Always Leading The Pack: Laboratorio De Automatización

Always leading the pack UNIDAD CONTROL DE PROCESO Y TRANSDUCTORES DL 2314

Laboratorio de Automatización

DL 2314

Página blanca

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

II

DL 2314

INDICE

Unidad Didáctica 1

Sensor de nivel

Pag.

1

Unidad Didáctica 2

Características del motor de la bomba

Pag.

7

Unidad Didáctica 3

Características de la bomba

Pag.

13

Unidad Didáctica 4

Características del proceso estatico

Pag.

19

Unidad Didáctica 5

Constante de tiempo del proceso

Pag.

25

Unidad Didáctica 6

Control ON-OFF del nivel

Pag.

31

Unidad Didáctica 7

Control ON-OFF del nivel con "SOL VALVE"

Pag.

39

Unidad Didáctica 8

Control ON-OFF del nivel con "FLOAT SWITCH"

Pag.

47

Unidad Didáctica 9

Control proporcional del nivel con anillo cerrado

Pag.

53

Unidad Didáctica 10

Control proporcional-integral del nivel con anillo cerrado

Pag.

61

Unidad Didáctica 11

Control proporcional-derivativo del nivel con anillo cerrado

Pag.

69

Unidad Didáctica 12

Control proporcional-integral-derivativo del nivel con anillo cerrado

Pag.

77

Unidad Didáctica 13

Sensor de capacidad

Pag.

83

Unidad Didáctica 14

Control proporcional de la capacidad con anillo cerrado

Pag.

91

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

III

DL 2314

Unidad Didáctica 15

Control proporcional-integral de la capacidad con anillo cerrado

Pag.

97

Control proporcional-derivativo de la capacidad con anillo cerrado

Pag.

103

Control proporcional-integral-derivativo de la capacidad con anillo cerrado

Pag.

109

Unidad Didáctica 18

Sensor de temperatura

Pag.

115

Unidad Didáctica 19

Medida de las caracter ísticas del calentador

Pag.

121

Unidad Didáctica 20

Control ON-OFF de la temperatura

Pag.

129

Unidad Didáctica 21

Control proporcional de la temperatura con anillo cerrado

Pag.

137

Unidad Didáctica 22

Control proporcional-integral de la temperatura con anillo cerrado

Pag.

143

Control proporcional-derivativo de la temperatura con anillo cerrado

Pag.

151

Control proporcional-integral-derivativo de la temperatura con anillo cerrado

Pag.

159

Unidad Didáctica 25

Sensor de presión

Pag.

165

Unidad Didáctica 26

Sensor de presión como sensor de nivel

Pag.

171

Unidad Didáctica 27

Control ON-OFF del nivel con sensor de presión

Pag.

177

Unidad Didáctica 16

Unidad Didáctica 17

Unidad Didáctica 23

Unidad Didáctica 24

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

IV

DL 2314

Unidad Didáctica 28

Sensor de PH

Pag.

185

Unidad Didáctica 29

Medida de las caracter ísticas de la sonda PH

Pag.

191

Unidad Didáctica 30

Control ON-OFF del PH

Pag.

197

Unidad Didáctica 31

Control proporcional del PH con anillo cerrado

Pag.

205

Unidad Didáctica 32

Control proporcional-integral del PH con anillo cerrado

Pag.

211

Unidad Didáctica 33

Control proporcional-derivativo del PH con anillo cerrado

Pag.

217

Unidad Didáctica 34

Control proporcional-integral-derivativo del PH con anillo cerrado

Pag.

223

Kit PH

Pag.

229

Anexo A

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

V

DL 2314

Página blanca

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

VI

DL 2314

UNIDAD

DIDACTICA

1

SENSOR DE NIVEL

❏

OBJETIVOS :

- Determinar las características del transformador diferencial como transductor de posición.

❏

PRERREQUISITOS :

- Conocimientos de las principales magnitudes físicas. - Definición de señal analógico. - Principio de funcionamiento del transformador diferencial.

❏

METODOLOGIA :

- Descubrimiento guiado.

❏

INSTRUMENTOS OPERATIVOS : - DL 2314 - Multímetro digital - Conjunto de cables.

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

1

DL 2314

Página blanca

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

2

DL 2314

RECORRIDO

DIDACTICO

QUE DEBE HACER EL PROFESOR Después de haberse asegurado que se conocen los prerrequisitos. entrega a los alumnos la Ficha 1.1 que representa el conjunto de cables del sensor de nivel con la respectiva interface (fig. 1.1 y fig. 1.2) y prepara el panel de simulación del proceso de la siguiente manera: ➢ DELIVERY VALVE

completamente abierta (rotación de la manivela en sentido antihorario).

➢ MOTOR VALVE

completamente abierta (rotación angular = 0°).

➢ SOL VALVE

abierta (ON) con el uso del interface ON-OFF DRIVER.

➢ MAN VALVE

completamente abierta (rotación en sentido antihorario de la manivela).

➢ DRAIN VALVE

completamente cerrada (rotación en sentido horario de la manivela).

➢ NEEDLE VALVE

completamente cerrada (rotación en sentido horario de la manivela).

➢ AIR VALVE

completamente abierta (rotación en sentido antihorario de la manivela).

➢ Nivel de agua en el depósito (PROCESS TANK) 6 cm.

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

3

DL 2314 QUE TIENEN QUE HACER LOS ALUMNOS Deben: 1) Conectar, mediante los cables, el casquillo 1 del Sensor de Nivel al casquillo 1 de la correspondiente interface y el casquillo 2 al casquillo 2 (ficha 1.1 fig. 1.1). 2) Introducir un terminal del voltímetro digital, preparado en corriente continua, en el casquillo 13 del Interface de Nivel y el otro en el casquillo de masa (ficha 1.1 fig. 1.1). 3) Conectar el casquillo 18 del LINEAR DRIVER al casquillo del SET POINT 1, el casquillo 19 al 19 y el casquillo 20 al 20 (ficha 1.1 fig. 1.2). 4) Apretar el interruptor general (ON). 5) Poner en marcha la bomba regulando la tensión en SET POINT 1 y alcanzar con el nivel del agua del depósito PROCESS TANK los 8 cm. de altura. 6) Una vez alcanzado el nivel, parar la bomba poniendo en 0 V el valor de tensión del SET POINT 1. 7) Rebajar gradualmente el nivel del agua en el depósito, girando en sentido antihorario la manivela NEEDLE VALVE y/o la manivela DRAIN VALVE, hasta los 6 cm. de altura. 8) Comprobar que el valor de tensión, leído en el voltímetro, corresponda a 0 V, si así no fuera, regular el trimmer OFFSET hasta obtener el valor deseado: de esta forma fijaremos el punto mínimo de trabajo del Sensor de Nivel. 9) Arrancando la bomba, aumentar el nivel del agua hasta los 16 cm. 10) Parar la bomba y verificar que el valor de tensión leído corresponda a 10 V porque si así no fuera habrá que regular el trimmer GAIN hasta obtener el valor deseado. 11) Comprobar que los valores de tensión y de nivel sean los correctos, repitiendo las operaciones del punto 7. 12) Vaciar lentamente el depósito hasta alcanzar todos los valores de nivel vistos en la tabla 1.1 y anotar, para cada uno de ellos, el valor de tensión correspondiente. 13) Poner en OFF el interruptor general. 14) Desmontar todas las conexiones. 15) Representar la característica del sensor de nivel en la figura 1.3.

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

4

DL 2314

Nivel (cm)

16

15

14

13

12

11

10

9

8

7

6

Tensión (V)

TABLA 1.1

Nivel (cm)

Tensión (V) Fig. 1.3

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

5

DL 2314 FICHA 1.1

Fig. 1.1

Fig. 1.2

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

6

DL 2314

UNIDAD

DIDACTICA

2

CARACTERISTICA DEL MOTOR DE LA BOMBA

❏

OBJETIVOS :

- Efectuar el Control en PWM (Pulse With Modulation) de un motor c.c. - Determinar la característica de la zona muerta de la bomba.

❏

PRERREQUISITOS :

- Conocimiento de las principales magnitudes físicas. - Definición de señal analógico y digital. - Principios de funcionamiento del motor en c.c.

❏

METODOLOGIA :

- Descubrimiento guiado.

❏

INSTRUMENTOS OPERATIVOS : -

DL 2314 Multímetro digital Conjunto de cables. Osciloscopio

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

7

DL 2314

Página blanca

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

8

DL 2314

RECORRIDO

DIDACTICO

QUE DEBE HACER EL PROFESOR Después de haberse asegurado de que se conocen los prerrequisitos, entrega a los alumnos la Ficha 2.1 que representa las conexiones para el calibrado del LINEAR DRIVER (fig. 2.1 y fig. 2.2) y prepara el panel de simulación del proceso de la siguiente manera: ➢ DELIVERY VALVE

completamente abierta (rotación en sentido antihorario de la manivela).

➢ SOL VALVE

abierta (ON) con el uso de la interface ON-OFF DRIVER:

➢ MAN VALVE

completamente abierta (rotación en sentido antihorario de la manivela.

➢ DRAIN VALVE

completamente abierta (rotación en sentido antihorario de la manivela).

➢ NEEDLE VALVE

completamente cerrada (rotación en sentido horario de la manivela).

➢ AIR VALVE

completamente abierta (rotación en sentido antihorario de la manivela).

➢ Nivel del agua en el depósito (PROCESS TANK) 6 cm. ➢ Manivela SET POINT 1 0 V.

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

9

DL 2314 QUE TIENEN QUE HACER LOS ALUMNOS Deben: 1) Apretar el interruptor general (ON). 2) Conectar el puntal de la sonda del canal CH1 del osciloscopio al casquillo X6 del LINEAR DRIVER y la masa al casquillo de masa (ficha 2.1 fig. 2.1). 3) Regular, en la pantalla del osciloscopio, la amplitud de la imagen, seleccionando 5 V/DIV mediante la adecuada manivela. 4) Girar la manivela TIME/DIV al valor de 50 microsegundos. 5) Poner el selector de tres posiciones (AC - GND - DC) en DC. 6) Regular el trimmer ADJ1, girándolo en sentido horario, para obtener una onda triangular igual a 10 Vpp (ficha 2.1 fig. 2.2). 7) Regular el trimmer ADJ2, girándolo en sentido antihorario, hasta que alcance el máximo de la triangular en 0 V (ficha 2.1 fig. 2.2). 8) Colocar la sonda del osciloscopio en el casquillo X7 (ficha 2.1 fig. 2.3). 9) Conectar, mediante un cable, el casquillo 18 del LINEAR DRIVER al casquillo 0/10 V del SET POINT 1 (ficha 2.1 fig. 2.3). 10) Introducir un terminal del voltímetro digital, preparado en corriente continua, en el casquillo 19 y el otro en el 20 (ficha 2.1 fig. 2.3). 11) Regular la tensión entre 0 y 10 V y observar, en la pantalla del osciloscopio, que el ciclo de trabajo (duty cycle) de la señal de onda cuadrada es variable aunque permanezca constante su periodo. La variación de luminosidad del LED y la tensión leída en el multímetro, comprendida entre 0 y 12 V, nos indican que el valor medio de la tensión se tiene que regular. 12) Acabada la fase de ensayo de interface y bomba, desconectar los terminales del voltímetro y de la sonda del osciloscopio. 13) Conectar el casquillo 19 del interface de salida del LINEAR DRIVER al casquillo 19 de la bomba y el casquillo 20 al 20. 14) Introducir un terminal del voltímetro digital, preparado en corriente continua, en el casquillo del SET POINT 1 y el otro en el casquillo de masa (ficha 2.1 fig. 2.4). 15) Aumentar lentamente la tensión en el SET POINT 1 y anotar el valor de tensión que permite el arranque del motor. 16) Disminuir lentamente la tensión en el SET POINT 1 y anotar el valor que permite la parada del motor. 17) Repetir las operaciones a partir del punto 15 y verificar que los resultados coincidan: de esta forma habremos determinado la zona muerta de la bomba. 18) Poner en OFF el interruptor general. 19) Desmontar todas las conexiones.

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

10

DL 2314 FICHA 2.1

Fig. 2.1

Fig. 2.2

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

11

DL 2314

Fig. 2.3

Fig. 2.4

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

12

DL 2314

UNIDAD

DIDACTICA

3

CARACTERISTICAS DE LA BOMBA

❏

OBJETIVOS :

-

Medir la velocidad de flujo. Determinar el diagrama de calibración de la bomba.

❏

PRERREQUISITOS :

-

Conocimiento de las principales magnitudes físicas.

❏

METODOLOGIA :

-

Descubrimiento guiado.

❏

INSTRUMENTOS OPERATIVOS : -

DL 2314 Multímetro digital Conjunto de cables. Cronómetro.

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

13

DL 2314

Página blanca

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

14

DL 2314

RECORRIDO

DIDACTICO

QUE DEBE HACER EL PROFESOR Una vez asegurado del conocimiento de los prerrequisitos, entrega a los alumnos la Ficha 3.1, que representa el cableado del SET POINT 1 con la interface de la bomba (fig. 3.1) y prepara el panel de simulación del proceso de la siguiente manera: ➢ DELIVERY VALVE

completamente abierta (rotación en sentido antihorario de la manivela).

➢ MOTOR VALVE

completamente abierta (rotación angular = 0°).

➢ SOL VALVE

abierta (ON) con el uso del interface ON - OFF - DRIVER.

➢ MAN VALVE

completamente abierta (rotación en sentido antihorario de la manivela).

➢ DRAIN VALVE

completamente cerrada (rotación en sentido horario de la manivela).

➢ NEEDLE VALVE

completamente cerrada (rotación en sentido horario de la manivela).

➢ AIR VALVE

completamente abierta (rotación en sentido antihorario de la manivela).

➢ Nivel del agua en el depósito (PROCESS TANK) 10 cm.

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

15

DL 2314 QUE TIENEN QUE HACER LOS ALUMNOS Deben: 1) Conectar, mediante cables, el casquillo 18 del LINEAR DRIVER al casquillo del SET POINT 1 y el casquillo 20 al 20 (ficha 3.1 fig. 3.1). 2) Introducir un terminal del voltímetro digital, preparado en corriente continua, en el casquillo del SET POINT 1 y el otro en el casquillo de masa (ficha 3.1 fig. 3.1). 3) Apretar el interruptor general (ON). 4) Regular la tensión del SET POINT 1 a 3 V. 5) Poner en marcha la bomba conectando, mediante un cable, el casquillo 19 del LINEAR DRIVER al casquillo 19 y contemporáneamente accionar el cronómetro. 6) Esperar que el nivel del agua, en el depósito, haya alcanzado 15 cm de altura y parar el cronómetro contemporáneamente con la bomba desconectando el cable del casquillo 19. 7) Anotar los valores en la tabla 3.1. 8) Rebajar gradualmente el nivel del agua en el depósito, girando en sentido antihorario la manivela NEEDLE VALVE y/o la manivela DRAIN VALVE, hasta los 10 cm de altura. 9) Cerrar las válvulas. 10) Repetir el procedimiento a partir del punto 4 para cada valor de tensión nominado en la tabla 3.1 y anotar los resultados. 11) Poner en OFF el interruptor general. 12) Desmontar todas las conexiones. 13) Representar el diagrama de calibración de la bomba en la fig. 3.2.

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

16

DL 2314

Tensión aplicada a la bomba (V) Volumen 3 (cm )

3

4

5

6

7

8

9

10

1202 1202 1202 1202 1202 1202 1202 1202

Tiempo (seg) Capacidad 3 (cm /seg) Capacidad (litros/h)

TABLA 3.1 NOTA : Diámetro del depósito 17,5 cm. Volumen del depósito = área de base por altura. 3 -3 1 cm = 10 litros. 3 1 cm = 3,6 litros/h. Flujo (litros/h)

Tensión (V) Fig. 3.2

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

17

DL 2314 FICHA 3.1

Fig. 3.1

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

18

DL 2314

UNIDAD

DIDACTICA

4

CARACTERISTICAS DEL PROCESO ESTATICO

❏

OBJETIVOS :

- Medir la ganancia estática. - Determinar el diagrama de la característica de proceso.

❏

PRERREQUISITOS :

- Conocimiento de la dinámica de los fluidos. - Adquisición de la Unidad Didáctica 3.

❏

METODOLOGIA :

- Descubrimiento guiado.

❏

INSTRUMENTOS OPERATIVOS : - DL 2314 - Multímetro digital - Conjunto de cables.

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

19

DL 2314

Página blanca

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

20

DL 2314

RECORRIDO

DIDACTICO

QUE DEBE HACER EL PROFESOR Una vez garantizado el conocimiento de los prerrequisitos, entrega al alumno la Ficha 4.1 que representa el cableado del SET POINT 1 con la interface de la bomba (fig. 4.1) y prepara el panel de simulación del proceso de la siguiente manera: ➢ DELIVERY VALVE

completamente abierta (rotación en sentido antihorario de la manivela).

➢ MOTOR VALVE

completamente abierta (rotación angular = 0°).

➢ SOL VALVE

abierta (ON) con el uso del interface ON - OFF - DRIVER.

➢ MAN VALVE

completamente abierta (rotación en sentido antihorario de la manivela).

➢ DRAIN VALVE

completamente cerrada (rotación en sentido horario de la manivela).

➢ NEEDLE VALVE

completamente cerrada (rotación en sentido horario de la manivela).

➢ AIR VALVE

completamente abierta (rotación en sentido antihorario de la manivela).

➢ Nivel del agua en el depósito (PROCESS TANK) 10 cm.

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

21

DL 2314 QUE TIENEN QUE HACER LOS ALUMNOS Deben: 1) Conectar, mediante los cables, el casquillo 18 del LINEAR DRIVER al casquillo del SET POINT 1, el casquillo 19 al 19 y el 20 al 20 (ficha 4.1 fig. 4.1) 2) Introducir un terminal del voltímetro digital, preparado en corriente continua, en el casquillo del SET POINT 1 y el otro en el casquillo de masa (ficha 4.1 fig. 4.1). 3) Apretar el interruptor general (ON). 4) Arrancar la bomba regulando la tensión en SET POINT 1 a 10 V. 5) Esperar a que el nivel del agua haya alcanzado los 15/16 cm de altura. 6) Girar gradualmente en sentido antihorario la manivela NEEDLE VALVE y/o la manivela DRAIN VALVE para mantener el nivel del agua en el depósito a 15/16 cm de altura. 7) Esperar que el nivel se haya estabilizado (10/15 minutos). 8) Si esto no sucediera, regular de nuevo la manivela NEEDLE VALVE y/o la manivela DRAIN VALVE para mantener el nivel a una altura constante de 15/16 cm. 9) Repetir el procedimiento a partir del punto 4 para cada valor de tensión nominado en la tabla 4.1 y anotar los resultados. 10) Poner en OFF el interruptor general. 11) Desmontar todas las conexiones. 12) Representar el diagrama de la característica de proceso en la figura 4.2.

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

22

DL 2314

Tensión aplicada a la bomba (V)

10

9

8

7

6

Capacidad (litros/h) Nivel (cm)

TABLA 4.1

Nivel (cm)

Capacidad (litros/h) Fig. 4.2

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

23

DL 2314 FICHA 4.1

Fig. 4.1

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

24

DL 2314

UNIDAD

DIDACTICA

5

CONSTANTE DE TIEMPO DE PROCESO

❏

OBJETIVOS :

- Medir la respuesta dinámica del proceso. - Determinar el diagrama dinámico.

❏

PRERREQUISITOS :

- Conocimiento de la dinámica de los fluidos.

❏

METODOLOGIA :

- Descubrimiento guiado.

❏

INSTRUMENTOS OPERATIVOS : -

DL 2314 Multímetro digital Conjunto de cables. Cronómetro.

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

25

DL 2314

Página blanca

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

26

DL 2314

RECORRIDO

DIDACTICO

QUE DEBE HACER EL PROFESOR Una vez asegurado del conocimiento de los prerrequisitos, entrega al alumno la Ficha 5.1 que representa el cableado del SET POINT 1 con la interface de la bomba (fig. 5.1) y prepara el panel de simulación del proceso de la siguiente manera: ➢ DELIVERY VALVE

completamente abierta (rotación en sentido antihorario de la manivela).

➢ MOTOR VALVE

completamente abierta (rotación angular = 0°).

➢ SOL VALVE

abierta (ON) con el uso del interface ON - OFF DRIVER.

➢ MAN VALVE

completamente abierta (rotación en sentido antihorario de la manivela).

➢ DRAIN VALVE

completamente cerrada (rotación en sentido horario de la manivela).

➢ NEEDLE VALVE

completamente cerrada (rotación en sentido horario de la manivela).

➢ AIR VALVE

completamente abierta (rotación en sentido antihorario de la manivela).

➢ Nivel del agua en depósito (PROCESS TANK) 10 cm.

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

27

DL 2314 QUE TIENEN QUE HACER LOS ALUMNOS Deben: 1) Conectar, mediante cables, el casquillo 18 del LINEAR DRIVER al casquillo del SET POINT 1, el casquillo 19 al 19 y el 20 al 20 (Ficha 5.1 fig. 5.1). 2) Introducir un terminal del voltímetro digital, preparado en corriente continua, en el casquillo del SET POINT 1 y el otro en el casquillo de masa (Ficha 5.1 fig. 5.1). 3) Apretar el interruptor general (ON). 4) Poner en marcha la bomba regulando la tensión en SET POINT 1 a 10 V. 5) Esperar a que el nivel del agua haya alcanzado los 15/16 cm de altura. 6) Girar gradualmente en sentido antihorario la manivela NEEDLE VALVE y/o la manivela DRAIN VALVE para mantener el nivel del agua en el depósito a 15/16 cm de altura. 7) Esperar a que el nivel se haya estabilizado (10/15 minutos). 8) Si esto no sucediera, regular nuevamente la manivela NEEDLE VALVE y/o la manivela DRAIN VALVE para mantener el nivel a una altura constante de 15/16 cm. 9) Regular la tensión en SET POINT 1 a 8 V. 10) Esperar a que el nivel del agua se haya estabilizado (10/15 minutos). 11) Regular la tensión en SET POINT 1 a 9 V y accionar contemporáneamente el cronómetro. 12) Medir el nivel cada 60 segundos y anotar los valores en la tabla 5.1. 13) Poner en OFF el interruptor general. 14) Desmontar todas las conexiones. 15) Representar el diagrama dinámico del proceso en la figura 5.3.

