción
Imposible
Distancia máxima
entre controlador
base y controlador
remoto 1 0 m
No aislado
Imposible
7 conexiones
posibles
Distancia máxima
entre controlador
base y controlador
remoto 200 m
No aislado
Imposible
Para el sistema implementado en el control de las bombas de 40 [HP], se utilizó
el puerto dos para realizar la comunicación entre el PLC y una central de
medida digital (PM500), que requiere comunicación RS485. Para este efecto, se
agregó el módulo de comunicación TWDAC485T en el puerto 2 del PLC
PLC
PM500
AB
GND
000"X B SG
44
Numero
1
2
Parte
Puerto serie 2
Conector
Descripción
Añade un puerto serie
RS485
Conecta con ei conector
del puerto 2 de
ampliación del PLC.
Bornera
Pin
A
B
SG
Opción
RS485
A(+)
B(-)
0 V
Figura 3,18 Modulo de comunicación TWDAC485T
Tablero de bombas de 100 [HP]
Motores a controlarTipo de arranque
Número de contactores principalesSalidas de señalización y alarmaSeñales de controlSeñales de entrada localesSeñales de entrada remotas
Puertos de comunicación
2Electrónico utilizando unarrancador suave492131 vía RS232 proveniente del radioenlace* Un puerto RS485 paracomunicación con la central demedida PM500.
Un puerto RS232 paracomunicación con el sistema deradio enlace.
En este caso se necesitan 13 entradas y 15 salidas, por lo que se escogió el
PLC Telernecanique TWDLCAA24DRF cuyas características fueron descritas
45
anteriormente. Además en el diseño de este sistema se utilizó el PLC
TWDLCAA16DRF para poder sensar el nivel del tanque de almacenamiento y
distribución ubicado a 2 Km. de la estación de Potabilización. Este PLC sirve
como Slave en el sistema de radio enlace, almacena datos en la memoria que
luego son leídos desde el PLC Master (TWDLCAA24DRF sistema de bombas
delOOHP).
Para el sistema ¡mplementado en las bombas de 100 HP se utilizan dos puertos
de comunicación. El puerto 1 se comunica con el PM500 mediante protocolo
Modbus con interfase estándar RS485. El segundo puerto se utiliza para la
comunicación con el radio por medio de la interfase estándar RS232, es por
esto que se debe colocar un módulo adicional de comunicación TWDNAC232D.'
PM500
Numero
1
Parte
Puerto serie 2
Descripción
Añade un puerto serie
RS232 ( Conector tipo
Mini DIN para la
conexión de la interfase
estándar RS 232)
46
Conectar Conecta con el conectar
del puerto 2 de
ampliación
Figura 3.19 Módulo de expansión TWD NAC232D
A continuación se muestran las características generales del PLC Twido
TWDLCAA16DRF.
GontróJador compacto de 16 ;E/S: ';'• y.:;-• .9.entradas digitales y 7 salidas'de.-rélé•••':1 poíeñciómetro;:áaalógícó.; . ' . ' . . . . . ' • . .• '. ;í puerto serié integrado '.'.''::-'-.:; ••": '.'.
.«.'-• 1 slot para-un-puertoserie, adicional .'•;« . Acepta un .cartucho opcíonai:(de. réíoj
:;. .• [ de., ti'émpo real q de rriemoHa. [
'•'- .Acepta un'.móduío de.monitor:de.-/-; •'•;.• ' . ' y operación.opctonai. •;.•;.•.'-'.' •;.•;.•,'-'.' •.'.•;,•.'•'.' •.'.•;
• Características Eléctricas
TWDLCAA16DRF
Tensión de red nominal
Rango de tensión Permitido
Frecuencia de alimentación
nominal
Corriente de entrada máxima
Consumo máximo de
alimentación
De 100 a 240 VCA
De 85 a 264 VCA
50/60 Hz (de 47 a 63 Hz)
0.30 A (85 VCA)
31 VA (264 VCA),
22 VA (100 VCA)
El consumo de alimentación
controlador incluye 250 mA
alimentación de sensores.
de este
para la
Interrupción momentánea de
alimentación permitida
47
20 ms (en las entradas y salidas establecidas)
Conductor de puesta a tierra 16AWG(1.30mmz)
Conductor de la fuente de
alimentación
22 AWG (0.33 mnr) a 18 AWG (0.82 mrrr)
Efecto de una conexión de
fuente de aumentación
incorrecta
Polaridad inversa: funcionamiento normal
Tensión o frecuencia incorrectas; pueden
producir daños permanentes.
