Tanques de nivel

Los procesos industriales requieren de acciones de instrumentación y control automático para garantizar su operación adecuada. Para este propósito se requiere conocer el proceso a controlar, perturbaciones y requerimientos de operación. Con base en el conocimiento del sistema se pueden elegir los sensores de medición, actuadores y estrategia de control adecuados. La validación del sistema de control debe hacerse con una metodología estricta a nivel simulación considerando perturbaciones que afecten al sistema, previo a la implementación en tiempo real en el proceso industrial bajo análisis. El control de los procesos se traduce en una economía mayor, en una mejor calidad y en un mayor nivel de seguridad, tanto para los operarios como para las máquinas. La instrumentación en el laboratorio de bioprocesos desempeña un papel fundamental en el monitoreo y control de procesos para el desarrollo de experimentos. Las variables para monitoreo y control pueden incluir temperatura, pH, concentración de oxígeno, flujo, presión, nivel, entre otros. La instrumentación no sólo permite la recolección de datos en tiempo real, sino que también facilita la automatización y optimización de los procesos, contribuyendo así a la eficiencia y reproducibilidad de los experimentos. El sistema de tanques de nivel comprende dos tanques en cascada donde se monitorea presión, nivel y flujo, y una bomba centrífuga. Este sistema se compone de un sistema de adquisición de datos y software para monitoreo y control. En las siguientes secciones, se describe el funcionamiento y la instrumentación de este equipo,donde se deberá emplear la norma ANSI/ISA-5.1-2009 de identificación y símbolos para construir un diagrama.

Funcionamiento de los tanques de nivel
El sistema de tanques de nivel representa aplicaciones tecnológicas en diferentes procesos como suministro de aguas y plantas depuradoras, industria alimentaria, industria de productos de granel, industria química y petroquímica, industria farmacéutica y biotecnología, e industria papelera. El sistema está compuesto por dos tanques dispuestos en cascada, donde una bomba centrífuga se encarga de extraer agua del tanque inferior y transferirla al tanque superior. La operación de la bomba está bajo el control de un regulador gestionado por software, lo que permite ajustar el flujo de agua de manera precisa. A lo largo de la tubería de salida de la bomba, se han instalado sensores de flujo y presión para monitorear continuamente las condiciones del sistema. En el tanque superior, se incorpora un sensor de ultrasonido diseñado para medir el nivel de agua presente en el depósito. Esta tecnología ofrece una medición precisa y no invasiva del nivel de líquido en el tanque superior. La conexión entre los dos tanques se realiza a través de una tubería que incluye una válvula manual (o solenoide), permitiendo un control directo sobre el flujo de agua entre ambos depósitos. Cerca del tanque superior, se encuentra una válvula de paso que proporciona una regulación adicional en la tubería. Debajo del tanque inferior, se ha instalado una válvula manual de alivio (o de control). Esta válvula tiene la función de liberar o controlar la presión acumulada en el sistema, asegurando un funcionamiento seguro y eficiente del conjunto. En conjunto, estos componentes y dispositivos forman un sistema integral que permite el control, monitoreo y regulación eficiente de los niveles de agua en los tanques.

Lazos de control

Lazo de control de flujo

Componentes: Sensor flujo, bomba centrífuga, control PID, software Labview, hardware para adquisición de datos.
Función: Monitorear el flujo de agua en la tubería del tanque y controlarla con controlador PID. El sensor mide el flujo, transmitiendo la información al sistema de control donde se compara el valor actual con el valor deseado (setpoint) y se emite una acción de control hacia la bomba centrífuga para aumentar o disminuir el flujo.

Lazo de control de presión

Componentes: Sensor presión, bomba centrífuga, control PID, software Labview, hardware para adquisición de datos.
Función: Monitorear la presión de agua en la tubería del tanque y controlarla con controlador PID. El sensor mide la presión, transmitiendo la información al sistema de control donde se compara el valor actual con el valor deseado (setpoint) y se emite una acción de control hacia la bomba centrífuga para aumentar o disminuir la presión.

Lazo de control de nivel

Componentes: Sensor nivel ultrasónico, bomba centrífuga, control PID, software Labview, hardware para adquisición de datos
Función: Monitorear el nivel de agua en el tanque y controlarlo con controlador PID. El sensor mide el nivel de agua, transmitiendo la información al sistema de control donde se compara el valor actual con el valor deseado (setpoint) y se emite una acción de control hacia la bomba centrífuga para aumentar o disminuir el nivel en el tanque.

Manual de operación:
Descargable: EduKit_PA_Manual_de_trabajo_Instrumentación.pdf