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

28

DL 2314

Tiempo (seg)

0

60 120 180 240 300 360 420 480 540 600 660 720 780 840 900 960

Nivel (cm)

TABLA 5.1

Nivel (cm)

Tiempo (seg) Fig. 5.3

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

29

DL 2314 FICHA 5.1

Fig. 5.1

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

30

DL 2314

UNIDAD

DIDACTICA

6

CONTROL ON - OFF DEL NIVEL

❏

OBJETIVOS :

- Entender el funcionamiento de un sistema de control ON-OFF de anillo cerrado. - Comprender los efectos de la histéresis sobre el control.

❏

PRERREQUISITOS :

- Conocimiento del funcionamiento de un sistema de control de anillo cerrado.

❏

METODOLOGIA :

- Descubrimiento guiado.

❏

INSTRUMENTOS OPERATIVOS : -

DL 2314 Multímetro digital Conjunto de cables. Cronómetro.

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

31

DL 2314

Página blanca

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

32

DL 2314

RECORRIDO

DIDACTICO

QUE DEBE HACER EL PROFESOR Después de haberse asegurado de que se conozcan los prerrequisitos, entrega a los alumnos la Ficha 6.1 que representa el cableado del control ON-OFF (fig. 6.1) y prepara el panel de simulación del proceso de la siguiente manera: ➢ DELIVERY VALVE

completamente abierta (rotación en sentido antihorario de la manivela).

➢ MOTOR VALVE

completamente abierta (rotación angular = 0°).

➢ SOL VALVE

abierta (ON) con el uso del interface ON-OFF DRIVER.

➢ MAN VALVE

completamente abierta (rotación en sentido antihorario de la manivela).

➢ DRAIN VALVE

completamente cerrada (rotación en sentido horario de la manivela).

➢ NEEDLE VALVE

completamente cerrada (rotación en sentido antihorario de la manivela).

➢ AIR VALVE

completamente abierta (rotación en sentido antihorario de la manivela).

➢ Nivel del agua en el depósito (PROCESS TANK) a 8 cm. ➢ Manivela SET POINT 1 0 V. ➢ Manivela Hystéresis

0 %.

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

33

DL 2314 QUE TIENEN QUE HACER LOS ALUMNOS Deben: 1) Conectar, mediante cables, el casquillo 1 del Sensor de Nivel al casquillo 1 de la respectiva interface y el casquillo 2 al casquillo 2 (ficha 6.1 fig. 6.1). 2) Conectar el casquillo 19 del LINEAR DRIVER al casquillo 19 y el 20 al 20 (ficha 6.1 fig. 6.1). 3) Conectar el casquillo del SET POINT 1 al casquillo 14 del regulador ON-OFF y el casquillo 13 del interface de nivel al casquillo 13 del regulador ON-OFF (ficha 6.1 fig. 6.1). 4) Introducir un terminal del voltímetro digital, preparado en corriente continua, en el casquillo del SET POINT 1 y el otro en el casquillo de masa (ficha 6.1 fig. 6.1). 5) Apretar el interruptor general (ON). 6) Regular la tensión en SET POINT a 5 V. 7) Cambiar el terminal del voltímetro digital del casquillo del SET POINT al casquillo 13 del regulador ON-OFF : el valor de tensión leído será igual a 2 V; si la tensión tuviera un valor distinto, controlar que el nivel del agua en el depósito esté a 8 cm de altura, en caso contrario calibrar el sensor según los procedimientos indicados en la Unidad Didáctica 1. 8) Poner el terminal del voltímetro digital en el casquillo X4 del regulador ON-OFF : el valor de tensión leído será igual a la diferencia entre tensión aplicada al casquillo 14 y la aplicada al casquillo 13, es decir 3 V. 9) Conectar el casquillo 18 del regulador ON-OFF al casquillo 18 del LINEAR DRIVER: la bomba arranca inmediatamente, el nivel empieza a subir mientras que el valor de tensión leído en el voltímetro disminuye. 10) En el momento en que la diferencia de tensión entre el casquillo 14 y el 13 alcanza el cero, la salida del regulador ON-OFF (casquillo 18) alcanzando una tensión de aprox. -10 V, para la bomba: el nivel tiene que ser igual a 11 cm correspondiente al nivel de salida (8 cm) más la diferencia de tensión de salida entre los casquillos 14 y 13 (3 V = 3 cm). 11) Girar lentamente en sentido antihorario la manivela NEEDLE VALVE y/o la manivela DRAIN VALVE hasta que descienda, poco, el nivel: la diferencia de tensión entre los casquillos 14 y 13, causada por la variación de nivel, lleva a la salida del regulador ON-OFF a una tensión de aprox. 10 V que pone de nuevo en marcha la bomba. 12) La bomba permanece en función durante breve tiempo hasta cuando se restablece el nivel anterior (11 cm). 13) Regular la manivela NEEDLE VALVE y/o la manivela DRAIN VALVE hasta determinar aprox. un tiempo igual, de subida y bajada de nivel, entre encendido y apagado de la bomba: el ciclo de subida y bajada del nivel es repetitivo. 14) Regular la manivela MAN VALVE, girando en sentido horario, hasta leer en el indicador de flujo una capacidad de aprox. 10-20 litros/h: esta operación se efectuará con la bomba en función es decir mientras que el nivel del agua aumenta.

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

34

DL 2314 15) Repetir las operaciones del punto 12. 16) Medir el tiempo de subida y de bajada del nivel entre encendido y apagado de la bomba con una histéresis de 0 % : anotar los resultados en la tabla 6.1. 17) Repetir el procedimiento a partir del punto 15 para cada valor de histéresis nominados en la tabla 5.1 y anotar los resultados. 18) Para cada valor de histéresis repetir la medida del tiempo de subida y bajada varias veces. 19) Cerrar las válvulas NEEDLE VALVE y DRAIN VALVE. 20) Poner en OFF el interruptor general. 21) Desmontar todas las conexiones. 22) Representar el diagrama de la característica de la histéresis en las figuras 6.2, 6.3 y 6.4.

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

35

DL 2314

Hystéresis %

0

15

30

Set Point (cm)

11

11

11

Límite inferior Set Point (cm) Tiempo de subida nivel (seg) Límite superior Set Point (cm) Tiempo de bajada nivel (seg)

TABLA 6.1

Nivel (cm)

Tiempo (seg) Hystéresis 0% Fig. 6.2

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

36

DL 2314 Nivel (cm)

Tiempo (seg) Hystéresis 15% Fig. 6.3

Nivel (cm)

Tiempo (seg) Hystéresis 30% Fig. 6.4

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

37

DL 2314 FICHA 6.1

Fig. 6.1

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

38

DL 2314

UNIDAD

DIDACTICA

7

CONTROL ON - OFF DEL NIVEL CON "SOL VALVE"

❏

OBJETIVOS :

- Mantener constante el nivel en el depósito utilizando la electroválvula SOL VALVE para la introducción del agua. - Representar el diagrama de la característica de la histéresis.

❏

PRERREQUISITOS :

- Conocimiento del funcionamiento de un sistema de control de anillo cerrado.

❏

METODOLOGIA :

- Descubrimiento guiado.

❏

INSTRUMENTOS OPERATIVOS : -

DL 2314 Cronómetro. Multímetro digital Conjunto de cables.

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

39

DL 2314

Página blanca

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

40

DL 2314

RECORRIDO

DIDACTICO

QUE DEBE HACER EL PROFESOR Después de haberse asegurado de que se conozcan los prerrequisitos, entrega a los alumnos la Ficha 7.1 que representa el cableado del control ON-OFF (fig. 7.1) y prepara el panel de simulación del proceso de la siguiente manera: ➢ DELIVERY VALVE

completamente abierta (rotación en sentido antihorario de la manivela).

➢ MOTOR VALVE

completamente abierta (rotación angular = 0°).

➢ MAN VALVE

completamente abierta (rotación en sentido antihorario de la manivela).

➢ DRAIN VALVE

completamente cerrada (rotación en sentido horario de la manivela).

➢ NEEDLE VALVE

completamente cerrada (rotación en sentido horario de la manivela).

➢ AIR VALVE

completamente abierta (rotación en sentido antihorario de la manivela).

➢ Nivel del agua en el depósito (PROCESS TANK) a 8 cm. ➢ Manivela SET POINT 1 0 V. ➢ Manivela SET POINT 2 0 V. ➢ Manivela Hystéresis

0 %.

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

41

DL 2314 QUE TIENEN QUE HACER LOS ALUMNOS Deben: 1) Conectar, mediante cables, el casquillo 1 del Sensor de Nivel al casquillo 1 de la correspondiente interface y el casquillo 2 al casquillo 2 (ficha 7.1 fig. 7.1). 2) Conectar el casquillo 25 del ON-OFF DRIVER al casquillo 25 y el casquillo 26 al 26 (ficha 7.1 fig. 7.1). 3) Conectar el casquillo del SET POINT al casquillo 13 del regulador ON-OFF y el casquillo 13 del interface de nivel al casquillo 14 del regulador ON-OFF (ficha 7.1 fig. 7.1). 4) Introducir un terminal del voltímetro digital, preparado en corriente continua, en el casquillo del SET POINT 1 y el otro en el casquillo de masa (ficha 7.1 fig. 7.1). 5) Apretar el interruptor general (ON). 6) Regular la tensión en SET POINT 1 a 5 V. 7) Mover el terminal del voltímetro digital del casquillo del SET POINT 1 al casquillo 13 del regulador ON-OFF : el valor de tensión leído tiene que ser igual a 2 V; si la tensión tuviera un valor distinto, controlar que el nivel del agua en el depósito esté a 8 cm de altura y si así no fuera calibrar el sensor según los procedimientos indicados en la Unidad Didáctica 1. 8) Cambiar el terminal del voltímetro digital al casquillo X4 del regulador ON-OFF : el valor de tensión leído tiene que ser igual a la diferencia entre la tensión aplicada al casquillo 14 y la aplicada al casquillo 13, es decir 3 V. 9) Conectar el casquillo 18 del regulador ON-OFF al casquillo 18 del ON-OFF DRIVER : la electroválvula SOL VALVE se activa inmediatamente. 10) Conectar el casquillo 19 del LINEAR DRIVER al casquillo 19 y el casquillo 20 al 20 (ficha 7.1 fig. 7.1). 11) Conectar el casquillo del SET POINT 2 al casquillo 18 del LINEAR DRIVER (ficha 7.1 fig. 7.2). 12) Mover el terminal del voltímetro digital del casquillo X4 al del SET POINT 2. 13) Regular la tensión en el SET POINT 2 a 6 V : la bomba se pone en marcha inmediatamente y el nivel del agua empieza a subir. 14) Volver a colocar el terminal del voltímetro en el casquillo X4. 15) En el momento en el que la diferencia de tensión entre el casquillo 14 y el 13 sea cero, la salida del regulador ON-OFF (casquillo 18), alcanzando una tensión de aprox. -10 V, para la electroválvula bloqueando la entrada de agua en el depósito: el nivel tiene que ser igual a 11 cm correspondiente al nivel de salida (8 cm) más la diferencia de tensión de salida entre los casquillos 14 y 13 (3 V = 3 cm). 16) Girar lentamente en sentido antihorario la manivela NEEDLE VALVE y/o la manivela DRAIN VALVE hasta que descienda, poco, el nivel: la diferencia de tensión entre los casquillos 14 y 13, causada por la variación de nivel, provoca en la salida del regulador ON-OFF (casquillo 18) una tensión de aprox. 10 V que activa la electroválvula SOL VALVE. 17) La electroválvula permanece en función durante breve tiempo hasta cuando se restablece el nivel anterior (11 cm).

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

42

DL 2314 18) Regular la manivela NEEDLE VALVE y/o la manivela DRAIN VALVE hasta determinar aprox. un tiempo igual, de subida y de bajada del nivel, entre encendido y apagado de la electroválvula: el ciclo de subida y bajada del nivel es repetitivo. 19) Medir el tiempo de subida y de bajada del nivel entre encendido y apagado de la electroválvula con una histéresis del 0 % : anotar los resultados en la tabla 7.1. 20) Repetir el procedimiento a partir del punto 16 para cada valor de histéresis nominados en la tabla 7.1 y anotar los resultados. 21) Para cada valor de histéresis repetir la medida del tiempo de subida y bajada unas cuantas veces. 22) Cerrar las válvulas NEEDLE VALVE y DRAIN VALVE. 23) Poner en OFF EL INTERRUPTOR GENERAL. 24) Desmontar todas las conexiones. 25) Representar el diagrama de la característica de la histéresis en las figuras 7.3, 7.4 y 7.5.

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

43

DL 2314

Hystéresis %

0

15

30

Set Point (cm)

11

11

11

Límite inferior Set Point (cm) Tiempo de subida nivel (seg) Límite superior Set Point (cm) Tiempo de bajada nivel (seg)

TABLA 7.1

Nivel (cm)

Tiempo (seg) Hystéresis 0% Fig. 7.3

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

44

DL 2314 Nivel (cm)

Tiempo (seg) Hystéresis 15% Fig. 7.4

Nivel (cm)

Tiempo (seg) Hystéresis 30% Fig. 7.5

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

45

DL 2314 FICHA 7.1 LEVEL

gain

1

SOL VALVE

+12V 2

25

1 13

linear 2

3

25 +

18

U

– 26

4

26

U ref float-switch

ON-OFF DRIVER

offset

ON/OFF 13

hysteresis

-

14

Â

+

25

X4 0

%

18 50

Function

DC/AC

V

mA

Range

kW

2

2

20

200

2000

0/10V mA

com

vW

power

5 2.5

7.5

0

10V

set point 1

Fig. 7.1

adj 1 X6

PUMP

+12V 19 +

18

M

0±10V

X7

– 20

0 5

5

-10V

+10V

adj 2

LINEAR DRIVER

set point 2

Fig. 7.2

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

19

46

20

DL 2314

UNIDAD

DIDACTICA

8

CONTROL ON - OFF DEL NIVEL CON "FLOATS SWITCH"

❏

OBJETIVOS :

- Mantener constante el nivel del agua en el depósito utilizando un sensor de nivel ON-OFF y la electroválvula SOL VALVE para la introducción del líquido. - Determinar la característica de la histéresis del sensor.

❏

PRERREQUISITOS :

- Conocimiento del funcionamiento de un sistema de control de anillo cerrado.

❏

METODOLOGIA :

- Descubrimiento guiado.

❏

INSTRUMENTOS OPERATIVOS : -

DL 2314 Cronómetro. Multímetro digital Conjunto de cables.

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

47

DL 2314

Página blanca

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

48

DL 2314

RECORRIDO

DIDACTICO

QUE DEBE HACER EL PROFESOR Cuando se ha asegurado de que se conocen los prerrequisitos, entraga a los alumnos la Ficha 8.1 que representa el cableado del control ON-OFF (fig. 8.1 y fig. 8.2) y prepara el panel de simulación del proceso de la siguiente manera: ➢ DELIVERY VALVE

completamente abierta (rotación en sentido antihorario de la manivela).

➢ MOTOR VALVE

completamente abierta (rotación angular = 0°).

➢ MAN VALVE

completamente abierta (rotación en sentido antihorario de la manivela).

➢ DRAIN VALVE

completamente cerrada (rotación en sentido horario de la manivela).

➢ NEEDLE VALVE

completamente cerrada (rotación en sentido horario de la manivela).

➢ AIR VALVE

completamente abierta (rotación en sentido antihorario de la manivela).

➢ Nivel del agua en el depósito (PROCESS TANK) a 8 cm. ➢ Manivela SET POINT 1 0 V. ➢ Manivela SET POINT 2 0 V. ➢ Manivela Hystéresis

0 %.

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

49

DL 2314 QUE TIENEN QUE HACER LOS ALUMNOS Deben: 1) Conectar, mediante los cables, el casquillo 25 del ON-OFF DRIVER al casquillo 25 y el casquillo 26 al 26 (ficha 8.1 fig. 8.1). 2) Conectar el casquillo del SET POINT 1 al casquillo 14 del regulador ON-OFF y el casquillo 3 del sensor FLOAT-SWITCH al casquillo 13 del regulador ON-OFF (ficha 8.1 fig. 8.1). 3) Conectar el casquillo 4 del FLOAT-SWITCH al casquillo Uref. 4) Introducir un terminal del voltímetro digital, preparado en corriente continua, en el casquillo del SET POINT 1 y el otro en el casquillo de masa (ficha 8.1 fig. 8.1). 5) Apretar el interruptor general (ON). 6) Regular la tensión en el SET POINT 1 a 5 V. 7) Conectar el casquillo 18 del regulador ON-OFF al casquillo 18 del ON-OFF DRIVER : la electroválvula SOL VALVE se activa inmediatamente. 8) Conectar el casquillo 19 del LINEAR DRIVER al casquillo 19 y el casquillo 20 al 20 (ficha 8.1 fig. 8.2). 9) Conectar el casquillo SET POINT 2 al casquillo 18 del LINEAR DRIVER (ficha 8.1 fig. 8.2). 10) Cambiar el terminal del voltímetro digital del casquillo del SET POINT 1 al casquillo del SET POINT 2. 11) Regular le tensión en SET POINT 2 a 6 V : la bomba arranca inmediatamente y el nivel del agua empieza a subir. 12) Poner el terminal del voltímetro en el casquillo 13 del regulador ON-OFF. 13) Cuando el nivel del agua alcanza el sensor FLOAT-SWITCH se cierra un contacto que lleva al casquillo 13 del regulador ON-OFF la tensión Uref (aprox. 10 V), desactivando la electroválvula. 14) Girar gradualmente en sentido antihorario la manivela NEEDLE VALVE y/o la manivela DRAIN VALVE : el nivel del agua desciende, el contacto del sensor se abre, la electroválvula SOL VALVE se activa y entra más agua en el depósito de la bomba. 15) La bomba permanece en función durante breve tiempo hasta cuando el contacto se vuelve a cerrar. 16) Regular la manivela NEEDLE VALVE y/o la manivela DRAIN VALVE hasta determinar aprox. un tiempo igual, de subida y de bajada del nivel, entre encendido y apagado de la electroválvula: el ciclo de subida y bajada del nivel es repetitivo. 17) Medir el tiempo de subida y de bajada del nivel entre encendido y apagado de la electroválvula con una histéresis del 0 %, anotar los resultados y compararlos con los de las Unidades anteriores. 18) Cerrar las válvulas NEEDLE VALVE y DRAIN VALVE. 19) Poner en OFF el interruptor general. 20) Desmontar todas las conexiones. 21) Representar el diagrama de la característica de la histéresis en la figura 8.3.

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

50

DL 2314

Hystéresis %

0

Set Point (cm) Límite inferior Set Point (cm) Tiempo de subida nivel (seg) Límite superior Set Point (cm) Tiempo de bajada nivel (seg)

TABLA 8.1

Nivel (cm)

Tiempo (seg) Fig. 8.3

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

51

DL 2314 FICHA 8.1 SOL VALVE

+12V 25

25 +

18 3

– 26

4

26

U ref ON-OFF DRIVER

float-switch

ON/OFF 13

hysteresis

-

14

+

25

X4

Â

0

%

18 50

Function

DC/AC

0/10V

mA

V

com

mA

Range

kW

2

vW

2

20

200

2000

power

5 2.5

7.5

0

10V

set point 1

Fig. 8.1

adj 1 X6

PUMP

+12V 19 +

18

M

0±10V

X7

– 20

0 5

5

-10V

+10V

adj 2

LINEAR DRIVER

set point 2

Fig. 8.2

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

19

52

20

DL 2314

UNIDAD

DIDACTICA

9

CONTROL PROPORCIONAL DEL NIVEL CON ANILLO CERRADO

❏

OBJETIVOS :

- Verificar los efectos de la ganancia del anillo sobre la respuesta dinámica del sistema. - Representar la curva de la respuesta dinámica del sistema.

❏

PRERREQUISITOS :

- Conocimiento del funcionamiento de un sistema de control con anillo cerrado.

❏

METODOLOGIA :

- Descubrimiento guiado.

❏

INSTRUMENTOS OPERATIVOS : -

DL 2314 Multímetro digital Conjunto de cables. Cronómetro.

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

53

DL 2314

Página blanca

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

54

DL 2314

RECORRIDO

DIDACTICO

QUE DEBE HACER EL PROFESOR Conocidos los prerrequisitos, entrega a los alumnos la Ficha 9.1 que representa el cableado del control (fig. 9.1) y prepara el panel de simulación del proceso de la siguiente manera: ➢ DELIVERY VALVE

completamente abierta (rotación en sentido antihorario de la manivela).

➢ MOTOR VALVE

completamente abierta (rotación angular = 0°).

➢ SOL VALVE

abierta (ON) con el uso del interface ON-OFF DRIVER.

➢ MAN VALVE

completamente abierta (rotación en sentido antihorario de la manivela).

➢ AIR VALVE

completamente abierta (rotación en sentido antihorario de la manivela).

➢ DRAIN VALVE

completamente cerrada (rotación en sentido horario de la manivela).

➢ NEEDLE VALVE

completamente cerrada (rotación en sentido horario de la manivela).

➢ Nivel del agua en el depósito (PROCESS TANK) a 8 cm. ➢ SET POINT 1

0 V.

➢ SET POINT 2

0 V.

➢ PROPORTIONAL

0 %.

➢ INTEGRAL

0 %.

➢ DERIVATE

0 %.