Conexión de conductor incorrecta: pueden
producir daños permanentes
• Características de las entradas
TWDLCAA16DRF
Puntos de entrada
Tensión de entrada
nominal
Rango de tensión de
entrada
Corriente de entrada
nominal
Impedancia de entrada
Aislamiento
Efecto de una conexión
de entrada incorrecta
Longitud del cable
9 puntos en una línea común
Señal de entrada de común positivo / negativo de
VCC
24
De 20,4 a 28,8 VCC
I0el1: 11 mA
12 a 113: 7 mA/ punto (24 VCC)
10 e 11: 2.1 KQ
12 a 113: 3.4 KQ
Entre los terminales de entradas: no aislado
Circuito interno: fotoacoplador aislado
Se pueden conectar señales de entrada tanto de
común negativo como positivo, pero si se aplica una
entrada que supere el valor terminal puede provocar
daños permanentes
3 m para cumplir [a inmunidad electromagnética
Características de salidas de relé
48
TWDLCAA16DRF
Puntos de salida
Puntos de salida común: COMO
Puntos de salida común: COM1
Puntos de salida común: COM2
Corriente máxima de carga
Vida útií eléctrica
Vida útil mecánica
7 salidas
4 contactos NO
2 contactos NO
1 contactos NO
2 A por salida
8 A por línea común
Mínimo de 100000 operaciones
nominal de 1800 operaciones /h)
Mínimo de 20.000.000 operaciones
nominal de 1800 operaciones /h)
Circuito interno: fotoacoplador aislado
(carga
(carga
• Características Ambientales
TWDLCAA16DRF
Temperatura
Temperatura
Inmunidad a
de funcionamiento
de Almacenamiento
la corrosión
Altitud
Peso
Temperatura ambienten
entre 0 y 55 ° C
funcionamiento
De -25 ° C a + 70 ° C
Libre de gases relativos
Funcionamiento: de 0 a 2000
Transporte. De 0 a 3000 m
m
250 g.
Puertos de comunicación
49
Puerto de
comunicación
Normas
Velocidad máxima
en baudios
Comunicación
Modbus (RTU
master/slave)
Comunicación
ASCI!
Comunicación
remota
Longitud máxima
del cable
Separación
potencial entre el
circuito interno y el
puerto de
comunicación
Puerto 1 (RS485)
RS485
Conexión a PC:
19200 bps
Conexión remota:
38400 bps
Posible
Posible
7 conexiones
posibles
Distancia máxima
entre controiador
base y controiador
remoto 200 m
No aislado
Puerto 2 (RS232C)Adaptador de
comunicación:
TWDNAC232D
RS232
19200
Posible
Posible
Imposible
Distancia máxima
entre controlador
base y controlador
remoto 1 0 m
No aislado
Puerto 2 (RS485)
Adaptador de
comunicación:
TWDNAC485D
TWDNAC485T
RS485
Conexión a PC:
19200 bps
Conexión remota:
38400 bps
Posible
Posible
7 conexiones
posibles
Distancia máxima
entre controlador
base y controiador
remoto 200 m
No aislado
50
Comunicación a
través de [a línea
telefónica
Posible soio se
puede conectar un
Módem de
recepción
Imposible imposible
3.2.2 CONTROL DE BOMBAS DE 40 [HP]
3.2.2.1 Coadiciones de operación
Las bombas de 40 [HP] tienen como función captar el agua del río Coca, el
sistema permite el accionamiento de una sola bomba a la vez, posee dos
modos de funcionamiento: manual y automático escogidos mediante un selector
de tres posiciones. El PLC será el encargado de accionar a las bombas así
como también leer continuamente valores de corriente y voltaje entregados por
la central de medida PM500.
Independientemente del modo de funcionamiento el sistema debe medir
continuamente el voltaje de alimentación y la corriente, y deberá reconocer los
siguientes tipos de falla:
• Sobrevoltaje .
• Sobrecogiente
• Falta de fase
• Disparo de! relé térmico del motor
Ante cualquiera de estos eventos se detendrá a la bomba en caso que esté
operando, mientras que si está, en reposo no se permitira.su accionamiento
hasta que la falla sea despejada; el tablero posee 4 luces indicadoras de color
amarillo las mismas que sirven para mostrar que se produjo una falla en el
sistema (sobrevoltaje, sobrecorriente, falta de fase o disparo del relé térmico del
motor), para apagar las luces indicadoras de falla existe un pulsador en el
tablero, el sistema al estar midiendo continuamente valores de voltaje y
corriente permitirá que las luces queden apagadas luego de presionar el
pulsador respectivo y además comprobar que existan condiciones normales de
voltaje y corriente, en caso de disparo del relé térmico del motor el operador
51
necesariamente deberá reiniciar al relé térmico ubicado dentro del tablero y
presionar el pulsador que permite apagar las luces de falla.
Para notificar a los operadores de la planta que se produjo una falla el tablero
posee una sirena ia misma que puede ser apagada mediante un pulsador
ubicado en la puerta del tablero de control.