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

55

DL 2314 QUE TIENEN QUE HACER LOS ALUMNOS Deben: 1) Conectar, mediante los cables, el casquillo 19 del LINEAR DRIVER al casquillo 19 y el casquillo 20 al 20 (ficha 9.1 fig. 9.1). 2) Conectar el casquillo del SET POINT 1 al casquillo 18 del LINEAR DRIVER (ficha 9.1 fig. 9.1) 3) Cerrar ligeramente la válvula MAN VALVE (rotación horaria). 4) Apretar el interruptor general (ON). 5) Regular le válvula MAN VALVE de manera que se lea en el indicador de flujo una capacidad de aprox. 20 litros/h. 6) Poner en OFF el interruptor general. 7) Nivelar el agua del depósito a 8 cm. 8) Quitar el cable del casquillo 18 del LINEAR DRIVER y del casquillo del SET POINT 1 y poner en 0 V la manivela. 9) Conectar el casquillo 1 del Sensor de Nivel al casquillo 1 de la respectiva interface y el casquillo 2 al casquillo 2 (ficha 9.1 fig. 9.1). 10) Conectar el casquillo del SET POINT 2 al casquillo 14 del regulador PID y el casquillo 13 del interface de nivel al casquillo 13 del regulador PID (ficha 9.1 fig. 9.1). 11) Introducir un terminal del voltímetro digital, preparado en corriente continua, en el casquillo del SET POINT 2 y el otro en el casquillo de masa. 12) Regular la tensión en el SET POINT 2 a 2 V. 13) Cambiar el terminal del voltímetro digital del casquillo del SET POINT 2 al casquillo 13 del regulador PID : el valor de tensión leído tendrá que ser igual a 2 V; si la tensión tuviera un valor distinto, controlar que el nivel del agua en el depósito esté a 8 cm de altura, en caso contrario calibrar el sensor según los procedimientos indicados en la Unidad Didáctica 1. 14) Poner el terminal del voltímetro digital en el casquillo X5 del regulador PID : el valor de tensión leído tiene que ser igual a la diferencia entre la tensión aplicada en el casquillo 14 y la aplicada en el casquillo 13 es decir 0 V. 15) Conectar el casquillo del SET POINT 1 al casquillo EXT del regulador PID. 16) Introducir el terminal del voltímetro digital en el casquillo X5. 17) Regular la tensión del SET POINT 1 de manera que se pueda leer en el voltímetro digital una tensión de 3 V : esta tensión representa la amplitud del peldaño de referencia que corresponde a un aumento de 3 cm del nivel de agua. 18) Quitar de momento el cable del casquillo EXT del regulador PID. 19) Regular la manivela PROPORTIONAL al 25 %. 20) Conectar el casquillo 15 del regulador PID al casquillo 15 y el casquillo 18 al 18 del LINEAR DRIVER. 21) Poner el terminal del voltímetro digital en el casquillo 13 del regulador PID : anotar en la tabla 9.1 el valor de tensión leído (2 V).

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

56

DL 2314 22) Volver a introducir el cable en el casquillo EXT del regulador PID y accionar contemporáneamente el cronómetro. 23) Anotar en la tabla 9.1 el valor de tensión relevado cada 15 segundos hasta el final del transitorio. 24) Poner el terminal del voltímetro digital en el casquillo X5 del regulador PID : el valor leído, que tiene que ser anotado, representa el error de régimen. 25) Quitar momentáneamente el cable del casquillo EXT del regulador PID. 26) Nivelar el agua en el depósito a 8 cm. 27) Poner el terminal del voltímetro digital en el casquillo 13 del regulador PID : anotar en la tabla 9.1 el valor de tensión leído (2 V). 28) Regular la manivela PROPORTIONAL al 50 % y repetir las operaciones a partir del punto 22. 29) Repetir sucesivamente las operaciones con la manivela PROPORTIONAL al 75 % y al 100 %. 30) Poner en OFF el interruptor general. 31) Trazar las curvas de la respuesta dinámica de anillo cerrado para cada valor de la posición de la manivela PROPORTIONAL. 32) Analizar los resultados.

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

57

DL 2314

Tiempo (seg)

0 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165 180 195 210 225 240 255 270 285 300 315 330 345 360 375 390

Kp = 25% Kp = 50% Kp = 75% Kp = 100%

TABLA 9.1 NOTA : El valor que muestra el voltímetro corresponde al cambio en centímetros del nivel (1 V = 1 cm).

Nivel (cm)

Tiempo (seg) Fig. 9.2

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

58

DL 2314 FICHA 9.1 LEVEL

adj 1

gain

1

2

PUMP

+12V

X6

19

1 13

linear

+

18

M

2

3

19

U

X7

– 20

4

20

U ref float-switch

offset

LINEAR DRIVER

adj 2

0/10V

Proportional

5 2.5

7.5

50 25

0

75

15

15

10V 0

set point 1

100%

Integral 13

-

14

+

EXT +

–

50

Â

X5

25

75

0

16

16 –

18

Â

100%

– Derivative 50 25

75

17

17

0±10V 0

100%

0 5

5

-10V

+10V

reset Function

set point 2

DC/AC

mA

V

mA

com

Range

kW

2

vW

2

20

200

2000

power

Fig. 9.1

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

59

DL 2314

Página blanca

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

60

DL 2314

UNIDAD

DIDACTICA

10

CONTROL PROPORCIONAL - INTEGRAL DEL NIVEL CON ANILLO CERRADO

❏

OBJETIVOS :

- Verificar los efectos de la ganancia del anillo sobre la respuesta dinámica del sistema. - Representar la curva de la respuesta dinámica del sistema.

❏

PRERREQUISITOS :

- Conocimiento del funcionamiento de un sistema de control con anillo cerrado de acción proporcional-integral (PI). - Concimiento de la Unidad Didáctica 9.

❏

METODOLOGIA :

- Descubrimiento guiado.

❏

INSTRUMENTOS OPERATIVOS : -

DL 2314 Multímetro digital Conjunto de cables. Cronómetro.

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

61

DL 2314

Página blanca

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

62

DL 2314

RECORRIDO

DIDACTICO

QUE DEBE HACER EL PROFESOR Una vez asegurado de que se conocen los prerrequisitos, entrega a los alumnos la Ficha 10.1 que representa el cableado del control (fig. 10.1) y prepara el panel de simulación del proceso de la siguiente manera: ➢ DELIVERY VALVE

completamente abierta (rotación en sentido antihorario de la manivela).

➢ MOTOR VALVE

completamente abierta (rotación angular = 0°).

➢ SOL VALVE

abierta (ON) con el uso del interface ON-OFF DRIVER.

➢ MAN VALVE

completamente abierta (rotación en sentido antihorario de la manivela).

➢ AIR VALVE

completamente abierta (rotación en sentido antihorario de la manivela).

➢ DRAIN VALVE

completamente cerrada (rotación en sentido horario de la manivela).

➢ NEEDLE VALVE

completamente cerrada (rotación en sentido horario de la manivela).

➢ Nivel del agua en el depósito (PROCESS TANK) a 8 cm. ➢ SET POINT 1

0 V.

➢ SET POINT 2

0 V.

➢ PROPORTIONAL

0 %.

➢ INTEGRAL

0 %.

➢ DERIVATE

0 %.

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

63

DL 2314 QUE TIENEN QUE HACER LOS ALUMNOS Deben: 1) Conectar, mediante cables, el casquillo 19 del LINEAR DRIVER al casquillo 19 y el casquillo 20 al 20 (ficha 10.1 fig. 10.1). 2) Conectar el casquillo del SET POINT 1 al casquillo 18 del LINEAR DRIVER (ficha 10.1 fig. 10.1). 3) Cerrar ligeramente la válvula MAN VALVE (rotación horaria). 4) Apretar el interruptor general (ON). 5) Regular la válvula MAN VALVE de manera que leamos en el indicador de flujo una capacidad de aprox. 20 litros/h. 6) Poner en OFF el interruptor general. 7) Nivelar el agua del depósito a 8 cm. 8) Quitar los cables del casquillo 18 del LINEAR DRIVER y del casquillo del SET POINT 1 y poner en 0 V la manivela. 9) Conectar el casquillo 1 del Sensor de Nivel al casquillo 1 de la respectiva interface y el casquillo 2 al casquillo 2 (ficha 10.1 fig. 10.1). 10) Conectar el casquillo del SET POINT 2 al casquillo 14 del regulador PID y el casquillo 13 de la interface de nivel al casquillo 13 del regulador PID (ficha 10.1 fig. 10.1). 11) Introducir un terminal del voltímetro digital, preparado en corriente continua, en el casquillo del SET POINT 2 y el otro en el casquillo de masa. 12) Poner en ON el interruptor general. 13) Regular la tensión en el SET POINT 2 a 2 V. 14) Cambiar el terminal del voltímetro digital del casquillo del SET POINT 2 al casquillo 13 del regulador PID : el valor de tensión leído tendrá que ser igual a 2 V; si la tensión tuviera un valor distinto controlar que el nivel del agua esté a 8 cm de altura, en caso contrario calibrar el sensor según los procedimientos indicados en la Unidad Didáctica 1. 15) Poner el terminal del voltímetro digital en el casquillo X5 del regulador PID : el valor de tensión leído tendrá que ser igual a la diferencia entre la tensión aplicada en el casquillo 14 y la aplicada en el casquillo 13 es decir 0 V. 16) Conectar el casquillo del SET POINT 1 al casquillo EXT del regulador PID. 17) Introducir el terminal del voltímetro digital en el casquillo X5. 18) Regular la tensión del SET POINT 1 para que se pueda leer en el voltímetro digital una tensión de 3 V : esta tensión representa la amplitud del peldaño de referencia que corresponde a un aumento de 3 cm del nivel del agua. 19) Quitar momentáneamente el cable del casquillo EXT del regulador PID. 20) Regular la manivela PROPORTIONAL al 25 %. 21) Conectar el casquillo 15 del regulador PID al casquillo 15 y el casquillo 18 al 18 del LINEAR DRIVER (ficha 10.1 fig. 10.1). 22) Regular la manivela INTEGRAL al 25 %. 23) Apretar el botón RESET para poner en cero el integrador y a continuación descargar los condensadores de integración del circuito.

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

64

DL 2314 24) Conectar el casquillo 16 del regulador PID al casquillo 16 (ficha 10.1 fig. 10.1). 25) Poner el terminal del voltímetro digital en el casquillo 13 del regulador PID : anotar en la tabla 10.1 el valor de tensión leído (2 V). 26) Volver a introducir el cable en el casquillo EXT del regulador PID y accionar contemporáneamente el cronómetro. 27) Anotar en la tabla 10.1 el valor de tensión relevado cada 15 segundos hasta el agotamiento del transitorio. 28) Quitar momentáneamente el cable del casquillo EXT del regulador PID. 29) Nivelar el agua del depósito a 8 cm. 30) Poner el terminal del voltímetro digital en el casquillo 13 del regulador PID : anotar en la tabla 10.1 el valor de tensión leído (2 V). 31) Regular la manivela INTEGRAL al 50 % dejando la PROPORTIONAL al 25 % y repetir las operaciones a partir del punto 23. 32) Repetir sucesivamente las operaciones con la manivela INTEGRAL al 75 % y al 100 %. 33) Poner en OFF el interruptor general. 34) Trazar las curvas de la respuesta dinámica con anillo cerrado para cada uno de los valores de la tabla. 35) Analizar los resultados.

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

65

DL 2314

Tiempo (seg)

0 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165 180 195 210 225 240 255 270 285 300 315 330 345 360 375 390

Kp = 25% Ki = 25% Kp = 25% Ki = 50% Kp = 25% Ki = 75% Kp = 25% Ki = 100%

TABLA 10.1 NOTA : El valor que se releva en el voltímetro corresponde a la variación en centímetros del nivel (1 V = 1 cm).

Nivel (cm)

Tiempo (seg) Fig. 10.2

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

66

DL 2314 FICHA 10.1 LEVEL

adj 1

gain

1

2

PUMP

+12V

X6

19

1 13

linear

18

M

2

3

19 +

U

X7

– 20

4

20

U ref float-switch

offset

LINEAR DRIVER

adj 2

0/10V

Proportional

5 2.5

7.5

50 25

0

75

15

15

10V 0

set point 1

100%

Integral 13

-

14

+

EXT +

–

50

Â

X5

25

75

0

16

16 –

18

Â

100%

– Derivative 50 25

75

17

17

0±10V 0

100%

0 5

5

-10V

+10V

reset Function

set point 2

DC/AC

mA

V

mA

com

Range

kW

2

vW

2

20

200

2000

power

Fig. 10.1

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

67

DL 2314

Página blanca

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

68

DL 2314

UNIDAD

DIDACTICA

11

CONTROL PROPORCIONAL - DERIVATIVO DEL NIVEL CON ANILLO CERRADO

❏

OBJETIVOS :

- Verificar los efectos de la ganancia de anillo sobre la respuesta dinámica del sistema. - Representar la curva de la respuesta dinámica del sistema.

❏

PRERREQUISITOS :

- Conocimiento del funcionamiento de un sistema de control con anillo cerrado y acción proporcional-derivativa (PD). - Conocimiento de la Unidad Didáctica 9.

❏

METODOLOGIA :

- Descubrimiento guiado.

❏

INSTRUMENTOS OPERATIVOS : -

DL 2314 Multímetro. Conjunto de cables. Cronómetro.

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

69

DL 2314

Página blanca

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

70

DL 2314

RECORRIDO

DIDACTICO

QUE DEBE HACER EL PROFESOR Asegurado de que se conozcan los prerrequisitos, entrega a los alumnos la Ficha 11.1 que representa el cableado del control (fig. 11.1) y prepara el panel de simulación del proceso de la siguiente manera: ➢ DELIVERY VALVE

completamente abierta (rotación en sentido antihorario de la manivela).

➢ MOTOR VALVE

completamente abierta (rotación angular = 0°). SOL VALVE abierta (ON) con el uso del interface ON-OFF DRIVER.

➢ MAN VALVE

completamente abierta (rotación en sentido antihorario de la manivela).

➢ AIR VALVE

completamente abierta (rotación en sentido antihorario de la manivela).

➢ DRAIN VALVE

completamente cerrada (rotación en sentido horario de la manivela).

➢ NEEDLE VALVE

completamente cerrada (rotación en sentido horario de la manivela).

➢ Nivel del agua en el depósito (PROCESS TANK) 8 cm. ➢ SET POINT 1

0 V.

➢ SET POINT 2

0 V.

➢ PROPORTIONAL

0 %.

➢ INTEGRAL

0 %.

➢ DERIVATE

0 %.

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

71

DL 2314 QUE TIENEN QUE HACER LOS ALUMNOS Deben: 1) Conectar, mediante cables, el casquillo 19 del LINEAR DRIVER al casquillo 19 y el 20 al casquillo 20 (ficha 11.1 fig. 11.1). 2) Conectar el casquillo del SET POINT 1 al casquillo 18 del LINEAR DRIVER (ficha 11.1 fig. 11.1). 3) Cerrar ligeramente la válvula MAN VALVE (rotación horaria). 4) Apretar el interruptor general (ON). 5) Regular la válvula MAN VALVE de manera que se lea en el indicador de flujo una capacidad de aprox. 20 litros/h. 6) Poner en OFF el interruptor general. 7) Nivelar el agua del depósito a 8 cm. 8) Quitar los cables del casquillo 18 del LINEAR DRIVER y del casquillo del SET POINT 1 y poner en 0 V la manivela. 9) Conectar el casquillo 1 del Sensor de Nivel al casquillo 1 de la 12) respectiva interface y el casquillo 2 al 2 (ficha 11.1 fig. 11.1). 10) Conectar el casquillo del SET POINT 2 al casquillo 14 del regulador PID y el casquillo 13 de la interface de nivel al casquillo 13 del regulador PID (ficha 11.1 fig. 11.1). 11) Introducir un terminal del voltímetro digital, preparado en corriente continua, en el casquillo del SET POINT 2 y el otro en el casquillo de masa. 12) Poner en ON el interruptor general. 13) Regular la tensión en el SET POINT 2 a 2 V. 14) Cambiar el terminal del voltímetro digital del casquillo del SET POINT 2 al casquillo 13 del regulador PID : el valor de tensión leído tiene que ser igual a 2 V; si la tensión tuviese un valor distinto controlar que el nivel del agua esté a 8 cm de altura, en caso contrario calibrar el sensor según los procedimientos indicados en la Unidad Didáctica 1. 15) Poner el terminal del voltímetro digital en el casquillo X5 del regulador PID: el valor de tensión leído tiene que ser igual a la diferencia entre la tensión aplicada en el casquillo 14 y la aplicada en el casquillo 13 es decir 0 V. 16) Conectar el casquillo del SET POINT 1 al casquillo EXT del regulador PID. 17) Introducir el terminal del voltímetro digital en el casquillo X5. 18) Regular la tensión del SET POINT 1 de manera que leamos en el voltímetro digital una tensión de 3 V : esta tensión representa la amplitud del peldaño de referencia que corresponde a un aumento de 3 cm del nivel del agua. 19) Quitar momentáneamente el cable del casquillo EXIT del regulador PID. 20) Regular la manivela PROPORTIONAL al 25 %. 21) Conectar el casquillo 15 del regulador PID al casquillo 15 y el casquillo 18 al 18 del LINEAR DRIVER. 22) Regular la manivela DERIVATIVE al 25 %. 23) Conectar el casquillo 17 del regulador PID al casquillo 17.

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

72

DL 2314 24) Poner el terminal del voltímetro digital en el casquillo 13 del regulador PID : anotar en la tabla 11.1 el valor de tensión leído (2 V). 25) Volver a colocar el cable en el casquillo EXT del regulador PID y accionar contemporáneamente el cronómetro. 26) Anotar en la tabla 11.1 el valor de tensión relevado cada 15 segundos hasta el agotamiento del transitorio. 27) Quitar momentáneamente el cable del casquillo EXT del regulador PID. 28) Quitar el cable del casquillo 17. 29) Nivelar el agua del depósito a 8 cm. 30) Poner el terminal del voltímetro digital en el casquillo 13 del regulador PID : anotar en la tabla 11.1 el valor de tensión leído (2 V). 31) Regular la manivela DERIVATIVE al 50 % dejando la PROPORTIONAL al 25 % y repetir las operaciones a partir del punto 23. 32) Repetir sucesivamente las operaciones con la manivela DERIVATE al 75 % y al 100 %. 33) Poner en OFF el interruptor general. 34) Trazar las curvas de la respuesta dinámica con anillo cerrado para cada uno de los valores de la tabla.

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

73

DL 2314

Tiempo (seg)

0 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165 180 195 210 225 240 255 270 285 300 315 330 345 360 375 390

Kp = 25% Kd = 25% Kp = 25% Kd = 50% Kp = 25% Kd = 75% Kp = 25% Kd = 100%

TABLA 11.1 NOTA : El valor que se aprecia en el voltímetro corresponde a la variación en centímetros del nivel (1 V = 1 cm).

Nivel (cm)

Tiempo (seg) Fig. 11.2

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

74

DL 2314 FICHA 11.1

LEVEL

adj 1

gain

1

2

PUMP

+12V

X6

19

1 13

linear

+

18

M

2

3

19

U

X7

– 20

4

20

U ref float-switch

offset

LINEAR DRIVER

adj 2

0/10V

Proportional

5 2.5

7.5

50 25

0

75

15

15

10V 0

set point 1

100%

Integral 13 14

+

EXT +

–

50

Â

X5

25

75

0

16

16 –

18

Â

100%

– Derivative 50 25

75

17

17

0±10V 0

100%

0 5

5

-10V

+10V

reset Function

set point 2

DC/AC

mA

V

mA

com

Range

kW

2

vW

2

20

200

2000

power

Fig. 11.1

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

75

DL 2314

Página blanca

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

76

DL 2314

UNIDAD

DIDACTICA

12

CONTROL PROPORCIONALINTEGRAL DERIVATIVO DELNIVELCONANILLOCERRADO

❏

OBJETIVOS :

- Verificar los efectos de la ganancia del anillo sobre la respuesta dinámica del sistema. - Representar la curva de la respuesta dinámica del sistema.

❏

PRERREQUISITOS :

- Conocimiento del funcionamiento de un sistema de control con anillo cerrado y acción proporcional-integral-derivativa (PID). - Conocimiento de las Unidades Didácticas 9, 10 y 11.

❏

METODOLOGIA :

- Descubrimiento guiado.

❏

INSTRUMENTOS OPERATIVOS : -

DL 2314 Multímetro digital Conjunto de cables. Cronómetro.

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

77

DL 2314

Página blanca

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

78

DL 2314

RECORRIDO

DIDACTICO

QUE DEBE HACER EL PROFESOR Una vez asegurado de que se conozcan los prerrequisitos, analiza con los alumnos las curvas reproducidas en las Unidades Didácticas 9, 10 y 11. Establecidos los posibles valores de Kp, Ki y Kd que hay que utilizar, entrega a los alumnos la Ficha 12.1 que representa el cableado del control (fig. 12.1) y prepara el panel de simulación del proceso de la siguiente manera: ➢ DELIVERY VALVE

completamente abierta (rotación en sentido antihorario de la manivela).

➢ MOTOR VALVE

completamente abierta (rotación angular = 0°).

➢ SOL VALVE

abierta (ON) con el uso del interface ON-OFF DRIVER.

➢ MAN VALVE

completamente abierta (rotación en sentido antihorario de la manivela).

➢ AIR VALVE

completamente cerrada (rotación en sentido horario de la manivela).

➢ DRAIN VALVE

completamente cerrada (rotación en sentido horario de la manivela).

➢ NEEDLE VALVE

completamente cerrada (rotación en sentido horario de la manivela).

➢ Nivel del agua en el depósito (PROCESS TANK) a 8 cm. ➢ SET POINT 1

0 V.

➢ SET POINT 2

0 V.

➢ PROPORTIONAL

0 %.

➢ INTEGRAL

0 %.

➢ DERIVATE

0 %.

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

79

DL 2314 QUE TIENEN QUE HACER LOS ALUMNOS Deben: 1) Determinar el valor de Kp en el que se instauran oscilaciones examinando las curvas o repitiendo el ejercicio, con los valores intermedios de Kp, siguiendo el procedimiento indicado en la Unidad Didáctica. 2) Fijado el valor de Kp y examinadas las curvas de Ki vistas en la Unidad Didáctica 10, establecer el valor optimal de Ki repitiendo, si fuera necesario, el procedimiento indicado en la misma Unidad Didáctica para cada uno de los valores intermedios. 3) Excluir la acción integrativa sin modificar el valor fijado. 4) Determinar el valor optimal de Kd examinando las curvas vistas en la Unidad Didáctica 11 o repitiendo, si hiciera falta, el procedimiento indicado en la misma Unidad Didáctica. 5) Utilizar contemporáneamente las acciones proporcionales, integral y derivativa y realizar el ejercicio siguiendo las indicaciones sugeridas en las Unidades Didácticas 9, 10 y 11 (ficha 12.1 fig. 12.1). 6) Anotar en la tabla 12.1 el valor de tensión medido cada 15 segundos hasta el agotamiento del transitorio después de haberlo convertido en centímetros (1V = 1cm). 7) Trazar la curva de la respuesta dinámica con anillo cerrado (fig. 12.2).

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

80

DL 2314

Tiempo (seg)

0 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165 180 195 210 225 240 255 270 285 300 315 330 345 360 375 390

Kp = 25% Kd = 25%

TABLA 12.1

Nivel (cm)

Tiempo (seg) Fig. 12.2

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

81

DL 2314 FICHA 12.1 LEVEL

adj 1

gain

1

2

PUMP

+12V

X6

19

1 13

linear

18

M

2

3

19 +

U

X7

– 20

4

20

U ref float-switch

offset

LINEAR DRIVER

adj 2

0/10V

Proportional

5 2.5

7.5

50 25

0

75

15

15

10V 0

set point 1

100%

Integral 13

-

14

+

EXT +

–

50

Â

X5

25

75

0

16

16 –

18

Â

100%

– Derivative 50 25

75

17

17

0±10V 0

100%

0 5

5

-10V

+10V

reset Function

set point 2

DC/AC

mA

Fig. 12.1

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

82

V

mA

com

Range

kW

2

vW

2

20

200

power

2000

DL 2314

UNIDAD

DIDACTICA

13

SENSOR DE CAPACIDAD

❏

OBJETIVOS :

- Determinar la característica de un transductor de capacidad.

❏

PRERREQUISITOS :

- Conocimiento de las principales magnitudes físicas. - Principio de funcionamiento de los transductores de capacidad.

❏

METODOLOGIA :

- Descubrimiento guiado.

❏

INSTRUMENTOS OPERATIVOS : -

DL 2314 Cronómetro. Multímetro digital Conjunto de cables.

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

83

DL 2314

Página blanca

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

84

DL 2314

RECORRIDO

DIDACTICO

QUE DEBE HACER EL PROFESOR Una vez asegurado de que se conozcan los prerrequisitos, entrega a los alumnos la Ficha 13.1 que representa el cableado del sensor de capacidad con la respectiva interface (fig. 13.1 y 13.2) y prepara el panel de simulación del proceso de la siguiente manera: ➢ DELIVERY VALVE

completamente abierta (rotación en sentido antihorario de la manivela).

➢ MOTOR VALVE

completamente abierta (rotación angular = 0°).

➢ SOL VALVE

abierta (ON) con el uso del interface ON-OFF DRIVER.

➢ MAN VALVE

completamente abierta (rotación en sentido antihorario de la manivela).

➢ DRAIN VALVE

completamente cerrada (rotación en sentido horario de la manivela).

➢ NEEDLE VALVE

completamente cerrada (rotación en sentido horario de la manivela).

➢ Nivel del agua en el depósito (PROCESS TANK) a 10 cm. ➢ AIR VALVE

completamente abierta (rotación de la manivela en sentido antihorario).

➢ SET POINT 1

0 V.

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

85

DL 2314 QUE TIENEN QUE HACER LOS ALUMNOS Deben: 1) Conectar, mediante los cables, el casquillo 18 del LINEAR DRIVER al casquillo del SET POINT 1, el casquillo 19 al 19, el casquillo 20 al 20 (ficha 13.1 fig. 13.1). 2) Asegurarse de que el nivel del agua en el depósito sea de 10 cm. 3) Apretar el interruptor general (ON). 4) Arrancar la bomba regulando la tensión en el SET POINT 1 a 10 V. 5) Regular la válvula MAN VALVE para que podamos leer en el indicador de capacidad FLOW METER 100 litros/h : si la capacidad indicada tuviese un valor ligeramente inferior, regular la MAN VALVE hasta alcanzar el valor inmediatamente inferior. 6) Girar ligeramente en sentido antihorario la manivela NEEDLE VALVE y/o la manivela DRAIN VALVE hasta que el nivel de agua alcance los 10 cm y cerrar las válvulas. 7) Arrancar la bomba regulando la tensión en SET POINT 1 a 10 V y poner en marcha contemporáneamente el cronómetro. 8) Leer el valor indicado por el medidor de capacidad FLOW METER y anotarlo. 9) Esperar a que el nivel del agua haya alcanzado la altura de 13 cm y parar el cronómetro junto con la bomba. 10) Anotar el valor leído en el cronómetro. 11) Girar lentamente en sentido antihorario la manivela NEEDLE VALVE y/o la manivela DRAIN VALVE hasta que el nivel del agua en el depósito alcance los 10 cm y cerrar las válvulas. 12) Repetir el procedimiento a partir del punto 4 : los dos valores leídos en el cronómetro tienen que coincidir. 13) Poner en OFF el interruptor general. 14) Calcular la capacidad de la bomba y verificar que el valor coincida con el leído en el indicador de capacidad (indicador de flujo). NOTA : Diámetro del depósito 17,5 cm. Volumen del depósito = área de base por altura 3 = 244.406 x 3 = 721.218 cm . 3 Capacidad = volumen/tiempo (cm /seg). 3 1 cm /seg = 3,6 litros/h. 15) Conectar los casquillos 5 y 6 del sensor de capacidad FLOW a los casquillos 5 y 6 de la respectiva interface (fig. 13.2). 16) Introducir un terminal del voltímetro digital, preparado en corriente continua, en el casquillo 13 y el otro en el casquillo de masa. 17) Regular el trimmer OFFSET hasta leer en el multímetro el valor 0 V. 18) Poner en ON el interruptor general. 19) Girar ligeramente en sentido antihorario la manivela NEEDLE VALVE y/o la manivela DRAIN VALVE. 20) Arrancar la bomba regulando la tensión en el SET POINT 1 a 10 V.

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

86

DL 2314 21) Regular el trimmer GAIN hasta leer en el multímetro el valor 10 V en caso de que la capacidad leída sea de 100 litros/h, o de 9 V en caso de que la capacidad leída en cambio fuera de 90 litros/h : de esta forma habremos efectuado el calibrado del sensor de capacidad estableciendo, para 10 litros/h - 1 V. 22) Regular la válvula MAN VALVE para cada valor de capacidad indicado en la tabla 13.1 y anotar los valores de tensión leídos en el voltímetro. 23) Poner en OFF el interruptor general. 24) Cerrar las válvulas NEEDLE VALVE y DRAIN VALVE. 25) Trazar el diagrama de la tensión en función de la capacidad en la figura 13.3.

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

87

DL 2314

Capacidad (litros/h)

100 90

80

70

60

50

40

30

20

Tensión (V) TABLA 13.1

Tensione Tensión (V) (V)

Portata Capacidad (Litri/h) (litros/h) Fig. 13.3

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

88

10

DL 2314 FICHA 13.1 adj 1 X6

PUMP

+12V 19

19 +

18

M

0/10V

X7

– 20

20

5 2.5

7.5

adj 2 0

LINEAR DRIVER

10V

set point 1

Fig. 13.1

gain

Function

DC/AC V

FLOW

X1 5

mA

Range

kW

2

vW

2

20

200

2000

power

5 13

f 6

com

mA

6 U

offset

Fig. 13.2

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

89

DL 2314

Página blanca

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

90

DL 2314

UNIDAD

DIDACTICA

14

CONTROL PROPORCIONAL DE LA CAPACIDAD CON ANILLO CERRADO

❏

OBJETIVOS :

- Verificar el funcionamiento de una válvula proporcional en el control de la capacidad.

❏

PRERREQUISITOS :

- Conocimiento del funcionamiento de un sistema de control con anillo cerrado. - Principio de funcionamiento de una válvula proporcional. - Conocimiento de la Unidad Didáctica 13.

❏

METODOLOGIA :

- Descubrimiento guiado.

❏

INSTRUMENTOS OPERATIVOS : - DL 2314 - Multímetro digital - Conjunto de cables.

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

91

DL 2314

Página blanca

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

92

DL 2314

RECORRIDO

DIDACTICO

QUE DEBE HACER EL PROFESOR Una vez asegurado el conocimiento de los prerrequisitos, entrega al alumno la Ficha 14.1 que representa el cableado del control (fig. 14.1 y fig. 14.2) y prepara el panel de simulación del proceso de la siguiente manera. ➢ DELIVERY VALVE

completamente abierta (rotación en sentido antihorario de la manivela).

➢ MOTOR VALVE

completamente abierta (rotación angular = 0°).

➢ SOL VALVE

abierta (ON) con el uso del interface ON-OFF DRIVER.

➢ MAN VALVE

completamente abierta (rotación en sentido antihorario de la manivela).

➢ AIR VALVE

completamente abierta (rotación en sentido antihorario de la manivela).

➢ DRAIN VALVE

completamente cerrada (rotación en sentido horario de la manivela).

➢ NEEDLE VALVE

completamente cerrada (rotación en sentido horario de la manivela).

➢ Nivel del agua en el depósito (PROCESS TANK) a 8 cm. ➢ SET POINT 1

0 V.

➢ SET POINT 2

0 V.

➢ PROPORTIONAL

0 %.

➢ INTEGRAL

0 %.

➢ DERIVATE

0 %.

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

93

DL 2314 QUE TIENEN QUE HACER LOS ALUMNOS Deben: 1) Conectar, mediante cables, el casquillo 19 del LINEAR DRIVER al casquillo 19 y el casquillo 20 al 20 (ficha 14.1 fig. 14.1). 2) Conectar el casquillo del SET POINT 1 al casquillo 18 del LINEAR DRIVER (ficha 14.1 fig. 14.1). 3) Apretar el interruptor general (ON). 4) Conectar el casquillo 5 del Sensor de capacidad al casquillo de la respectiva interface y el casquillo 6 al 6 (ficha 14.1 fig. 14.1). 5) Conectar el casquillo del SET POINT 2 al casquillo 14 del regulador PID y el casquillo 13 del interface del sensor de capacidad al casquillo 13 del regulador PID (ficha 14.1 fig. 14.2). 6) Introducir un terminal del voltímetro digital, preparado en corriente continua, en el casquillo del SET POINT 2 y el otro en el casquillo de masa. 7) Regular la manivela PROPORTIONAL al 25 %. 8) Conectar el casquillo 21 del MOTOR DRIVER con el casquillo 21 y el casquillo 22 con el 22 (ficha 14.1 fig. 14.2). 9) Conectar el casquillo 15 del regulador PID al casquillo 15 y el casquillo 18 al 18 del MOTOR DRIVER (ficha 14.1 fig. 14.1). 10) Girar gradualmente en sentido antihorario la manivela NEEDLE VALVE y/o la manivela DRAIN VALVE. 11) Arrancar la bomba regulando la tensión en el SET POINT 1 a 10 V. 12) Regular le tensión en SET POINT 2 a 2 V : la válvula motorizada MOTOR VALVE empieza a cerrarse (rotación horaria) para regular la capacidad al valor del set point impuesto,oscilando ligeramente antes de pararse. 13) Regular la tensión en SET POINT 2 a 3 V : la válvula motorizada se abre haciendo que aumente la capacidad. 14) Observar la respuesta mientras la capacidad se establece en un nuevo valor y anotar dicho valor leído en el indicador de flujo ya sea con 2 V o con 3 V. 15) Repetir todas las operaciones anteriores regulando la manivela PROPORTIONAL en principio al 50 % después al 75 % y para acabar al 100 % y observar lo que pasa : la válvula podría oscilar continuamente sin encontrar un punto de estabilidad. 16) Buscar el valor, entre los impuestos y los intermedios, de mayor estabilidad y anotarlo. 17) Poner en OFF el interruptor general. 18) Cerrar la manivela NEEDLE VALVE y/o la manivela DRAIN VALVE. 19) Analizar los resultados.

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

94

DL 2314 FICHA 14.1

adj 1 PUMP

+12V

X6

19

19 +

18

M

0/10V

X7

– 20

20

5 2.5

7.5

adj 2 0

LINEAR DRIVER

10V

set point 1

Fig. 14.1

gain FLOW 5

MOTOR VALVE

+12V

X1

21

5 13

f 6

21 +

18

M

6 U

– 22

open off closed

offset

22

MOTOR DRIVER

Proportional 50 25

75

0

15

15

16

16 –

100%

Integral 13 14

+

EXT +

–

50

Â

X5

25

75

0

18

Â

100%

– Derivative 50 25

75

17

17

0±10V 0

100%

0 5

5

-10V

+10V

reset Function

set point 2

DC/AC

mA

V

mA

com

Range

kW

2

vW

2

20

200

2000

power

Fig. 14.2

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

95

DL 2314

Página blanca

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

96

DL 2314

UNIDAD

DIDACTICA

15

CONTROL PROPORCIONAL - INTEGRAL DE LA CAPACIDAD CON ANILLO CERRADO

❏

OBJETIVOS :

- Verificar el funcionamiento de una válvula proporcional en el control de la capacidad.

❏

PRERREQUISITOS :

- Conocimientos del funcionamiento de un sistema de control con anillo cerrado. - Principio de funcionamiento de una válvula proporcional. - Conocer la Unidad Didáctica 14.

❏

METODOLOGIA :

- Descubrimiento guiado.

❏

INSTRUMENTOS OPERATIVOS : - DL 2314 - Multímetro digital - Conjunto de cables.

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

97

DL 2314

Página blanca

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

98

DL 2314

RECORRIDO

DIDACTICO

QUE DEBE HACER EL PROFESOR Una vez asegurado de que se conozcan los prerrequisitos, entrega a los alumnos el cableado del control (fig 15.1) y prepara el panel de simulación del proceso de la siguiente manera: ➢ DELIVERY VALVE

completamente abierta (rotación en sentido antihorario de la manivela).

➢ MOTOR VALVE

completamente abierta (rotación angular = 0°).

➢ SOL VALVE

abierta (ON) con el uso del interface ON-OFF DRIVER.

➢ MAN VALVE

completamente abierta (rotación en sentido antihorario de la manivela).

➢ AIR VALVE

completamente abierta (rotación en sentido antihorario de la manivela).

➢ DRAIN VALVE

completamente cerrada (rotación en sentido horario de la manivela).

➢ NEEDLE VALVE

completamente cerrada (rotación en sentido horario de la manivela).

➢ Nivel del agua en el depósito (PROCESS TANK). ➢ SET POINT 1

0 V.

➢ SET POINT 2

0 V.

➢ PROPORTIONAL

0 %.

➢ INTEGRAL

0 %.

➢ DERIVATE

0 %.

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

99

DL 2314 QUE TIENEN QUE HACER LOS ALUMNOS Deben: 1) Conectar, mediante cables, el casquillo 19 del LINEAR DRIVER al casquillo 19 y el casquillo 20 al 20 (ficha 15.1 fig 15.1). 2) Conectar el casquillo del SET POINT 1 al casquillo 18 del LINEAR DRIVER (ficha 15.1 fig 15.1). 3) Apretar el interruptor general (ON). 4) Conectar el casquillo 5 del Sensor de capacidad al casquillo 5 de la respectiva interface y el casquillo 6 al 6 (ficha 15.1 fig 15.2). 5) Conectar el casquillo del SET POINT 2 al casquillo 14 del regulador PID y el casquillo 13 del interface del sensor de capacidad al casquillo 13 del regulador PID (ficha 15.1 fig 15.1). 6) Introducir un terminal del voltímetro digital, preparado en corriente continua, en el casquillo del SET POINT 2 y el otro en el casquillo de masa. 7) Regular la manivela PROPORTIONAL al 25 %. 8) Regular la manivela INTEGRAL al 25 %. 9) Conectar el casquillo 21 del MOTOR DRIVER al casquillo 21 y el casquillo 22 al casquillo 22 (ficha 15.1 fig. 15.2). 10) Conectar el casquillo 15 del regulador PID al casquillo 15, el casquillo 16 al casquillo 16 y el casquillo 18 al 18 del MOTOR DRIVER. 11) Girar gradualmente en sentido antihorario la manivela NEEDLE VALVE y/o la manivela DRAIN VALVE. 12) Arrancar la bomba regulando la tensión en el SET point 1 a 0 V. 13) Regular la tensión en el SET POINT 2 a 2 V : la válvula motorizada MOTOR VALVE empezará a cerrarse (rotación horaria) para regular la capacidad al valor de set point planteado, oscilando ligeramente antes de pararse. 14) Regular la tensión en el SET POINT 2 a 3 V : la válvula motorizada se abre haciendo que aumente la capacidad. 15) Observar la respuesta mientras la capacidad se establece en el nuevo valor y anotar el valor de la capacidad, leído en el indicador de flujo, ya sea con 2 V que con 3 V. 16) Repetir todas las operaciones anteriores regulando la manivela INTEGRAL al 50 %, después al 75 % y para acabar al 100%, dejando la PROPORTIONAL al 25 % y observar lo que sucede. 17) Apretar el botón RESET para poner en cero el integrador, es decir descargar los condensadores de integración del circuito antes de plantear un nuevo valor en INTEGRAL. 18) Buscar el valor, entre los planteados, que tenga mayor estabilidad y anotarlo. 19) Poner en OFF el interruptor general. 20) Cerrar la manivela NEEDLE VALVE y/o la manivela DRAIN VALVE. 21) Desmontar todas las conexiones. 22) Analizar los resultados.

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

100

DL 2314 FICHA 15.1

adj 1 PUMP

+12V

X6

19

19 +

18

M

0/10V

X7

– 20

20

5 2.5

7.5

adj 2 0

LINEAR DRIVER

10V

Fig. 15.1

gain FLOW 5

5

6

6

MOTOR VALVE

+12V

X1

21 13

f

21 +

18

M U

– 22

open off closed

offset

22

MOTOR DRIVER

Proportional 50 25

75

0

15

15

16

16 –

100%

Integral 13 14

+

EXT +

–

50

Â

X5

25

75

0

18

Â

100%

– Derivative 50 25

75

17

17

0±10V 0

100%

0 5

5

-10V

+10V

reset Function

set point 2

DC/AC

mA

V

mA

com

Range

kW

2

vW

2

20

200

2000

power

Fig. 15.2

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

101

DL 2314

Página blanca

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

102

DL 2314

UNIDAD

DIDACTICA

16

CONTROL PROPORCIONAL - DERIVATIVO DE LA CAPACIDAD CON ANILLO CERRADO

❏

OBJETIVOS :

- Verificar el funcionamiento de una válvula proporcional en el control de la capacidad.

❏

PRERREQUISITOS :

- Conocer el funcionamiento de un sistema de control con anillo cerrado. - Principio de funcionamiento de una válvula proporcional. - Conocer la Unidad Didáctica 14.

❏

METODOLOGIA :

- Descubrimiento guiado.

❏

INSTRUMENTOS OPERATIVOS : - DL 2314 - Multímetro digital - Conjunto de cables.

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

103

DL 2314

Página blanca

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

104

DL 2314

RECORRIDO

DIDACTICO

QUE DEBE HACER EL PROFESOR Asegurado de que se conozcan los prerrequisitos, entrega a los alumnos la Ficha 16.1 que representa el cableado del control (fig 16.1) y prepara el panel de simulación del proceso de la siguiente manera: ➢ DELIVERY VALVE

completamente abierta (rotación en sentido antihorario de la manivela).

➢ MOTOR VALVE

completamente abierta (rotación angular = 0°).

➢ SOL VALVE

abierta (ON) con el uso del interface ON-OFF DRIVER.

➢ MAN VALVE

completamente abierta (rotación en sentido antihorario de la manivela).

➢ AIR VALVE

completamente abierta (rotación en sentido antihorario de la manivela).

➢ DRAIN VALVE

completamente cerrada (rotación en sentido horario de la manivela).

➢ NEEDLE VALVE

completamente cerrada (rotación en sentido horario de la manivela).

➢ Nivel del agua en el depósito (PROCESS TANK) a 8 cm. ➢ SET POINT 1

0 V.

➢ SET POINT 2

0 V.

➢ PROPORTIONAL

0 %.

➢ INTEGRAL

0 %.

➢ DERIVATE

0 %.

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

105

DL 2314 QUE TIENEN QUE HACER LOS ALUMNOS Deben: 1) Conectar, mediante cables, el casquillo 19 del LINEAR DRIVER al casquillo 19 y el casquillo 20 al 20 (ficha 16.1 fig 16.1). 2) Conectar el casquillo del SET POINT 1 al casquillo 18 del LINEAR DRIVER (ficha 16.1 fig 16.1). 3) Apretar el interruptor general (ON). 4) Conectar el casquillo 5 del Sensor de capacidad al casquillo 5 de la respectiva interface y el casquillo 6 al casquillo 6 (ficha 16.1 fig 16.2). 5) Conectar el casquillo del SET POINT 2 al casquillo 14 del regulador PID y el casquillo 13 del interface del sensor de capacidad al casquillo 13 del regulador PID (ficha 16.1 fig 16.2). 6) Introducir un terminal del voltímetro digital, preparado en corriente continua, en el casquillo del SET POINT 2 y el otro en el casquillo de masa. 7) Regular la manivela PROPORTIONAL al 25 %. 8) Regular la manivela DERIVATE al 25 %. 9) Conectar el casquillo 21 del MOTOR DRIVER al casquillo 21 y el casquillo 22 al casquillo 22 (FICHA 16.1 FIG 16.2). 10) Conectar el casquillo 15 del regulador PID al casquillo 15, el casquillo 17 al casquillo 17 y el casquillo 18 al casquillo 18 del MOTOR DRIVER (ficha 16.1 fig 16.2). 11) Girar gradualmente en sentido antihorario la manivela NEEDLE VALVE y/o la manivela DRAIN VALVE. 12) Arrancar la bomba regulando la tensión en el SET POINT 1 A 10 V. 13) Regular la tensión en el SET POINT 2 a 2 V : la válvula motorizada MOTOR VALVE empieza a cerrarse (rotación horaria) para regular la capacidad al valor de set point planteado, oscilando ligeramente antes de pararse. 14) Regular la tensión en el SET POINT 2 a 3 V : la válvula motorizada se abre haciendo aumentar la capacidad. 15) Observar la respuesta mientras la capacidad se estabiliza en el nuevo valor y anotar el valor de la capacidad leída en el indicador de flujo ya sea a 2 V que a 3 V. 16) Repetir todas las operaciones anteriores regulando la manivela DERIVATE al 50 %, después al 75 % y para acabar al 100 %, dejando la PROPORTIONAL al 25 % y observar lo que sucede. 17) Buscar el valor, entre los planteados, de mayor estabilidad y anotarlo. 18) Poner en OFF el interruptor general. 19) Cerrar la manivela NEEDLE VALVE y/o la manivela DRAIN VALVE. 20) Desmontar todos las conexiones. 21) Analizar los resultados.

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

106

DL 2314 FICHA 16.1 adj 1 PUMP

+12V

X6

19

19 +

18

M

0/10V

X7

– 20

20

5 2.5

7.5

adj 2 0

LINEAR DRIVER

10V

set point 1

Fig. 16.1

gain FLOW 5

MOTOR VALVE

+12V

X1

21

5 13

f 6

21 +

18

M

6 U

– 22

open off closed

offset

22

MOTOR DRIVER

Proportional 50 25

75

0

15

15

16

16 –

100%

Integral 13 14

+

EXT +

–

50

Â

X5

25

75

0

18

Â

100%

– Derivative 50 25

75

17

17

0±10V 0

100%

0 5

5

-10V

+10V

reset Function

set point 2

DC/AC

mA

V

mA

com

Range

kW

2

vW

2

20

200

2000

power

Fig. 16.2

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

107

DL 2314

Página blanca

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

108

DL 2314

UNIDAD

DIDACTICA

17

CONTROL PROPORCIONAL-INTGRAL-DERIVATIVO DELACAPACIDADCONANILLOCERRADO

❏

OBJETIVOS :

- Verificar el funcionamiento de una válvula proporcional en el control de la capacidad.