Las condiciones bajo las cuales funcionan las alarmas y la forma de despejarlas
se explica a continuación:
o Sobrevoltaje.- este indicador se encenderá cuando se detecte un valor
mayor a 458 [V] entre líneas.
o Sobrecorriente.- este indicador se encenderá cuando se detecte un valor
mayor a 58 [A] amperios en la línea.-
o Falta de Fase.- este indicador se encenderá cuando se detecte un valor
menor a 385 [V] entre líneas.
o Disparo del Relé Térmico.- este indicador se encenderá cuando se
dispare el relé térmico conectado al motor debido a una sobrecarga
o Botón Apagar Sirena.- después que se ha detectado cualquiera de las
fallas anteriores, e! PLC detiene cualquiera de las bombas en
funcionamiento y además encenderá la sirena de alarma, luego de lo
cual el operador deberá silenciar la sirena con el botón respectivo.
o Botón Apagar Alarmas.- este botón permite reconocer la falla ocurrida
apagando así la luz respectiva.
o Botón Paro de Emergencia.- Por cualquier emergencia, al pulsar este
botón se dará la orden de parar todo lo que esté funcionando en ese
momento, quitando así toda la aumentación del circuito de potencia. Por
razones de seguridad, este pulsador funciona como un interruptor,
cuando se encuentra en la posición activa por medio de hardware se
desconecta la alimentación de entradas y salidas; y además da una
señal al PLC para que se pueda reconocer como señal de parada. Para
52
que el sistema vuelva a funcionar este botón tiene necesariamente que
regresar a su estado de reposo.
En modo manual el operador será el encargado de accionar y detener
cualquiera de las dos bombas en cualquier momento, para ello el tablero de
control posee 4 pulsadores (marcha bomba 1, paro bomba 1, marcha bomba 2,
paro bomba 2) con sus respectivas luces indicadoras, de color verde para la
marcha y rojo para e! paro.
En modo automático las dos bombas funcionan alternadamente cada 12 horas,
al transcurrir este tiempo ia bomba se detiene, el sistema espera 10 segundos y
acciona la otra bomba; y alternadamente el proceso se repite. Para accionar las
bombas en este modo basta colocar el selector en modo automático y la bomba
# 1 comenzará su funcionamiento y alternara su operación con la bomba # 2
cada 12 horas.
3.2.2.2 Programa de control
El programa de control que contiene ia lógica de operación de éstas bombas
fue desarrollado mediante el software TwidoSoft V2.0 requerido para la
programación del PLC Twido de Telemecanique. Éste programa de control,
realizado en el lenguaje Ladderse incluye en el Anexo 1.
3.2.2.3 Descripción de entradas / salidas y direccionamiento en la memoria del
PLC
En las tablas que se presentan a continuación se realiza una descripción
detallada de las entradas y salidas del sistema impiementado.
Entradas
Automático
Manual
Marchabomba 1
Dirección(PLC)
IO.O
10.1 .
I0.2
Descripción
Estado del selector que activa el modoautomáticoEstado de! selector que activa el modomanualPulsador (NO) que acciona la bomba 1
53
Paro bomba1
Térmicobomba 1Marchabomba 2
Paro bomba2
Térmicobomba 2
Reset Luces
ApagarSirena
Emergencia
I0.3
I0.4
10.5
I0.6
I0.7
I0.8
10.9
10.10
Pulsador (NC) que detiene la bomba 1
Contacto (NC) de! relé térmico de la bomba 1
Pulsador (NO) que acciona ia bomba 2
Pulsador (NC) que detiene la bomba 2
Contacto (NC) del relé térmico de la bomba 2
Pulsador (NO) que desactiva las luces dealarmaPulsador (NO) que desactiva la sirena dealarmaPulsador (NC) que corta la energía de lasentradas y salidas del PLC en caso deemergencia, deshabilitando así el circuito defuerza.
Salidas
KM1
Luz marchabomba 1Luz parobomba 1Sirena
KM2
Luz marchabomba 2Luz parobomba 2
Sobre Voltaje
SobreCorriente
Falla de Fase
Error Térmico
Error deComunicación
Dirección(PLC)oo.o
O0.1
O0.2
O0.3
O0.4
O0.5
O0.6
O1.0
O1.1
.O1.2
O1.3
O1.7
Descripción
Activa el contactor KM1
Indicador de funcionamiento del motor 1
Indicador de estado no activo del motor 1
Salida de sirena que indica una falla en elsistema
Activa el contactor KM2
Indicador de funcionamiento del motor 2
Indicador de estado no activo del motor 2
Indicador de sobre voltaje del sistema
Indicador de sobre corriente del sistema
Indicador de falla de fase del sistema
Indicador del disparo del relé térmico delmotor en funcionamientoSalida que indica el error de comunicaciónModbus entre PLC y la central de medida(PM500)
54
3.2.2.4 Diagramas de conexión de entradas y salidas
El PLC Twido permite realizar dos tipos de conexiones para las entradas,
común negativo y común positivo, siendo esta última forma de conexión la que
se utilizó para conectar todas las entradas utilizadas es decir: pulsadores y
contactos.
Para protección de todas las entradas y salidas del PLC se utilizó un disyuntor
de 10 [A] marca Merlín Gerin.
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