❏

PRERREQUISITOS :

- Conocer el funcionamiento de un sistema de control con anillo cerrado de acción proporcional-integral-derivativa - Principio del funcionamiento de una válvula proporcional. - Conocimiento de las Unidades Didácticas 14, 15 y 16.

❏

METODOLOGIA :

- Descubrimiento guiado.

❏

INSTRUMENTOS OPERATIVOS : - DL 2314 - Multímetro digital - Conjunto de cables.

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

109

DL 2314

Página blanca

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

110

DL 2314

RECORRIDO

DIDACTICO

QUE DEBE HACER EL PROFESOR Asegurado del conocimiento de los prerrequisitos, analiza con los alumnos los resultados de los ejercicios contenidos en las Unidades Didácticas 14, 15 y 16 y les entrega la Ficha 17.1 que representa el cableado del control (ficha 17.1 fig. 17.2) y prepara el panel de simulación del proceso de la siguiente manera: ➢ DELIVERY VALVE

completamente abierta (rotación en sentido antihorario de la manivela).

➢ MOTOR VALVE

completamente abierta (rotación angular = 0°).

➢ SOL VALVE

abierta (ON) con el uso del interface ON-OFF DRIVER.

➢ MAN VALVE

completamente abierta (rotación en sentido antihorario de la manivela).

➢ AIR VALVE

completamente abierta (rotación en sentido antihorario de la manivela).

➢ DRAIN VALVE

completamente cerrada (rotación en sentido horario de la manivela).

➢ NEEDLE VALVE

completamente cerrada (rotación en sentido horario de la manivela).

➢ Nivel del agua en el depósito (PROCESS TANK) a 8 cm. ➢ SET POINT 1

0 V.

➢ SET POINT 2

0 V.

➢ PROPORTIONAL

0 %.

➢ INTEGRAL

0 %.

➢ DERIVATE

0 %.

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

111

DL 2314 QUE TIENEN QUE HACER LOS ALUMNOS Deben: 1) Determinar el valor de Kp en el que se instauran oscilaciones casi permanentes siguiendo el procedimiento indicado en la Unidad Didáctica 14 : el valor de la posición de Kp, en el que se instauran las oscilaciones. se tiene que reducir de aprox. 0,6 veces. 2) Fijado el valor de Kp determinar el valor ideal de Kp siguiendo el procedimiento indicado en la Unidad Didáctica 15. 3) Excluir el valor optimal de Kp siguiendo el procedimiento indicado en la Unidad Didáctica 16. 4) Determinar el valor optimal de Kp siguiendo el procedimiento indicado en le Unidad Didáctica 16. 5) Utilizar contemporáneamente las acciones proporcionales, integral y derivativa y realizar los ejercicios siguiendo las indicaciones contenidas en las Unidades Didácticas 14, 15 y 16 (ficha 17.1 fig 17.1 y 17.2).

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

112

DL 2314 FICHA 17.1

adj 1 PUMP

+12V

X6

19

19 +

18

M

0/10V

X7

– 20

20

5 2.5

7.5

adj 2 0

LINEAR DRIVER

10V

set point 1

Fig. 17.1

gain FLOW 5

MOTOR VALVE

+12V

X1

21

5 13

f 6

21 +

18

M

6 U

– 22

open off closed

offset

22

MOTOR DRIVER

Proportional 50 25

75

0

15

15

16

16 –

100%

Integral 13 14

+

EXT +

–

50

Â

X5

25

75

0

18

Â

100%

– Derivative 50 25

75

17

17

0±10V 0

100%

0 5

5

-10V

+10V

reset Function

set point 2

DC/AC

mA

V

mA

com

Range

kW

2

vW

2

20

200

2000

power

Fig. 17.2

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

113

DL 2314

Página blanca

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

114

DL 2314

UNIDAD

DIDACTICA

18

SENSOR DE TEMPERATURA

❏

OBJETIVOS :

- Conocer las principales magnitudes físicas. - Principio de funcionamiento de las termorresistencias.

❏

PRERREQUISITOS :

- Conocimiento de las principales magnitudes físicas. - Principio de funcionamiento de las termorresistencias.

❏

METODOLOGIA :

- Descubrimiento guiado.

❏

INSTRUMENTOS OPERATIVOS : - DL 2314 - Multímetro digital - Conjunto de cables.

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

115

DL 2314

Página blanca

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

116

DL 2314

RECORRIDO

DIDACTICO

QUE DEBE HACER EL PROFESOR Asegurado del conocimiento de los prerrequisitos, entrega a los alumnos la Ficha 18.1 que representa el cableado del sensor de temperatura con la respectiva interface (fig 18.1 y 18.2) y prepara el panel de simulación del proceso de la siguiente manera: ➢ DELIVERY VALVE

completamente abierta (rotación en sentido antihorario de la manivela).

➢ MOTOR VALVE

completamente abierta (rotación angular = 0°).

➢ SOL VALVE

abierta (ON) con el uso del interface ON-OFF DRIVER.

➢ MAN VALVE

completamente abierta (rotación en sentido antihorario de la manivela).

➢ DRAIN VALVE

completamente cerrada (rotación en sentido horario de la manivela).

➢ NEEDLE VALVE

completamente cerrada (rotación en sentido horario de la manivela).

➢ Nivel del agua en el depósito (PROCESS TANK) a 10 cm. ➢ AIR VALVE

completamente cerrada (rotación en sentido horario de la manivela).

➢ SET POINT 1

0 V.

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

117

DL 2314 QUE TIENEN QUE HACER LOS ALUMNOS Deben: 1) Apretar el interruptor general (ON). 2) Introducir un terminal de un multímetro digital Ohmímetro) en el casquillo 7 y el otro en el casquillo 8 del resistor TESTER. 3) Regular el trimmer TESTER hasta leer el valor 100 Ohm (resistencia de la PT 100 a 0 °C). 4) Utilizar el multímetro como voltímetro, preparado en corriente continua, y colocar un terminal en el casquillo X3 y el otro en la masa. 5) Conectar, mediante los cables, los casquillos 7 y 8 del TESTER a los casquillos 7 y 8 del INPUT INTERFACE. 6) Regular el trimmer OFFSET hasta leer en el voltímetro el valor 0 V. 7) Quitar los cables de los casquillos 7 y 8 del TESTER e introducir los terminales del multímetro. 8) Utilizar el multímetro como ohmímetro y regular el trimmer TESTER hasta leer el valor 138,5 ohmios (resistencia de la PT 100 a 100 °C). 9) Utilizar el multímetro como voltímetro y poner un terminal en el casquillo 13 y el otro en la masa. 10) Conectar los casquillos 7 y 8 TESTER a los casquillos 7 y 8 del INPUT INTERFACE. 11) Regular el trimmer GAIN hasta leer en el multímetro el valor 10 V : de esta forma habremos efectuado el calibrado del sensor de temperatura estableciendo para 10 °C, 1V. 12) Quitar los cables de los casquillos 7 y 8 del TESTER y conectarlos a los casquillos 7 y 8 del sensor de temperatura (ficha 18.1 fig 18.1). 13) Conectar el casquillo 23 del PWM DRIVER al casquillo 23 y el casquillo 24 al 24 (ficha 18.1 fig 18.2). 14) Conectar el casquillo del SET POINT 1 al casquillo 18 del PWM DRIVER. 15) Asegurarse que el nivel del agua esté a 10 cm. 16) Regular la tensión en el SET POINT 1 a 10 V : el elemento calefactor empieza a funcionar. 17) Introducir un terminal del voltímetro, preparado en corriente continua, en el casquillo 13 del interface de temperatura y el otro en el casquillo de masa. 18) Leer en el voltímetro los valores de tensión correspondientes a los distintos valores de temperatura indicados por el termómetro. 19) Anotar en la tabla 18.1 el valor de tensión para cada valor de temperatura indicado. 20) Poner en OFF el interruptor general. 21) Desmontar todas las conexiones. 22) Abrir completamente AIR VALVE (rotación en sentido antihorario de la manivela). 23) Trazar el diagrama de la tensión en función de la temperatura en la figura 18.3. 24) Analizar los resultados.

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

118

DL 2314

Temperatura (°C)

20

25

30

35

40

45

50

55

60

Tensión (V)

TABLA 18.1

Tensión Tensione (V) (V)

Temperatura Temperatura (∞(°C) C) Fig. 18.3

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

119

DL 2314 FICHA 18.1

gain

TEMPERATURE 7

Function

DC/AC V

ϑ

mA

8

Range

kW

2

vW

2

20

200

2000

power

7 ϑ

7

com

mA

X2

13

8 U

8

Uref X3

TESTER

offset

Fig. 18.1

adj 1 X8

HEATER

+48V 23 +

18 0/10V

X9

7.5

adj 2 0

– 24

5 2.5

PMW DRIVER

10V

set point 1 Fig. 18.2

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

120

23

24

DL 2314

UNIDAD

DIDACTICA

19

MEDIDA DE LAS CARACTERISTICAS DEL CALENTADOR

❏

OBJETIVOS :

- Estudiar la potencia térmica del calentador. - Representar el diagrama de la temperatura del agua en función del tiempo.

❏

PRERREQUISITOS :

- Conocimiento de la transmisión de energía bajo forma de calor en los líquidos. - Conocer la Unidad Didáctica 18.

❏

METODOLOGIA :

- Descubrimiento guiado.

❏

INSTRUMENTOS OPERATIVOS : -

DL 2314 Cronómetro. Multímetro digital Conjunto de cables.

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

121

DL 2314

Página blanca

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

122

DL 2314

RECORRIDO

DIDACTICO

QUE DEBE HACER EL PROFESOR Asegurado de que se conozcan los prerrequisitos, entrega a los alumnos la Ficha 19.1 que representa el cableado del control ON-OFF DRIVER (fig 19.1 y 19.2). y prepara el panel de simulación del proceso de la siguiente manera: ➢ DELIVERY VALVE

completamente abierta (rotación en sentido antihorario de la manivela).

➢ MOTOR VALVE

completamente abierta (rotación angular = 0°).

➢ SOL VALVE

abierta (ON) con el uso del interface ON-OFF DRIVER.

➢ MAN VALVE

completamente abierta (rotación en sentido antihorario de la manivela).

➢ AIR VALVE

completamente abierta (rotación en sentido antihorario de la manivela).

➢ DRAIN VALVE

completamente cerrada (rotación en sentido horario de la manivela).

➢ NEEDLE VALVE

completamente cerrada (rotación en sentido horario de la manivela).

➢ Nivel del agua en el depósito (PROCESS TANK) a 8 cm. ➢ SET POINT 1

0 V.

➢ SET POINT 2

0 V.

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

123

DL 2314 QUE TIENEN QUE HACER LOS ALUMNOS Deben: 1) Probar la interface del calentador (PWM DRIVER) siguiendo el procedimiento de calibrado descrito, para la interface de la bomba, en la Unidad Didáctica 2. 2) Conectar, mediante cables, el casquillo 23 del PWM DRIVER al casquillo 23 y el casquillo 24 al casquillo 24 (ficha 19.1 fig 19.2). 3) Conectar el casquillo 19 del LINEAR DRIVER al casquillo 19 y el casquillo 20 al 20 (ficha 19.1 fig 19.1). 4) Conectar el casquillo del SET POINT 1 al casquillo 18 del LINEAR DRIVER. 5) Apretar el interruptor general (ON). 6) Regular la tensión en el SET POINT 1 hasta arrancar la bomba;. 7) Esperar a que el nivel del agua haya alcanzado los 10 cm de altura y volver a poner la tensión en el SET POINT 1 a 0 V. 8) Regular la tensión en el SET POINT 2 a 10 V. 9) Conectar los casquillos 7 y 8 del sensor de temperatura a los casquillos 7 y 8 de la respectiva interface (ficha 19.1 fig 19.3). 10) Introducir un terminal del voltímetro digital, preparado en corriente continua, en el casquillo 13 de la interface de temperatura y el otro en el casquillo de masa (ficha 19.1 fig 19.3). 11) Anotar en la tabla 19.1 el valor de la temperatura inicial leído en el voltímetro (1 V = 10 °C). 12) Conectar el casquillo del SET POINT 2 al casquillo 18 del PWM DRIVER y accionar contemporáneamente el cronómetro. 13) Anotar en la tabla 19.1 el tiempo que transcurre para lograr las temperaturas nominadas. 14) Poner en OFF el interruptor general. 15) Desmontar todas las conexiones. 16) Trazar el diagrama de la temperatura en función del tiempo en la figura 19.4. 17) Calcular la potencia del calentador. 18) Representar la característica estática del calentador en la figura 19.5.

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

124

DL 2314

Temperatura Temp. 25 (°C) inicial Tiempo (seg)

26

27

28

29

30

31

32

33

34

35

0

TABLA 19.1

Temperatura Temperatura (∞C) (°C)

Tiempo Tempo (sec) (seg) Fig. 19.4

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

125

DL 2314

Potencia Tensione (V) (cal/seg)

Tensión Portata (Litri/h) (V) Fig. 19.5

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

126

DL 2314 FICHA 19.1 adj 1 PUMP

+12V

X6

19

19 +

18

M

0/10V

X7

– 20

20

5 2.5

7.5

adj 2 0

LINEAR DRIVER

10V

set point 1

Fig. 19.1 adj 1 X8

HEATER

+48V 23 +

18 0/10V

X9

– 24

5 2.5

23

24

7.5

adj 2 0

PMW DRIVER

10V

set point 1 Fig. 19.2

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

127

DL 2314

gain

TEMPERATURE 7

Function

DC/AC V

ϑ

mA

8

7 ϑ

7

X2

8 U

8

Uref X3

TESTER

Fig. 19.3

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

13

128

offset

com

mA

Range

kW

2

vW

2

20

200

power

2000

DL 2314

UNIDAD

DIDACTICA

20

CONTROL ON - OFF DE LA TEMPERATURA

❏

OBJETIVOS :

- Comprender el funcionamiento de un sistema de control ON-OFF de temperatura con anillo cerrado. - Entender los efectos de la histéresis sobre el control.

❏

PRERREQUISITOS :

- Conocer el funcionamiento de un sistema de control ON-OFF con anillo cerrado. - Conocimiento de las Unidades Didácticas 18 y 19.

❏

METODOLOGIA :

- Descubrimiento guiado.

❏

INSTRUMENTOS OPERATIVOS : -

DL 2314 Multímetro digital Conjunto de cables. Cronómetro.

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

129

DL 2314

Página blanca

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

130

DL 2314

RECORRIDO

DIDACTICO

QUE DEBE HACER EL PROFESOR Asegurado de que se conocen los prerrequisitos, entrega a los alumnos la Ficha 20.1 que representa el cableado del control ON-OFF (fig 20.1 y 20.2) y prepara el panel de simulación del proceso de la siguiente manera: ➢ DELIVERY VALVE

completamente abierta (rotación en sentido antihorario de la manivela).

➢ MOTOR VALVE

completamente abierta (rotación angular = 0°).

➢ SOL VALVE

abierta (ON) con el uso del interface ON-OFF DRIVER.

➢ MAN VALVE

completamente abierta (rotación en sentido antihorario de la manivela).

➢ DRAIN VALVE

completamente cerrada (rotación en sentido horario de la manivela).

➢ NEEDLE VALVE

completamente cerrada (rotación en sentido horario de la manivela).

➢ Nivel del agua del depósito (PROCESS TANK) a 10 cm. ➢ AIR VALVE

completamente cerrada (rotación en sentido horario de la manivela).

➢ Manivela SET POINT 1 0 V. ➢ Manivela SET POINT 2 0 V. ➢ Manivela Hystéresis

0 %.

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

131

DL 2314 QUE TIENEN QUE HACER LOS ALUMNOS Deben: 1) Conectar, mediante cables, el casquillo 19 del LINEAR DRIVER al casquillo 19 y el casquillo 20 al 20 (ficha 20.1 fig 20.1). 2) Conectar el casquillo del SET POINT 2 al casquillo 18 del LINEAR DRIVER. 3) Conectar el casquillo 23 del PWM DRIVER al casquillo 23 y el casquillo 24 al 24 (ficha 20.1 fig 20.2). 4) Apretar el interruptor general (ON). 5) Asegurarse de que el agua en el depósito esté a 10 cm de altura, en caso contrario alcanzar el nivel arrancando la bomba. 6) Conectar los casquillos 7 y 8 del sensor de temperatura a los casquillos 7 y 8 de la respectiva interface (ficha 20.1 fig 20.2). 7) Conectar el casquillo del SET POINT 1 al casquillo 14 del regulador ON-OFF y el casquillo 13 del interface de temperatura al casquillo 13 del regulador ON-OFF (ficha 20.1 fig 20.1) 8) Introducir un terminal del voltímetro digital, preparado en corriente continua, en el casquillo del SET POINT 1 y el otro en el casquillo de masa (ficha 20.1 fig 20.2). 9) Regular la tensión en el SET POINT 1 a 3 V (30 °C) : el valor de tensión leído, multiplicado por 10, corresponde al valor de temperatura en °C. 10) Poner el terminal del voltímetro digital en el casquillo 18 del sensor de temperatura y anotar en la tabla 20.1 el valor de tensión leído después de haberlo convertido en °C. 11) Poner el terminal del voltímetro digital en el casquillo X4 del regulador ON-OFF : el valor de tensión leído tiene que ser igual a la diferencia entre la tensión aplicada al casquillo 14 y la aplicada al casquillo 13. 12) Poner el terminal del voltímetro digital en el casquillo 18 del sensor de temperatura. 13) Conectar el casquillo 18 del regulador ON-OFF al casquillo 18 del PWM DRIVER y accionar contemporáneamente el cronómetro : el calentador entrará inmediatamente en función (LED encendido), la temperatura del agua aumenta como también aumenta el valor de tensión leído en el voltímetro. 14) La temperatura del agua, alcanzado el valor set point, pone la salida del regulador ON-OFF a una tensión de aprox. -10 V que desactiva el calentador (LED apagado) : anotar en la tabla 20.1 el tiempo de subida de la temperatura leído en el cronómetro y el valor de tensión, correspondiente al límite superior de set point, después de haberlo convertido en °C. 15) Nada más que la temperatura empieza a disminuir se determina una pequeña diferencia de tensión entre los casquillos 14 y 13 que pone la salida del regulador ON-OFF a una tensión de aprox. 10 V reactivando el calentador : anotar en la tabla 20.1 el tiempo de bajada de la temperatura y el valor de tensión, correspondiente al límite inferior de set point después de haberlo convertido en °C. 16) El calentador permanece en función hasta cuando la temperatura anterior se restablece: anotar en la tabla 20.1 el tiempo de subida de la temperatura y el valor de tensión, correspondiente al límite superior de set point, después de haberlo convertido en °C: el ciclo se repetitivo.

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

132

DL 2314 17) Repetir la medida del tiempo de subida y de bajada unas cuantas veces anotando los resultados. 18) Regular la histéresis al 25 % y medir el tiempo de subida y de bajada de la temperatura entre encendido y apagado del calentador : anotar los resultados en la tabla 20.2. 19) Poner en OFF el interruptor general. 20) Desmontar todas las conexiones. 21) Representar el diagrama de la característica de la histéresis en las fig 20.3 y 20.4. NOTA :

La temperatura del agua se puede disminuir introduciendo en el depósito agua fría, teniendo cuidado de restablecer el nivel en el depósito a 10 cm.

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

133

DL 2314

Hystéresis %

0

Hystéresis %

5

Set Point (°C)

30

Set Point (°C)

30

Temperatura salida (°C)

Límite inferior Set Point (°C)

Tiempo salida temperatura (min)

Tiempo salida temperatura (min)

Límite superior Set Point (°C)

Límite superior Set Point (°C)

Tiempo bajada temperatura (min)

Tiempo bajada temperatura (min)

Límite inferior Set Point (°C)

TABLA 20.1

TABLA 20.2

Temperatura Temperatura (∞C) (°C)

Tiempo Tempo (min) (min) Hystéresis 0% Fig. 20.3

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

134

DL 2314

Temperatura Temperatura (∞C) (°C)

Tempo Tiempo (min) (min) Hystéresis 5% Fig. 20.4

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

135

DL 2314 FICHA 20.1

adj 1 PUMP

+12V

X6

19

19 +

18

M

0±10V

X7

– 20

0 5

5

-10V

+10V

adj 2

20

LINEAR DRIVER

set point 2

Fig. 20.1 gain

TEMPERATURE 7

adj 1

ϑ

+48V

X8 8

23

7 ϑ

7

8

8

X2

13

18 X9

– 24

U ref X3

offset

adj 2

PMW DRIVER

ON/OFF 13 14

hysteresis +

Â

25

X4 0

%

18 50

5 2.5

7.5

0

10V Function

set point 1

DC/AC

mA

Fig. 20.2

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

136

23 +

U

TESTER

0/10V

HEATER

V

com

mA

Range

kW

2

vW

2

20

200

power

2000

24

DL 2314

UNIDAD

DIDACTICA

21

CONTROL PROPORCIONAL DE LA TEMPERATURA CON ANILLO CERRADO

❏

OBJETIVOS :

- Verificar los efectos de la ganancia del anillo sobre la respuesta dinámica del sistema. - Representar la curva de la respuesta dinámica del sistema.

❏

PRERREQUISITOS :

- Conocimiento del funcionamiento de un sistema de control con anillo cerrado.

❏

METODOLOGIA :

- Descubrimiento guiado.

❏

INSTRUMENTOS OPERATIVOS : -

DL 2314 Multímetro digital Conjunto de cables. Cronómetro.

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

137

DL 2314

Página blanca

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

138

DL 2314

RECORRIDO

DIDACTICO

QUE DEBE HACER EL PROFESOR Asegurado de que se conocen los prerrequisitos, entrega a los alumnos la Ficha 21.1 que representa el cableado del control (fig 21.1) y prepara el panel de simulación del proceso de la siguiente manera: ➢ DELIVERY VALVE

completamente abierta (rotación en sentido antihorario de la manivela).

➢ MOTOR VALVE

completamente abierta (rotación angular = 0°).

➢ SOL VALVE

abierta (ON) con el uso del interface ON-OFF DRIVER.

➢ MAN VALVE

completamente abierta (rotación en sentido antihorario de la manivela).

➢ DRAIN VALVE

completamente cerrada (rotación en sentido horario de la manivela).

➢ NEEDLE VALVE

completamente cerrada (rotación en sentido horario de la manivela).

➢ Nivel del agua en el depósito (PROCESS TANK) a 10 cm. ➢ AIR VALVE

completamente cerrada (rotación en sentido horario de la manivela).

➢ SET POINT 1

0 V.

➢ SET POINT 2

0 V.

➢ PROPORTIONAL

0 %.

➢ INTEGRAL

0 %.

➢ DERIVATE

0 %.

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

139

DL 2314 QUE TIENEN QUE HACER LOS ALUMNOS Deben: 1) Conectar, mediante cables., el casquillo 23 del PWM DRIVER al casquillo 23 y el casquillo 24 al 24 (ficha 21.1 fig 21.1). 2) Conectar los casquillos 7 y 8 del sensor de temperatura a los casquillos 7 y 8 de la respectiva interface (ficha 21.1 fig 21.1). 3) Apretar el interruptor general (ON). 4) Asegurarse de que el agua en el depósito esté a 10 cm de altura, en caso contrario restablecer el nivel poniendo en funcionamiento la bomba. 5) Conectar el casquillo del SET POINT 2 al casquillo 14 del regulador PID y el casquillo 13 del interface de temperatura al casquillo PID (ficha 21.1 fig 21.1). 6) Introducir un terminal del voltímetro digital, preparado en corriente continua, en el casquillo 13 del interface de temperatura y el otro en el casquillo de masa (ficha 21.1 fig 21.1) : leer y anotar el valor de tensión que corresponde, multiplicado por 10, a la temperatura inicial. 7) Cambiar el terminal del voltímetro digital del casquillo 13 al casquillo del SET POINT 2 y regular la tensión a 3 V (30 °C). 8) Poner el terminal del voltímetro digital en el casquillo X5 del regulador PID : el valor de tensión leído, que representa el peldaño de referencia, tiene que ser igual a la diferencia entre la tensión aplicada al casquillo 14 y la aplicada al casquillo 13. 9) Regular la manivela PROPORTIONAL al 25 %. 10) Conectar el casquillo 15 del regulador PID al casquillo 15. 11) Poner el terminal del voltímetro digital en el casquillo 13 del regulador PID : anotar en la tabla 21.1 el valor de tensión leído después de haberlo convertido en °C. 12) Conectar el casquillo 18 del regulador PID al casquillo 18 del PWM DRIVER y accionar contemporáneamente el cronómetro. 13) Anotar en la tabla 21.1 el valor de tensión, después de haberlo convertido en °C, medido a intervalos de tiempo iguales hasta el agotamiento del transitorio (por ejemplo, cada minuto). 14) Poner el terminal del voltímetro digital en el casquillo X5 del regulador PID : el valor de tensión leído, que se tiene que anotar, representa el error de régimen. 15) Quitar momentáneamente el cable del casquillo 18 del regulador PID. 16) Vaciar el depósito abriendo las válvulas AIR VALVE y DRAIN VALVE. 17) Cerrar la válvula DRAIN VALVE y restablecer el nivel en el depósito a 10 cm. 18) Cerrar el AIR VALVE. 19) Poner el terminal del voltímetro digital en el casquillo 13 del regulador Pld : anotar en la tabla 21.1 el valor de tensión leído después de haberlo convertido en °C. 20) Regular la manivela PROPORTIONAL al 50 % y repetir las operaciones a partir del punto 12. 21) Repetir sucesivamente las operaciones con la manivela PROPORTIONAL al 75 % y al 100 %. 22) Poner en OFF el interruptor general. 23) Trazar las curvas de la respuesta dinámica con anillo cerrado para cada valor de la posición de la manivela PROPORTIONAL. 24) Analizar los resultados. NOTA : La temperatura inicial del agua, para cada posición de la manivela PROPORTIONAL, debe ser más o menos la misma. DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

140

DL 2314

Tiempo (min) Kp = 25% Temperatura (°C) Kp = 25% Temperatura (°C) Kp = 25% Temperatura (°C) Kp = 25% Temperatura (°C)

TABLA 21.1

Temperatura Temperatura (°C) (∞C)

Tiempo Tempo (min) (min) Fig. 21.2

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

141

DL 2314 FICHA 21.1

gain

TEMPERATURE 7

adj 1

ϑ

+48V

X8 8

HEATER 23

7 ϑ

X2

13

23 +

18

8

7

U

X9

– 24

8

24

U ref X3

TESTER

offset

PMW DRIVER

adj 2

Proportional 50 25

75

0

15

15

100%

Integral 13

-

14

+ EXT +

–

50

Â

X5

25

75

0

16

16

–

18

Â

100%

– Derivative 50 25

75

17

17

0±10V 0

100%

0 5

5

-10V

+10V

reset Function

set point 2

DC/AC V

mA

Fig. 21.1

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

142

com

mA

Range

kW

2

vW

2

20

200

power

2000

DL 2314

UNIDAD

DIDACTICA

22

CONTROL PROPORCIONAL - INTEGRAL DE LA TEMPERATURA CON ANILLO CERRADO

❏

OBJETIVOS :

- Verificar los efectos de la ganancia del anillo sobre la respuesta dinámica del sistema. - Representar la curva de la respuesta dinámica del sistema.

❏

PRERREQUISITOS :

- Conocimiento del funcionamiento de un sistema de control con anillo cerrado y acción proporcional-integral. - Conocer la Unidad Didáctica 21.

❏

METODOLOGIA :

- Descubrimiento guiado.

❏

INSTRUMENTOS OPERATIVOS : -

DL 2314 Multímetro digital Conjunto de cables. Cronómetro.

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

143

DL 2314

Página blanca

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

144

DL 2314

RECORRIDO

DIDACTICO

QUE DEBE HACER EL PROFESOR Asegurado del conocimiento de los prerrequisitos, entrega a los alumnos la Ficha 22.1 que representa el cableado del control (fig 22.1) y prepara el panel de simulación del proceso de la siguiente manera: ➢ DELIVERY VALVE

completamente abierta (rotación en sentido antihorario de la manivela).

➢ MOTOR VALVE

completamente abierta (rotación angular = 0°).

➢ SOL VALVE

abierta (ON) con el uso del interface ON-OFF DRIVER.

➢ MAN VALVE

completamente abierta (rotación en sentido antihorario de la manivela).

➢ DRAIN VALVE

completamente cerrada (rotación en sentido horario de la manivela).

➢ NEEDLE VALVE

completamente cerrada (rotación en sentido horario de la manivela).

➢ Nivel del agua en el depósito (rotación en sentido horario de la manivela). ➢ AIR VALVE

completamente cerrada (rotación en sentido horario de la manivela).

➢ SET POINT 1

0 V.

➢ SET POINT 2

0 V.

➢ PROPORTIONAL

0 %.

➢ INTEGRAL

0 %.

➢ DERIVATE

0 %.

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

145

DL 2314 QUE TIENEN QUE HACER LOS ALUMNOS Deben: 1) Conectar, mediante cables, el casquillo 23 del PWM DRIVER al casquillo 23 y el casquillo 24 al 24 (ficha 22.1 fig 22.1). 2) Conectar los casquillos 7 y 8 del sensor de temperatura a los casquillos 7 y 8 de la respectiva interface (ficha 22.1 fig 22.1). 3) Apretar el interruptor general (ON). 4) Asegurarse de que el nivel del agua en el depósito esté a 10 cm de altura, en caso contrario restablecer dicho nivel arrancando la bomba. 5) Conectar el casquillo del SET POINT 2 al casquillo 14 del regulador PID y el casquillo 13 del interface de temperatura al casquillo 13 del regulador PID (ficha 22.1 fig 22.1). 6) Introducir un terminal del voltímetro digital, preparado en corriente continua, en el casquillo 13 del interface de temperatura y el otro en el casquillo de masa (ficha 22.1 fig 22.1) : leer y anotar el valor de tensión que corresponde, multiplicado por 10, a la temperatura inicial. 7) Cambiar el terminal del voltímetro digital del casquillo 13 al casquillo del SET POINT y regular la tensión a 3 V (30 °C). 8) Poner el terminal del voltímetro digital en el casquillo X5 del regulador PID : el valor de tensión leído, que representa el peldaño de referencia, tiene que ser igual a la diferencia entre la tensión aplicada al casquillo 14 y la aplicada al casquillo 13. 9) Regular la manivela PROPORTIONAL al 50 %. 10) Conectar el casquillo 15 del regulador PID al casquillo 15. 11) Poner el terminal del casquillo digital en el casquillo 13 del regulador PID : anotar en la tabla 22.1 el valor de tensión leído después de haberlo convertido en grados centígrados. 12) Regular la manivela INTEGRAL al 25 %. 13) Apretar el botón RESET para poner en cero el integrador, es decir, descargar los condensadores de integración del circuito. 14) Conectar el casquillo 16 del regulador PID al casquillo 16 y el casquillo 18 al casquillo 18 del PWM DRIVER y accionar contemporáneamente el cronómetro (ficha 22.1 fig 22.1). 15) Anotar en la tabla 22.1 el valor de tensión, después de haberlo convertido en °C, medido a intervalos de tiempo iguales hasta el agotamiento del transitorio (por ejemplo cada minuto). 16) Poner el terminal del voltímetro digital en el casquillo X5 del regulador PID : el valor de tensión leído, que se tiene que anotar, representa el error de régimen. 17) Quitar momentáneamente el cable del casquillo 18 del regulador PID. 18) Vaciar el depósito abriendo las válvulas AIR VALVE y DRAIN VALVE. 19) Cerrar la válvula DRAIN VALVE y restablecer el nivel en el depósito a 10 cm. 20) Cerrar el AIR VALVE.

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

146

DL 2314 21) Poner el terminal del voltímetro digital en el casquillo 13 del regulador PID : anotar en la tabla 22.1 el valor de tensión leído después de haberlo convertido en °C. 22) Regular la manivela INTEGRAL al 50 %. dejando PROPORTIONAL al 50 % y repetir las operaciones a partir del punto 13. 23) Repetir sucesivamente las operaciones con la manivela INTEGRAL al 75 % y al 100 %. 24) Poner en OFF el interruptor general. 25) Trazar las curvas de la respuesta dinámica con anillo cerrado para cada valor de posición de la manivela INTEGRAL. 26) Analizar los resultados. NOTA :

La temperatura inicial del agua, para cada posición de la manivela INTEGRAL, tiene que ser aprox. la misma.

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

147

DL 2314

Tiempo (min) Ki = 25% Temperatura (°C) Ki = 25% Temperatura (°C) Ki = 25% Temperatura (°C) Ki = 25% Temperatura (°C) Ki = 25%

TABLA 22.1

Temperatura Temperatura (∞C) (°C)

Tempo Tiempo (min) (min) Fig. 22.2

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

148

DL 2314 FICHA 22.1

gain

TEMPERATURE 7

adj 1

ϑ

+48V

X8 8

HEATER 23

7 ϑ

X2

13

23 +

18

8

7

U

X9

– 24

8

24

U ref X3

TESTER

offset

PMW DRIVER

adj 2

Proportional 50 25

75

0

15

15

100%

Integral 13 14

-

+ EXT +

–

50

Â

X5

25

75

0

16

16

–

18

Â

100%

– Derivative 50 25

75

17

17

0±10V 0

100%

0 5

5

-10V

+10V

reset Function

set point 2

DC/AC V

mA

com

mA

Range

kW

2

vW

2

20

200

2000

power

Fig. 22.1

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

149

DL 2314

Página blanca

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

150

DL 2314

UNIDAD

DIDACTICA

23

CONTROL PROPORCIONAL -DERIVATIVO DELATEMPERATURACONANILLOCERRADO

❏

OBJETIVOS :

- Verificar los efectos de la ganancia del anillo sobre la respuesta dinámica del sistema. - Representar la curva de la respuesta dinámica del sistema.

❏

PRERREQUISITOS :

- Conocimiento del funcionamiento de un sistema de control con anillo cerrado y acción proporcional-derivativa (PD). - Conocer la Unidad Didáctica 21

❏

METODOLOGIA :

- Descubrimiento guiado.

❏

INSTRUMENTOS OPERATIVOS : -

DL 2314 Multímetro digital Conjunto de cables. Cronómetro.

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

151

DL 2314

Página blanca

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

152

DL 2314

RECORRIDO

DIDACTICO

QUE DEBE HACER EL PROFESOR Asegurado del conocimiento de los prerrequisitos, entrega a los alumnos la Ficha 23.1 que representa el cableado de control (fig 23.1) y prepara el panel de simulación del proceso de la siguiente manera: ➢ DELIVERY VALVE

completamente abierta (rotación en sentido antihorario de la manivela).

➢ MOTOR VALVE

completamente abierta (rotación angular = 0°).

➢ SOL VALVE

abierta (ON) con el uso del interface ON-OFF DRIVER.

➢ MAN VALVE

completamente abierta (rotación en sentido antihorario de la manivela).

➢ DRAIN VALVE

completamente cerrada (rotación en sentido horario de la manivela).

➢ NEEDLE VALVE

completamente cerrada (rotación en sentido horario de la manivela).

➢ Nivel del agua en el depósito (PROCESS TANK) a 10 cm. ➢ AIR VALVE

completamente cerrada (rotación en sentido horario de la manivela).

➢ SET POINT 1

0 V.

➢ SET POINT 2

0 V.

➢ PROPORTIONAL

0 %.

➢ INTEGRAL

0 %.

➢ DERIVATE

0 %.

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

153

DL 2314 QUE TIENEN QUE HACER LOS ALUMNOS Deben: 1) Conectar, mediante cables, el casquillo 23 del PWM DRIVER al casquillo 23 y el casquillo 24 al 24 (ficha 23.1 fig 23.1). 2) Conectar los casquillos 7 y 8 del sensor de temperatura a los casquillos 7 y 8 de la respectiva interface (ficha 23.1 fig 23.1). 3) Apretar el interruptor general (ON). 4) Asegurarse de que el agua en el depósito esté a 10 cm de altura, en caso contrario restablecer el nivel arrancando la bomba. 5) Conectar el casquillo del SET POINT 2 al casquillo 14 del regulador PID y el casquillo 13 del interface de temperatura al casquillo 13 del regulador PID (ficha 23.1 fig 23.1). 6) Introducir un terminal del voltímetro digital, preparado en corriente continua, en el casquillo 13 del interface de temperatura y el otro en el casquillo de masa (ficha 23.1 fig 23.1) : leer y anotar el valor de tensión que corresponde, multiplicado por 10, a la temperatura inicial. 7) Cambiar el terminal del voltímetro digital del casquillo 13 al casquillo del SET POINT 2 y regular la tensión a 3 V (30 °C). 8) Poner el terminal del voltímetro digital en el casquillo X5 del regulador PID : el valor de tensión leído, que representa el peldaño de referencia, tiene que ser igual a la diferencia entre la tensión aplicada al casquillo 14 y la aplicada al casquillo 13. 9) Regular la manivela PROPORTIONAL al 50 %. 10) Conectar el casquillo 15 del regulador PID al casquillo 15. 11) Poner el terminal del voltímetro digital en el casquillo 13 del regulador PID : anotar en la tabla 23.1 el valor de tensión leído después de haberlo convertido en °C. 12) Regular la manivela DERIVATE al 25 %. 13) Conectar la manivela 17 del regulador PID al casquillo 17 y el casquillo 18 al casquillo 18 del PWM DRIVER y accionar contemporáneamente el cronómetro (ficha 23.1 fig 23.1). 14) Anotar en la tabla 23.1 el valor de tensión, después de haberlo convertido en °C, medido a intervalos de tiempo iguales hasta el agotamiento del transitorio (por ejemplo cada minuto). 15) Poner el terminal del voltímetro digital en el casquillo X5 del regulador PID : el valor de tensión leído, que se debe anotar, representa el error de régimen. 16) Quitar momentáneamente el cable del casquillo 18 del regulador PID. 17) Vaciar el depósito abriendo las válvulas AIR VALVE y DRAIN VALVE. 18) Cerrar la válvula DRAIN VALVE y restablecer el nivel del depósito a 10 cm. 19) Cerrar AIR VALVE. 20) Poner el terminal del voltímetro digital en el casquillo 13 del regulador PID : anotar en la tabla 23.1 el valor de tensión leído después de haberlo convertido en °C.

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

154

DL 2314 21) Regular la manivela DERIVATE al 50 % dejando la PROPORTIONAL al 50 % y repetir las operaciones a partir del punto 13. 22) Repetir sucesivamente las operaciones con la manivela DERIVATE al 75 % y al 100 %. 23) Poner en OFF el interruptor general. 24) Trazar las curvas de respuesta dinámica con anillo cerrado para cada valor de posición de la manivela DERIVATE. 25) Analizar los resultados. NOTA :

La temperatura inicial del agua, para cada posición de la manivela DERIVATE, tiene que ser aprox. la misma.

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

155

DL 2314

Tiempo (min) Ki = 25% Temperatura (°C) Ki = 25% Temperatura (°C) Ki = 25% Temperatura (°C) Ki = 25% Temperatura (°C) Ki = 25%

TABLA 23.1

Temperatura Temperatura (∞C) (°C)

Tiempo Tempo (min) (min) Fig. 23.2

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

156

DL 2314 FICHA 23.1

gain

TEMPERATURE 7

adj 1

ϑ

+48V

X8 8

HEATER 23

7 ϑ

X2

13

23 +

18

8

7

U

X9

– 24

8

24

U ref X3

TESTER

offset

PMW DRIVER

adj 2

Proportional 50 25

75

0

15

15

100%

Integral 13 14

-

+ EXT +

–

50

Â

X5

25

75

0

16

16

–

18

Â

100%

– Derivative 50 25

75

17

17

0±10V 0

100%

0 5

5

-10V

+10V

reset Function

set point 2

DC/AC V

mA

com

mA

Range

kW

2

vW

2

20

200

2000

power

Fig. 23.1

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

157

DL 2314

Página blanca

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

158

DL 2314

UNIDAD

DIDACTICA

24

CONTROL PROPORCIONALINTEGRAL DERIVATIVO DELATEMPERATURACONANILLOCERRADO

❏

OBJETIVOS :

- Verificar los efectos de la ganancia del anillo sobre la respuesta dinámica del sistema. - Representar la curva de la respuesta dinámica del sistema.

❏

PRERREQUISITOS :

- Conocimiento del funcionamiento de un sistema de control con anillo cerrado de acción proporcional-integral-derivativa (PID). - Conocer las Unidades Didácticas 21, 22 y 23.

❏

METODOLOGIA :

- Descubrimiento guiado.

❏

INSTRUMENTOS OPERATIVOS : -

DL 2314 Multímetro digital Conjunto de cables. Cronómetro.

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

159

DL 2314

Página blanca

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

160

DL 2314

RECORRIDO

DIDACTICO

QUE DEBE HACER EL PROFESOR Asegurado del conocimiento de los prerrequisitos, analiza con los alumnos las curvas reproducidas en las Unidades Didácticas 21, 22 y 23. Establecidos los posibles valores de Kp, Ki y Kd que hay que utilizar, entrega a los alumnos la Ficha 24.1 que representa el cableado del control (fig 24.1) y prepara el panel de simulación del proceso de la siguiente manera: ➢ DELIVERY VALVE

completamente abierta (rotación en sentido antihorario de la manivela).

➢ MOTOR VALVE

completamente abierta (rotación angular = 0°).

➢ SOL VALVE

abierta (ON) con el uso del interface ON-OFF DRIVER.

➢ MAN VALVE

completamente abierta (rotación en sentido antihorario de la manivela).

➢ DRAIN VALVE

completamente cerrada (rotación en sentido horario de la manivela).

➢ NEEDLE VALVE

completamente cerrada (rotación en sentido horario de la manivela).

➢ Nivel del agua en el depósito (PROCESS TANK) a 10 cm. ➢ AIR VALVE

completamente cerrada (rotación en sentido horario de la manivela).

➢ SET POINT 1

0 V.

➢ SET POINT 2

0 V.

➢ PROPORTIONAL

0 %.

➢ DERIVATE

0 %.

➢ INTEGRAL

0 %.

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

161

DL 2314 QUE TIENEN QUE HACER LOS ALUMNOS Deben: 1) Determinar el valor de Kp en el que se instauran oscilaciones casi permanentes, examinando las curvas o repitiendo los ejercicios, con los valores intermedios de Kp, siguiendo el procedimiento indicado en la Unidad Didáctica 21: el valor de la posición Kp, en el que se instauran las oscilaciones, se tiene que reducir de aprox. 0,6 veces. 2) Fijado el valor de Kp y examinadas las curvas de Ki, obtenidas siguiendo la Unidad Didáctica 22, establecer el valor optimal de Ki repitiendo, si fuera necesario, el procedimiento indicado en la misma Unidad Didáctica para cada valor intermedio. 3) Excluir la acción integrativa sin modificar el valor fijado de Ki. 4) Determinar el valor optimal de Kd examinando las curvas obtenidas siguiendo la Unidad Didáctica 23 o repitiendo si fuera necesario el procedimiento indicado en la misma Unidad Didáctica. 5) Utilizar contemporáneamente las acciones proporcional, integral y derivativa y realizar el ejercicio siguiendo las indicaciones sugeridas en las Unidades Didácticas 21, 22 y 23 (ficha 24.1 fig 24.1). 6) Anotar en la tabla 24.1 el valor de tensión medido a intervalos de tiempo iguales hasta el agotamiento del transitorio, después de haberlo convertido en °C (por ejemplo cada minuto). 7) Trazar la curva de la respuesta dinámica con anillo cerrado (fig 24.2).

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

162

DL 2314

Tiempo (min)

Temperatura (°C)

TABLA 24.1

Temperatura Temperatura (°C) (∞C)

Tiempo Tempo (min) (min) Fig. 24.2

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

163

DL 2314 FICHA 24.1

gain

TEMPERATURE 7

adj 1

ϑ

+48V

X8 8

HEATER 23

7 ϑ

X2

13

23 +

18

8

7

U

X9

– 24

8

24

U ref X3

TESTER

offset

PMW DRIVER

adj 2

Proportional 50 25

75

0

15

15

100%

Integral 13

-

14

+ EXT +

–

50

Â

X5

25

75

0

16

16

–

18

Â

100%

– Derivative 50 25

75

17

17

0±10V 0

100%

0 5

5

-10V

+10V

reset Function

set point 2

DC/AC V

mA

Fig. 24.1

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

164

com

mA

Range

kW

2

vW

2

20

200

power

2000

DL 2314

UNIDAD

DIDACTICA

25

SENSOR DE PRESION

❏

OBJETIVOS :

- Determinar la característica de un transductor de presión.

❏

PRERREQUISITOS :

- Conocimiento de las principales magnitudes físicas. - Principio de funcionamiento de los transductores de presión.

❏

METODOLOGIA :

- Descubrimiento guiado.

❏

INSTRUMENTOS OPERATIVOS : - DL 2314 - Multímetro digital - Conjunto de cables.

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

165

DL 2314

Página blanca

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

166

DL 2314

RECORRIDO

DIDACTICO

QUE DEBE HACER EL PROFESOR Asegurado del conocimiento de los prerrequisitos, entrega a los alumnos la Ficha 25.1 que representa el cableado del sensor de PRESION con la respectiva interface Fig 25.1 y 25.2) y prepara el panel de simulación del proceso de la siguiente manera: ➢ DELIVERY VALVE

completamente abierta (rotación en sentido antihorario de la manivela).

➢ MOTOR VALVE

completamente abierta (rotación angular = 0°).

➢ SOL VALVE

abierta (ON) con el uso del interface ON-OFF DRIVER.

➢ MAN VALVE

completamente abierta (rotación en sentido horario de la manivela).

➢ DRAIN VALVE

completamente cerrada (rotación en sentido horario de la manivela).

➢ NEEDLE VALVE

completamente cerrada (rotación en sentido horario de la manivela).

➢ Nivel del agua en el depósito (PROCESS TANK) a 6 cm. ➢ AIR VALVE

completamente cerrada (rotación en sentido horario de la manivela).

➢ SET POINT 1

0 V.

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

167

DL 2314 QUE TIENEN QUE HACER LOS ALUMNOS Deben: 1) Conectar, mediante cables, el casquillo 18 del LINEAR DRIVER al casquillo del SET POINT 1, el casquillo 19 al casquillo 19 y el casquillo 20 al 20 (ficha 25.1 fig 25.1). 2) Conectar los casquillos 9, 10, 11 y 12 del sensor de presión PRESSURE a los casquillos 9, 10, 11, y 12 de la respectiva interface (ficha 25.1 fig 25.1). 3) Introducir un terminal del voltímetro digital, preparado en corriente continua, en el casquillo 13 y el otro en el casquillo de masa. 4) Apretar el interruptor general (ON). 5) Regular el trimmer OFFSET hasta leer en el multímetro el valor 0 V. 6) Asegurarse de que el nivel del agua en el depósito esté a 6 cm. 7) Arrancar la bomba regulando la tensión en SET POINT 1 a 10 V. 8) Leer el valor indicado por el medidor de presión (manómetro) y parar la bomba cuando el valor es igual a 1 bar. 9) Regular el trimmer GAIN hasta leer en el multímetro el valor 5 V : de esta forma habremos efectuado el calibrado del sensor de capacidad, estableciendo para 0,2 bar 1V. 10) Regular la válvula AIR VALVE o NEEDLE VALVE o DRAIN VALVE para cada valor de presión indicado en la tabla 25.1 y anotar los valores de tensión leídos en el multímetro. 11) Poner en OFF el interruptor general. 12) Cerrar las válvulas NERDLE VALVE, DRAIN VALVE y abrir la AIR VALVE. 13) Desmontar todas las conexiones. 14) Trazar el diagrama de la tensión en función de la presión en la figura 25.3.

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

168

DL 2314

Presión (bar)

1

0.9

0.8

0.7

0.6

0.5

0.4

0.3

0.2

0.1

Tensión (V)

TABLA 25.1

Tensión Tensione (V)(V)

Presión Pressione (bar) (bar) Fig. 25.3

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

169

DL 2314 FICHA 25.1 adj 1 PUMP

+12V

X6

19

19 +

18

M

0/10V

X7

– 20

20

5 2.5

7.5

adj 2 0

LINEAR DRIVER

10V

set point 1

Fig. 25.1 PRESSURE

gain

Function

DC/AC V

mA

ρ

9

9

10

10

11

11

12

12

P 13

U

offset Fig. 25.2

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

170

com

mA

Range

kW

2

vW

2

20

200

power

2000

DL 2314

UNIDAD

DIDACTICA

26

SENSOR DE PRESION COMO SENSOR DE NIVEL

❏

OBJETIVOS :

- Determinar la característica nivel/presión.

❏

PRERREQUISITOS :

- Conocimiento de la Unidad Didáctica 25.

❏

METODOLOGIA :

- Descubrimiento guiado.

❏

INSTRUMENTOS OPERATIVOS : - DL 2314 - Multímetro digital - Conjunto de cables.

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

171

DL 2314

Página blanca

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

172

DL 2314

RECORRIDO

DIDACTICO

QUE DEBE HACER EL PROFESOR Asegurado del conocimiento de los prerrequisitos, entrega a los alumnos la Ficha 26.1 que representa el cableado del sensor de PRESION con la respectiva interface (fig 26.1 y 26.2) y prepara el panel de simulación del proceso de la siguiente manera: ➢ DELIVERY VALVE

completamente abierta (rotación en sentido antihorario de la manivela).

➢ MOTOR VALVE

completamente abierta (rotación angular = 0°).

➢ SOL VALVE

abierta (ON) con el uso del interface ON-OFF DRIVER.

➢ MAN VALVE

completamente abierta (rotación en sentido antihorario de la manivela).

➢ DRAIN VALVE

completamente cerrada (rotación en sentido horario de la manivela.

➢ NEEDLE VALVE

completamente cerrada (rotación en sentido horario de la manivela).

➢ Nivel del agua en el depósito (PROCESS TANK) a 6 cm. ➢ AIR VALVE

completamente cerrada (rotación en sentido horario de la manivela).

➢ SET POINT

0 V.

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

173

DL 2314 QUE TIENEN QUE HACER LOS ALUMNOS Deben: 1) Conectar, mediante cables, el casquillo 18 del LINEAR DRIVER al casquillo del SET POINT 1, el casquillo 19 al casquillo 19 y el casquillo 20 al 20 (ficha 26.1 fig 26.1). 2) Conectar los casquillos 9, 10, 11 y 12 del sensor de presión PRESSURE a los casquillos 9, 10, 11 y 12 de la respectiva interface (ficha 26.1 fig 26.2). 3) Introducir un terminal del voltímetro digital, preparado en corriente continua, en el casquillo 13 del interface de presión y el otro en el casquillo de masa. 4) Apretar el interruptor general (ON). 5) Asegurarse de que el nivel del agua en el depósito esté a 6 cm. 6) Arrancar la bomba regulando la tensión en el SET POINT 1 y aumentar el nivel del agua de 1 cm. 7) Parar la bomba. 8) Leer el valor de tensión indicado por el voltímetro y anotarlo en la tabla 26.1. 9) Repetir las operaciones a partir del punto 6 para cada valor de tensión indicado en la tabla 26.1. 10) Poner en OFF el interruptor general. 11) Abrir la válvula AIR VALVE. 12) Desmontar todas las conexiones. 13) Trazar el diagrama de la tensión en función del nivel en la figura 26.3. 14) Comparar este diagrama con el de la Unidad Didáctica 25.

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

174

DL 2314

Tensión (V)

1

0.9

0.8

0.7

0.6

0.5

0.4

0.3

0.2

0.1

Nivel (cm)

TABLA 26.1

Tensione Tensión (V)(V)

Livello Nivel (cm) (cm) Fig. 26.3

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

175

DL 2314 FICHA 26.1 adj 1 PUMP

+12V

X6

19

19 +

18

M

0/10V

X7

– 20

20

5 2.5

7.5

adj 2 0

LINEAR DRIVER

10V

set point 1

Fig. 26.1 PRESSURE

gain

Function

DC/AC V

mA

ρ

9

9

10

10

11

11

12

12

P 13

U

offset Fig. 26.2

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

176

com

mA

Range

kW

2

vW

2

20

200

power

2000

DL 2314

UNIDAD

DIDACTICA

27

CONTROL ON - OFF DEL NIVEL CON SENSOR DE PRESION

❏

OBJETIVOS :

- Comprender el funcionamiento de un sistema de control ON-OFF con anillo cerrado utilizando como sensor de nivel el sensor de presión. - Entender los efectos de la histéresis sobre el control.

❏

PRERREQUISITOS :

- Conocimiento del funcionamiento de un sistema de control con anillo cerrado. - Conocer la Unidad Didáctica 26.

❏

METODOLOGIA :

- Descubrimiento guiado.

❏

INSTRUMENTOS OPERATIVOS : -

DL 2314 Multímetro digital Conjunto de cables. Cronómetro.

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

177

DL 2314

Página blanca

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

178

DL 2314

RECORRIDO

DIDACTICO

QUE DEBE HACER EL PROFESOR Asegurado del conocimiento de los prerrequisitos, entrega a los alumnos la Ficha 27.1 que representa el cableado del control ON-OFF (fig 27.1) y prepara el panel de simulación del proceso de la siguiente manera: ➢ DELIVERY VALVE

completamente abierta (rotación en sentido antihorario de la manivela).

➢ MOTOR VALVE

completamente abierta (rotación angular = 0°).

➢ SOL VALVE

abierta (ON) con el uso del interface ON-OFF DRIVER.

➢ MAN VALVE

completamente abierta (rotación en sentido antihorario de la manivela).

➢ DRAIN VALVE

completamente cerrada (rotación en sentido horario de la amnivela).

➢ NEEDLE VALVE

completamente cerrada (rotación en sentido horario de la manivela).

➢ Nivel del agua en el depósito (PROCESS TANK) a 6 cm. ➢ AIR VALVE

completamente cerrada (rotación en sentido horario de la manivela).

➢ Manivela SET POINT 1 0 V. ➢ Manivela Hystéresis

0 %.

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

179

DL 2314 QUE TIENEN QUE HACER LOS ALUMNOS Deben: 1) Conectar, mediante cables, los casquillos 9, 10, 11 y 12 del sensor de presión PRESSURE con los casquillos 9, 10, 11 y 12 de la respectiva interface. 2) Conectar el casquillo 19 del LINEAR DRIVER al casquillo 19 y el casquillo 20 al 20 (ficha 27.1 fig 27.1). 3) Conectar el casquillo del SET POINT 1 al casquillo 14 del regulador ON-OFF y el casquillo 13 del interface de presión al casquillo 13 del regulador ON-OFF (ficha 27.1 fig 27.1). 4) Introducir un terminal del voltímetro digital, preparado en corriente continua, en el casquillo del SET POINT 1 y el otro en el casquillo de masa (ficha 27.1 fig 27.1). 5) Apretar el interruptor general (ON). 6) Regular le tensión en el SET POINT 1 a 2 V. 7) Poner el terminal del voltímetro digital en el casquillo X4 del regulador ON-OFF : el valor de tensión leído tiene que ser igual a la diferencia entre la tensión aplicada al casquillo 14 y la aplicada al casquillo 13, es decir 2 V. 8) Conectar el casquillo 18 del regulador ON-OFF al casquillo 18 del LINEAR DRIVER : la bomba se pone en funcionamiento inmediatamente, el nivel del agua empieza a subir mientras que el valor de tensión, leído en el voltímetro, disminuye. 9) La tensión, en el casquillo X4, alcanzado el valor cero provoca en la salida del regulador ON-OFF (casquillo 18) una tensión de aprox. -10 V que para la bomba : leer el valor del nivel y compararlo con el valor obtenido en la figura 26.2 de la Unidad Didáctica 26. 10) Girar gradualmente en sentido antihorario la manivela NEEDLE VALVE y/o la manivela DRAIN VALVE : nada más que el nivel desciende ligeramente se determina una pequeña diferencia de tensión entre los casquillos 14 y 13 que provoca en la salida del regulador ON-OFF (casquillo 18) una tensión de aprox. 10 V y que pone de nuevo en marcha la bomba. 11) La bomba permanece en funcionamiento durante un breve espacio de tiempo hasta cuando el nivel anterior se restablece. 12) Regular la manivela NEEDLE VALVE y/o la manivela DRAIN VALVE hasta determinar aprox. un tiempo igual de subida y de bajada del nivel entre encendido y apagado de la bomba: este ciclo es repetitivo. 13) Regular la manivela MAN VALVE, girándola en sentido horario, para así reducir la capacidad. 14) Repetir las operaciones desde el punto 12. 15) Medir el tiempo de subida y bajada del nivel entre encendido y apagado de la bomba con una histéresis del 0 % anotando los resultados en la tabla 27.1. 16) Repetir el procedimiento del punto anterior para cada valor de histéresis nominados en la tabla 27.1 y anotar los resultados. 17) Para cada valor de histéresis repetir la medida del tiempo de subida y bajada unas cuantas veces. 18) Cerrar las válvulas NEEDLE VALVE y DRAIN VALVE. 19) Poner en OFF el interruptor general. 20) Desmontar todas las conexiones. 21) Representar el diagrama de la característica de la histéresis en las figuras 27.2, 27.3 y 27.4.

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

180

DL 2314

Hystéresis %

0

15

30

Set Point (cm)

11

11

11

Límite inferior Set Point (cm) Tiempo de subida nivel (seg) Límite superior Set Point (cm) Tiempo de bajada nivel (seg)

TABLA 27.1

Nivel Livello (cm) (cm)

Tiempo Tempo (sec) (seg) Hystéresis 0% Fig. 27.2

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

181

DL 2314

Nivel Livello (cm) (cm)

Tiempo Tempo (sec) (seg) Hystéresis 15% Fig. 27.3

Nivel Livello (cm) (cm)

Tiempo Tempo (seg) (sec) Hystéresis 30% Fig. 27.4

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

182

DL 2314 FICHA 27.1

PRESSURE

gain

adj 1 X6

9

ρ

9

10

10

11

11

PUMP

+12V 19

P 13

18

M X7

12

12

19 +

–

U

20 offset

adj 2

20

LINEAR DRIVER

ON/OFF 13

hysteresis

-

14

+

Â

25

X4 0

%

18 50

Function

DC/AC

V

mA

Range

kW

2

2

20

200

2000

0/10V mA

com

vW

power

5 2.5

7.5

0

10V

set point 1

Fig. 27.1

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

183

DL 2314

Página blanca

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

184

DL 2314

UNIDAD

DIDACTICA

28

SENSOR DE PH

❏

OBJETIVOS :

- Conocer las principales magnitudes físicas. - Principio de funcionamiento de las sondas PH.

❏

PRERREQUISITOS :

- Conocimiento de las principales magnitudes físicas. - Principio de funcionamiento de las sondas PH.

 

 

❏ METODOLOGIA :

- Descubrimiento guiado.

❏ INSTRUMENTOS OPERATIVOS : - DL 2314 -

Multímetro digital Conjunto de cables PH Set Vinagre

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

185

DL 2314

Página blanca

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

186

DL 2314 RECORRIDO

DIDACTI CO

QUE DEBE HACER EL PROFESOR Asegurado del conocimiento de los prerrequisitos, entrega a los alumnos la Ficha 28.1 que representa el cableado del sensor de PH con la interfaz respectiva (fig 28.1) y prepara el panel de simulación del proceso de la siguiente manera: ➢ NIVEL CONTENEDOR 1L

4 cm.

➢ SET POINT 1

0 V.

➢ Preparar el kit PH como descrito en el capitulo “Preparacion ambiente de trabajoPH”

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

187

DL 2314 QUE TIENEN QUE HACER LOS ALUMNOS Deben: 1) 2) 3) 4) 5)

6) 7) 8) 9) 10) 11) 12) 13)

Conectar los casquillos de alimentacion del CONVERTIDOR del PH . Medir la tension sobre la sonda sin sumergirla en agua. Sumergir la sonda en agua destilada (PH 7) y medir el valor de tension. Introducir un terminal del voltímetro, preparado en corriente continua, en el casquillo del interface de PH y el otro en el casquillo de masa. Insertar la sonda en una sustancia con PH conocido (Es: Jugo de limon PH 2.5, Cola PH 2.5, Vinagre PH 3, Café PH 5, agua pura PH 7, jabon para las manos PH 9.5 amoniaco PH 11.5) Leer en el voltímetro los valores de tensión correspondientes a los distintos valores de PH indicados por el PHmetro. Anotar en la tabla 28.1 el valor de tensión Enjuague la sonda utilisando agua destilada Repeter las operaciones del punto 5) para las sustancias disponibles Desmontar todas las conexiones. Enjuague la sonda en agua destilada y volver a aplicar la tapa protectora. Trazar el diagrama de la tensión en función del PH en la figura 28.2. Analizar los resultados.

 

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

188

DL 2314

PH

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

Tensión sonda(V)

 

Tensión Convert (OUT)

TABLA 28.1

Tensión (V)  

PH 

Fig. 28.2

           

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

189

DL 2314  

FICHA 28.1

Fig. 28.1 

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

190

DL 2314

 

UNIDAD

DIDACTICA

29

MEDIDA DE LAS CARACTERISTICAS DE LA SONDA PH

❏

OBJETIVOS :

- Estudiar la caracteristica de la sonda PH - Representar el diagrama del PH en función del tiempo.

 

❏

PRERREQUISITOS : - Conocer la Unidad Didáctica 28.

 

❏ METODOLOGIA :

- Descubrimiento guiado.

❏ INSTRUMENTOS OPERATIVOS : - DL 2314 -

Multímetro digital Conjunto de cables PH Set Liquidos a PH conocido, ejemplo Vinagre, Amoniaco

  DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

191

  DL 2314

Página blanca

  DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

192

DL 2314

 

RECORRIDO

DIDACTI CO

QUE DEBE HACER EL PROFESOR Asegurado de que se conozcan los prerequisitos, entrega a los alumnos la Ficha 29.1 que representa el cableado del sensor de PH con la respectiva interfaz (fig 29.1). y prepara el panel de simulación del proceso de la siguiente manera:

  DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

193

  DL 2314

QUE TIENEN QUE HACER LOS ALUMNOS Deben: 1) Enjuague la sonda en agua destilada. 2) Acerar el cronometro. 3) Conectar los casquillos de alimentacion del COVERTIDOR de PH. 4) Conectar el multimetro a la salida OUT del Convertidor de PH. 5) Grabar la tension(Vout) en la tabla 29.1 abajo. 6) Sumergir la sonda en una sustancia a PH conocido(es Vinagre) y iniciar el cronometraje. 7) Grabar cada segundo el valor de la tension (V) hasta que se estabilize. 8) Poner en OFF el interruptor general. 9) Desmontar todas las conexiones. 10) Enjuague la sonda en agua destilada y volver a aplicar la tapa protectora. 11) Trazar el diagrama de PH en función del tiempo en la figura 29.2. 12) Representar la característica dinamica de la sonds PH en la figura 29.3.

  DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

194

DL 2314

 

Tiempo (seg)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

Vout PH  

TABLA 29.1

 

PH

Tiempo (min) Fig. 29.2       

Fig. 29.3 

  DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

195

  DL 2314

FICHA 29.1

Fig. 29.1 

  DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

196

DL 2314

 

UNIDAD

DIDACTICA 30

CONTROL ON - OFF DEL PH

❏

OBJETIVOS :

- Comprender el funcionamiento de un sistema de control ON-OFF del PH con anillo cerrado. - Entender los efectos de la histéresis sobre el control.

❏

PRERREQUISITOS :

- Conocer el funcionamiento de un sistema de control ON-OFF con anillo cerrado. - Conocimiento de las Unidades Didácticas 28 y 29.

 

 

❏ METODOLOGIA :

- Descubrimiento guiado.

❏ INSTRUMENTOS OPERATIVOS : - DL 2314 -

Multímetro digital Conjunto de cables Cronómetro PH Set Vinagre Amoniaco

  DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

197

  DL 2314

Página blanca

  DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

198

DL 2314

 

RECORRIDO

DIDACTI CO

QUE DEBE HACER EL PROFESOR Asegurado de que se conocen los prerrequisitos, entrega a los alumnos la Ficha 30.1 que representa el cableado del control ON-OFF (fig 30.1) y prepara el panel de simulación del proceso de la siguiente manera: ➢ Nivel del agua en el CONTENEDOR de 1L a 4 cm. ➢ Manivela SET POINT 1 0V. ➢ Manivela SET POINT 2 ➢ Manivela Hystéresis

- 1 0V 0 %.

➢ Preparar el kit PH como descrito en el capitulo “Preparacion ambientede trabajo PH”

  DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

199

  DL 2314

QUE TIENEN QUE HACER LOS ALUMNOS Deben: 1) Conectar, mediante cables, el casquillo 19 y el casquillo 20 del CONDUCTOR LINEAR a la bomba centrifuga (ficha 30.1). 2) Conectar el casquillo del SET POINT 2 al casquillo 18 del CONDUCTOR LINEAR. 3) Regular el SET POINT 2 a 0V 4) Apretar el interruptor general (ON). 5) Asegurarse de que el agua en el depósito esté a 4 cm de altura, en caso contrario alcanzar el nivel arrancando la bomba (aumentar el SET POINT 2). 6) Desconectar el casquillo del SET POINT 2 del CONDUCTOR LINEAR. 7) Poner el terminal del voltímetro digital en el casquillo OUT del PH CONVERTER y anotar en la tabla 30.1 el valor de tensión leído (cerca -0,87V) después de haberlo convertido en PH. 8) Conectar el casquillo del SET POINT 2 al casquillo 14 del control ON-OFF. 9) Introducir un terminal del voltímetro digital, preparado en corriente continua, en el casquillo X4 del regulador ON-OFF y el otro en el casquillo de masa: el valor de tensión leído tiene que ser igual a la diferencia entre la tensión aplicada al casquillo 14 y la aplicada al casquillo 13. 10) Regular la tensión en el SET POINT 2 para obtener 0V (o ligermaente inferior) al borne X4. 11) Apagar el interruptor general (OFF). 12) Conectar los casquillos de alimentacion del CONVERTIDOR de PH. 13) Conectar el casquillo OUT del CONVERTIDOR PH al casquillo 13 del control ON-OFF. 14) Conectar el casquillo 18 del ON-OFF al casquillo 14 del PID 15) Conectar el casquillo 15 del PID al casquillo 15 del PID 16) Regular el potenciometro proporcional al 25% cerca 17) Conectar el casquillo 18 del PID al casquillo 18 del LINEAR DRIVER; el función LED encendido, la PH del agua aumenta como también aumenta el valor de tensión leído en el voltímetro. 18) Introducir un terminal del voltímetro digital en el casquillo 13 del regulador ON-OFF 19) Apretar el interruptor general (ON). 20) Con la bombilla insertar una gota de vinagre por medio del agujero y activar al mismo tiempo el cronometro. 21) La bomba entra inmediatamente en accion. 22) El PH del agua, abbassando el valor set point, pone la salida del regulador ON-OFF a una tensión de aprox. -10 V que desactiva el calentador (LED apagado) : anotar en la tabla 30.1 el tiempo de subida de la PH leído en el cronómetro y el valor de tensión, correspondiente al límite superior de set point, después de haberlo convertido en PH. 23) Regular la histéresis al 25 % y medir el tiempo de subida y de bajada de PH: anotar los resultados en la tabla 30.2. 24) Poner en OFF el interruptor general. 25) Desmontar todas las conexiones. 26) Enjuaguar la sonda en agua destilada y volvera a aplicar la tapa protectora. 27) Representar el diagrama de la característica de la histéresis en las fig 30.2 y 30.3. NOTA :

P H del agua se puede disminuir introduciendo en el depósito agua fría, teniendo cuidado de restablecer el nivel en el depósito a 4 cm.

  DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

200

DL 2314

  Hystéresis %

0

Hystéresis %

Set Point (PH)

Set Point (PH)

PH salida (PH)

Límite inferior Set Point (PH)

Tiempo salida PH (min)

Tiempo salida PH (min)

Límite superior Set Point (PH)

Límite superior Set Point (PH)

Tiempo bajada PH (min)

Tiempo bajada PH (min)

5

Límite inferior Set Point (PH)

 

TABLA 30.1

TABLA 30.2

  DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

201

  DL 2314

Temperatura   (°C)

Tempo Tiempo (min) (min) Hystéresis 0% Fig. 30.2

mperatura Temperatura ( C) (°C)

Tempo Tiempo (min) (min) Hystéresis 5% Fig. 30.3

  DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

202

DL 2314

 

FICHA 30.1

Fig. 30.1  

  DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

203

DL 2314                                          

Página blanca  

DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

204

DL 2314

 

UNIDAD

DIDACTICA

31

CONTROL PROPORCIONAL DEL PH CON ANILLO CERRADO

❏

OBJETIVOS :

- Verificar los efectos de la ganancia del anillo sobre la respuesta dinámica del sistema. - Representar la curva de la respuesta dinámica del sistema.

 

❏ PRERREQUISITOS :

- Conocimiento del funcionamiento de un sistema de control con anillo cerrado.

❏ METODOLOGIA :

- Descubrimiento guiado.

❏ INSTRUMENTOS OPERATIVOS : - DL 2314 -

Multímetro digital Conjunto de cables Cronómetro Convertidor de PH PH Set.

  DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

205

  DL 2314

Página blanca

  DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

206

DL 2314

 

RECORRIDO

DIDACTI CO

QUE DEBE HACER EL PROFESOR Asegurado de que se conocen los prerrequisitos, entrega a los alumnos la Ficha 31.1 que representa el cableado del control (fig 31.1) y prepara el panel de simulación del proceso de la siguiente manera: ➢ Nivel del agua en el depósito (CONTENEDOR 1L) a 4 cm. ➢ SET POINT 2

0 V.

➢ PROPORTIONAL

0 %.

➢ INTEGRAL

0 %.

➢ DERIVATE

0 %.

➢ Preparar el kit PH como descrito en el capitulo “Preparacion ambiente de trabajo PH”

  DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

207

  DL 2314

QUE TIENEN QUE HACER LOS ALUMNOS Deben: 1) Conectar, mediante cables, el casquillo 19 y el casquillo 20 del CONDUCTOR LINEAR a la bomba centrifuga. 2) Conectar los casquillos de alimentacion del CONVERTIDOR de PH. 3) Apretar el interruptor general (ON). 4) Asegurarse de que el agua en el depósito esté a 4 cm de altura, en caso contrario restablecer el nivel poniendo en funcionamiento la bomba. 5) Insertar una sola gota de vinagre. 6) Conectar el casquillo del SET POINT 2 al casquillo 13 del regulador PID y el casquillo OUT del interface del PH al casquillo 14 del PID (ficha 31.1 fig 31.1). 7) Introducir un terminal del voltímetro digital, preparado en corriente continua, en el casquillo 14 del PID y el otro en el casquillo de masa (ficha 31.1 fig 31.1) : leer y anotar el valor de tensión correspondiente al PH inicial. 8) Cambiar el terminal del voltímetro digital del casquillo 14 al casquillo del SET POINT 2 y regular la tensión llevandola al valor correspondiente al PH inicial. 9) Poner el terminal del voltímetro digital en el casquillo X5 del regulador PID : el valor de tensión leído, que representa el peldaño de referencia, tiene que ser igual a la diferencia entre la tensión aplicada al casquillo 14 y la aplicada al casquillo 13. 10) Verificar, y posiblemente regular el SET POINT 2 a fin de que X5 sea 0V. 11) Regular la manivela PROPORTIONAL al 25 %. 12) Conectar el casquillo 15 del regulador PID al casquillo 15. 13) Poner el terminal del voltímetro digital en el casquillo 14 del regulador PID : anotar en la tabla 31.1 el valor de tensión leído después de haberlo convertido en PH. 14) Conectar el casquillo 18 del regulador PID al casquillo 18 del LINEAR DRIVER 15) Insertar una sola gota de vinagre y accionar contemporáneamente el cronómetro. 16) Anotar en la tabla 31.1 el valor de tensión, después de haberlo convertido en P H , medido a intervalos de tiempo iguales hasta el agotamiento del transitorio (por ejemplo, cada minuto). 17) Poner el terminal del voltímetro digital en el casquillo X5 del regulador PID : el valor de tensión leído, que se tiene que anotar, representa el error de régimen. 18) Quitar momentáneamente el cable del casquillo 18 del regulador PID. 19) Esperar hasta que el nivel regrese a 4cm. 20) Poner el terminal del voltímetro digital en el casquillo 14 del regulador PID : anotar en la tabla 31.1 el valor de tensión leído después de haberlo convertido en PH. 21) Regular la manivela PROPORTIONAL al 50 % y repetir las operaciones a partir del punto 15). 22) Repetir sucesivamente las operaciones con la manivela PROPORTIONAL al 75 % y al 100 %. 23) Poner en OFF el interruptor general. 24) Enjuaguar la sonda en agua destilada y volver a aplicar la tapa protectora. 25) Trazar las curvas de la respuesta dinámica con anillo cerrado para cada valor de la posición de la manivela PROPORTIONAL. 26) Analizar los resultados. NOTA : PH inicial del agua, para cada posición de la manivela PROPORTIONAL, debe ser más o menos la misma.   DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

208

DL 2314

  Tiempo (min) Kp = 25% PH

Kp = 25% PH

Kp = 25% PH

Kp = 25% PH

 

TABLA 31.1

  DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

209

  DL 2314

FICHA 31.1

Fig. 31.1  

  DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

210

DL 2314

 

UNIDAD

DIDACTICA

32

CONTROL PROPORCIONAL – INTEGRAL DEL PH CON ANILLO CERRADO

❏

OBJETIVOS :

- Verificar los efectos de la ganancia del anillo sobre la respuesta dinámica del sistema. - Representar la curva de la respuesta dinámica del sistema.

❏

PRERREQUISITOS :

- Conocimiento del funcionamiento de un sistema de control con anillo cerrado y acción proporcional-integral. - Conocer la Unidad Didáctica 31.

 

 

❏ METODOLOGIA :

- Descubrimiento guiado.

❏ INSTRUMENTOS OPERATIVOS : - DL 2314 -

Multímetro digital Conjunto de cables Cronómetro Convertidor de PH PH Set Vinagre.

  DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

211

  DL 2314

Página blanca

  DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

212

DL 2314

 

RECORRIDO

DIDACTI CO

QUE DEBE HACER EL PROFESOR Asegurado del conocimiento de los prerrequisitos, entrega a los alumnos la Ficha 32.1 que representa el cableado del control (fig 32.1) y prepara el panel de simulación del proceso de la siguiente manera: ➢ Nivel del agua en el depósito (rotación en sentido horario de la manivela). ➢ SET POINT 1

0 V.

➢ SET POINT 2

0 V.

➢ PROPORTIONAL

0 %.

➢ INTEGRAL

0 %.

➢ DERIVATE

0 %.

  DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

213

  DL 2314

QUE TIENEN QUE HACER LOS ALUMNOS Deben: 1) Conectar, mediante cables, el casquillo 19 y el casquillo 20 del CONDUCTOR LINEAR a la bomba centrifuga. 2) Conectar los casquillos de alimentacion del CONVERTIDOR de PH. 3) Apretar el interruptor general (ON). 4) Asegurarse de que el nivel del agua en el depósito esté a 4 cm de altura, en caso contrario restablecer dicho nivel arrancando la bomba. 5) Insertar una sola gota de vinagre. 6) Conectar el casquillo del SET POINT 2 al casquillo 13 del regulador PID y el casquillo OUT del CONVERTIDOR de PH al casquillo 14 del PID (ficha 32.1 fig 32.1). 7) Introducir un terminal del voltímetro digital, preparado en corriente continua, en el casquillo 14 del PID y el otro en el casquillo de masa (ficha 32.1 fig 32.1): leer y anotar el valor de tensión correspondiente al PH inicial. 8) Cambiar el terminal del voltímetro digital del casquillo 14 al casquillo del SET POINT 2 y regular la tensión llevandola al valor correspondiente al PH inicial. 9) Poner el terminal del voltímetro digital en el casquillo X5 del regulador PID : el valor de tensión leído, que representa el peldaño de referencia, tiene que ser igual a la diferencia entre la tensión aplicada al casquillo 14 y la aplicada al casquillo 13. 10) Verificar, y pues regular el SET POINT 2 a finde que X5 sea 0V. 11) Regular la manivela PROPORTIONAL al 50%. 12) Conectar el casquillo 15 del regulador PID al casquillo 15. 13) Poner el terminal del voltímetro digital en el casquillo 14 del regulador PID: anotar en la tabla 32.1 el valor de tensión leído después de haberlo convertido en PH. 14) Regular la manivela INTEGRAL al 25%. 15) Apretar el botón RESET para poner en cero el integrador, es decir, descargar los condensadores de integración del circuito. 16) Conectar el casquillo 16 del regulador PID al casquillo 16 y el casquillo 18 al casquillo 18 del LINEAR DRIVER (ficha 32.1 fig 32.1). 17) Insertar una sola gota de vinagre y accionar contemporáneamente el cronómetro. 18) Anotar en la tabla 32.1 el valor de tensión, después de haberlo convertido en PH, medido a intervalos de tiempo iguales hasta el agotamiento del transitorio (por ejemplo cada minuto). 19) Poner el terminal del voltímetro digital en el casquillo X5 del regulador PID: el valor de tensión leído, que se tiene que anotar, representa el error de régimen. 20) Quitar momentáneamente el cable del casquillo 18 del regulador PID. 21) Vaciar el depósito abriendo las válvulas, esperar hasta que el nivel regrese a 4cm. 22) Poner el terminal del voltímetro digital en el casquillo 14 del regulador PID: anotar en la tabla 32.1 el valor de tensión leído después de haberlo convertido en PH. 23) Regular la manivela INTEGRAL al 50% dejando PROPORTIONAL al 50% y repetir las operaciones a partir del punto 15). 24) Repetir sucesivamente las operaciones con la manivela INTEGRAL al 75% y al 100%. 25) Poner en OFF el interruptor general. 26) Enjuaguar la sonda en agua destilada y volver a aplicar la tapa protectora. 27) Trazar las curvas de la respuesta dinámica con anillo cerrado para cada valor de posición de la manivela INTEGRAL. 28) Analizar los resultados.   DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

214

DL 2314

 

NOTA :

PH inicial del agua, para cada posición de la manivela INTEGRAL, tiene que ser aprox. la misma.

Tiempo (min) Ki = 25% PH

Ki = 50% PH

Ki = 75% PH

Ki = 100% PH

   

TABLA 32.1

Tempo Tiempo (min) (min)

  DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

215

  DL 2314

FICHA 32.1

Fig. 32.1  

  DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

216

DL 2314

 

UNIDAD

DIDACTICA

33

CONTROL PROPORCIONAL - DERIVATIVO DEL PH CON ANILLO CERRADO

❏

OBJETIVOS :

- Verificar los efectos de la ganancia del anillo sobre la respuesta dinámica del sistema. - Representar la curva de la respuesta dinámica del sistema.

❏

PRERREQUISITOS :

- Conocimiento del funcionamiento de un sistema de control con anillo cerrado y acción proporcional-derivativa (PD). - Conocer la Unidad Didáctica 31

 

 

❏ METODOLOGIA :

- Descubrimiento guiado.

❏ INSTRUMENTOS OPERATIVOS : - DL 2314 -

Multímetro digital Conjunto de cables Cronómetro PH Set Vinagre

  DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

217

  DL 2314

Página blanca

  DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

218

DL 2314

 

RECORRIDO

DIDACTI CO

QUE DEBE HACER EL PROFESOR Asegurado del conocimiento de los prerrequisitos, entrega a los alumnos la Ficha 33.1 que representa el cableado de control (fig 33.1) y prepara el panel de simulación del proceso de la siguiente manera: ➢ Nivel del agua en el depósito (CONTENEDOR 1L) a 4 cm. ➢ SET POINT 1

0 V.

➢ SET POINT 2

0 V.

➢ PROPORTIONAL

0 %.

➢ INTEGRAL

0 %.

➢ DERIVATE

0 %.

  DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

219

  DL 2314

QUE TIENEN QUE HACER LOS ALUMNOS Deben: 1) Conectar, mediante cables, el casquillo 19 y el casquillo 20 del CONDUCTOR LINEAR a la bomba centrifuga (ficha 33.1 fig 33.1). 2) Conectar los casquillos de alimentacion del CONVERTIDOR de PH. 3) Apretar el interruptor general (ON). 4) Asegurarse de que el nivel del agua en el depósito esté a 4 cm de altura, en caso contrario restablecer dicho nivel arrancando la bomba. 5) Insertar una sola gota de vinagre. 6) Conectar el casquillo del SET POINT 2 al casquillo 13 del regulador PID y el casquillo OUT del CONVERTIDOR de PH al casquillo 14 del PID (ficha 33.1 fig 33.1). 7) Introducir un terminal del voltímetro digital, preparado en corriente continua, en el casquillo 14 del PID y el otro en el casquillo de masa (ficha 33.1 fig 33.1): leer y anotar el valor de tensión correspondiente al PH inicial. 8) Cambiar el terminal del voltímetro digital del casquillo 14 al casquillo del SET POINT 2 y regular la tensión llevandola al valor correspondiente al PH inicial. 9) Poner el terminal del voltímetro digital en el casquillo X5 del regulador PID: el valor de tensión leído, que representa el peldaño de referencia, tiene que ser igual a la diferencia entre la tensión aplicada al casquillo 14 y la aplicada al casquillo 13. 10) Regular la manivela PROPORTIONAL al 50%. 11) Conectar el casquillo 15 del regulador PID al casquillo 15. 12) Poner el terminal del casquillo digital en el casquillo 14 del regulador PID : anotar en la tabla 33.1 el valor de tensión leído después de haberlo convertido en PH. 13) Regular la manivela DERIVATE al 25 %. 14) Apretar el botón RESET para poner en cero el integrador, es decir, descargar los condensadores de integración del circuito. 15) Conectar el casquillo 16 del regulador PID al casquillo 16 y el casquillo 18 al casquillo 18 del LINEAR DRIVER (ficha 33.1 fig 33.1). 16) Insertar una sola gota de vinagre y accionar contemporáneamente el cronómetro. 17) Anotar en la tabla 33.1 el valor de tensión, después de haberlo convertido en PH, medido a intervalos de tiempo iguales hasta el agotamiento del transitorio (por ejemplo cada minuto). 18) Poner el terminal del voltímetro digital en el casquillo X5 del regulador PID: el valor de tensión leído, que se tiene que anotar, representa el error de régimen. 19) Quitar momentáneamente el cable del casquillo 18 del regulador PID. 20) Vaciar el depósito abriendo las válvulas, esperar hasta que el nivel regrese a 4cm.    

  DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

220

DL 2314  

21) Poner el terminal del voltímetro digital en el casquillo 14 del regulador PID : anotar en la tabla 33.1 el valor de tensión leído después de haberlo convertido en PH. 22) Regular la manivela DERIVATE al 50 %. dejando PROPORTIONAL al 50 % y repetir las operaciones a partir del punto 14). 23) Repetir sucesivamente las operaciones con la manivela DERIVATE al 75 % y al 100 %. 24) Poner en OFF el interruptor general. 25) Enjuaguar la sonda en agua destilada y volver a aplicar la tapa protectora. 26) Trazar las curvas de la respuesta dinámica con anillo cerrado para cada valor de posición de la manivela INTEGRAL. 27) Analizar los resultados. NOTA :

PH inicial del agua, para cada posición de la manivela DERIVATE, tiene que ser aprox. la misma.

Tiempo (min) Ki = 25% PH

Ki = 50% PH

Ki = 75% PH

Ki = 100% PH

   

TABLA 33.1

  DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

221

  DL 2314

FICHA 33.1

Fig. 33.1

  DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

222

DL 2314

 

UNIDAD

DIDACTICA

34

 

CONTROL PROPORCIONAL -INTEGRAL DERIVATIVO DEL PH CON ANILLO CERRADO

❏

OBJETIVOS :

- Verificar los efectos de la ganancia del anillo sobre la respuesta dinámica del sistema. - Representar la curva de la respuesta dinámica del sistema.

❏

PRERREQUISITOS :

- Conocimiento del funcionamiento de un sistema de control con anillo cerrado de acción proporcional-integral-derivativa (PID). - Conocer las Unidades Didácticas 31, 32 y 33.

 

 

❏ METODOLOGIA :

- Descubrimiento guiado.

❏ INSTRUMENTOS OPERATIVOS : - DL 2314 -

Multímetro digital Conjunto de cables. Cronómetro. PH Set Vinagre

  DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

223

  DL 2314

Página blanca

  DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

224

DL 2314

 

RECORRIDO

DIDACTI CO

QUE DEBE HACER EL PROFESOR Asegurado del conocimiento de los prerrequisitos, analiza con los alumnos las curvas reproducidas en las Unidades Didácticas 31, 32 y 33. Establecidos los posibles valores de Kp, Ki y Kd que hay que utilizar, entrega a los alumnos la Ficha 34.1 que representa el cableado del control (fig 34.1) y prepara el panel de simulación del proceso de la siguiente manera:  

➢ Nivel del agua en el depósito (CONTENEDOR 1L) a 4 cm. ➢ SET POINT 1

0 V.

➢ SET POINT 2

0 V.

➢ PROPORTIONAL

0 %.

➢ DERIVATE

0 %.

➢ INTEGRAL

0 %.

  DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

225

  DL 2314

QUE TIENEN QUE HACER LOS ALUMNOS Deben: 1) Determinar el valor de Kp en el que se instauran oscilaciones casi permanentes, examinando las curvas o repitiendo los ejercicios, con los valores intermedios de Kp, siguiendo el procedimiento indicado en la Unidad Didáctica 31: el valor de la posición Kp, en el que se instauran las oscilaciones, se tiene que reducir de aprox. 0,6 veces. 2) Fijado el valor de Kp y examinadas las curvas de Ki, obtenidas siguiendo la Unidad Didáctica 32, establecer el valor optimal de Ki repitiendo, si fuera necesario, el procedimiento indicado en la misma Unidad Didáctica para cada valor intermedio. 3) Excluir la acción integrativa sin modificar el valor fijado de Ki. 4) Determinar el valor optimal de Kd examinando las curvas obtenidas siguiendo la Unidad Didáctica 33 o repitiendo si fuera necesario el procedimiento indicado en la misma Unidad Didáctica. 5) Utilizar contemporáneamente las acciones proporcional, integral y derivativa y realizar el ejercicio siguiendo las indicaciones sugeridas en las Unidades Didácticas 31, 32 y 33 (ficha 34.1 fig 34.1). 6) Anotar en la tabla 34.1 el valor de tensión medido a intervalos de tiempo iguales hasta el agotamiento del transitorio, después de haberlo convertido en PH (por ejemplo cada minuto). 7) Trazar la curva de la respuesta dinámica con anillo cerrado (fig 34.2).

  DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

226

DL 2314

  Tiempo (min)

PH  

TABLA 3 4.1

Temperatura Temperatura (°C) ( C)

Tiempo Tempo (min) (min) Fig. 34.2

       

  DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

227

  DL 2314

FICHA 34.1

Fig. 34.1

  DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

228

DL 2314

 

ANEXO A KIT PH  

   

  DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

229

  DL 2314

  

Página blanca

  DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

230

DL 2314

 

Lista de componentes  1) 2) 3) 4) 5) 6) 7)

Tanque de trabajo (1 Litro). Sonda PH Tapa protectora de la sonda Tanque de recobro (2 Litros). CONVERTIDOR de PH Rociador Solucion de almacenamiento del electrodo

   

  DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

231

  DL 2314

PREPARACION AMBIENTE DE TRABAJO PH  

1) 2) 3) 4) 5) 6) 7)

Extraer la parte de su ministro contenida en el tanque de trabajo Regular la insercion del tubo de desagüe a fin de que quede a 4cm del fundo del tanque Quitar la tapa protectora de la sonda y insertarla en el agujero presente sobre la tapa hasta lograr el limite impuesto de la tapa Insertar el tubo de la bomba en la reduccion predispuesta, y conectar la sonda al Convertidor de PH. Colocar el tanque de recobro (2 Litros) a la base del piso y insertar el extremo del tubo de desagüe que llega del tanque de trabajo Insertar la bomba en el tanque del DL 2314 y conectarla al fundo en posicion vertical Utilizar el rociador para insertar la solucion en el tanque de trabajo

1

2

3

4

  DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

232

DL 2314

 

5

6

7

  DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

233

  DL 2314

 

Página blanca

  DE LORENZO Sistemas para la formación técnica

234

© 1996 - 2011 DE LORENZO SPA - Printed in Italy - All right reserved DE LORENZO SPA V.le Romagna, 20 - 20089 Rozzano (MI) Italy Tel. ++39 02 8254551 - Fax ++39 02 8255181 E-mail: [email protected] Web sites: www.delorenzoglobal.com - www.technical-education.it www.delorenzoenergy.com