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1. 8 AWG 5 1 2 Evaporador En el evaporador tenemos 2 ventiladores cada ventilador consume 1 4 de HP Tenemos entonces que los dos ventiladores van a consumir 2 15 Amp Fabi n R os Ramo Jonathan Monta o Naranjo Escuela Superior Polit cnica del Litoral Art culo Tesis Grado Disyuntor 2 polos 2 15 x 1 25 2 69 Amp Disyuntor 2 polos 4 Amp Contactor P V x I x 0 8 220 x 2 15 x 0 8 378 W Relee T rmico I x 1 50 20 x 1 50 30 Amp Conductor 14 AWG 5 1 3 Resistencias de drenaje Seg n datos de la unidad de enfriamiento las resistencias de drenaje consumen una corriente de 2 amperios Y al igual que el c lculo anterior estas no presentan un factor de potencia y se puede utilizar la ley de OHM directamente obviando el fp obteniendo as Disyuntor 2 polos I x 1 25 2 x 1 25 2 5 Amp Disyuntor 2 polos 4 Amp Conductor 14 AWG 5 1 4 Compresor Seg n datos de la unidad de enfriamiento el valor de corriente que consume el compresor es de 25 06 amperios con un factor de potencia de 0 8 alimentado a una tensi n de 220 VAC trif sico Todos estos datos los aplicamos a las formulas obteniendo los siguientes valores Disyuntor 3 polos 25 06 x 1 25 31 32 Amp Disyuntor 3 polos 40 Amp Contactor 10 HP Relee T rmico 25 06 x 1 50 37 59 Amp Conductor 8 AWG 5 1 5 Disyuntor principal de control Disyuntor 2 polos I resistencia drenaje I evaporador x 1 25 2 69 2 5 x 1 25 6 48 A2. su operaci n instalaci n y tablas Manual Arian control e instrumentaci n 7 Presostato Manual Danfos refrigeration and air conditions Fabi n R os Ramo Jonathan Monta o Naranjo Escuela Superior Polit cnica del Litoral Art culo Tesis Grado
3. Gracias al dise o implementado se puede tener conocimiento del estado del sistema en todo momento contribuir al ahorro de energ a debido al funcionamiento de los equipos de enfriamiento solo cuando sea necesario y a mejorar la conservaci n de los productos al tener un mejor control de la temperatura Palabras Claves automatismo variables sistema secuencial Abstract This project was aimed at building an electrical system which automatically controls cooling a system to keep the ice cream finished products Topsy This is a board inside which are various electrical equipment connected so that on and off the cooling unit without the intervention of any person This has two modes of operation which are manual and automatic because business requirements and maintenance issues Type of automation that is used is rigid able to perform a series of tasks sequentially without possibility of changing variables are used in automatic or in small spots where the safety of people and machines can t rely on the failure of a computer program Due to the implemented system can have knowledge of system status at all times contributing to energy savings due to the operation of cooling equipment only when necessary and improve the preservation of products to have better control of the temperature Keywords automatism variables system sequential 1 Introducci n avances tecnol gicos que permiten una continua modernizaci n de los sistemas de producci
4. actualidad la mayor a de unidades de enfriamiento cuentan con un circuito de control el ctrico antiguo y obsoleto con lo cual no se garantiza un buen ambiente para la conservaci n de sus productos Adem s de variaciones bruscas en la temperatura lo cual ha llevado a tener p rdidas de algunos productos por estos motivos se ha desarrollado este sistema el ctrico 2 Unidad de enfriamiento El control de la temperatura adecuada de almacenamiento es esencial para mantener la calidad del producto Mediante el control de temperatura del cuarto frio se puede conservar al producto aumentando as substancialmente el tiempo de conservaci n de estos y aumentando la producci n 2 2 Partes de la unidad de enfriamiento Refrigeraci n se interpreta como ausencia de calor porque en si el frio no existe Para la refrigeraci n se necesitan de los siguientes equipos 1 Evaporador 2 Compresor 3 Condensador 4 V lvula de expansi n 5 Ventilador 6 Resistencias de evaporador 7 Resistencias de drenaje 2 2 1 Evaporador Se conoce por evaporador al intercambiador de calor donde se produce la transferencia de energ a t rmica desde un medio a ser enfriado hacia el fluido refrigerante que circula en el interior del dispositivo Su nombre proviene del cambio de Fabi n R os Ramo Jonathan Monta o Naranjo Escuela Superior Polit cnica del Litoral Art culo Tesis Grado estado sufrido por el refrigerante al recib
5. compresor se mantendr activado durante un tiempo hasta que el presostato detecte la baja presi n debido a que la electrov lvula se desactivo y lo mande apagar el evaporador permanecer encendido en todo momento hasta que el controlador mande activar las resistencias del evaporador iniciando as la etapa de deshielo En esta etapa se activan las resistencias del evaporador debido a un contacto normalmente abierto del controlador de temperatura apagando al evaporador estas resistencias se activan para evitar la acumulaci n de hielo debido a la baja temperatura El tiempo en que estas se mantienen activas se lo configura por medio del controlador Cuando la temperatura sube hasta cierto punto que lo detecta el sensor de temperatura el controlador manda apagar las resistencias de drenaje y a iniciar la etapa de congelaci n nuevamente Se podr n programar en el controlador varias etapas de congelaci n y deshielo en un solo d a 2 3 2 Modo manual Este modo se lo elige para dar mantenimiento preventivo o correctivo a la unidad de enfriamiento opcionalmente a que tambi n se puede detener todo el sistema por medio de un paro de emergencia ubicado en el tablero Este modo funciona al igual que el anterior por medio del selector que se encuentra en el tablero en donde primeramente desactivamos la electrov lvula y activamos directamente al compresor y al evaporador El compresor funcionar durante un corto tiempo hasta que el presost
6. Escuela Superior Polit cnica del Litoral Art culo Tesis Grado ESCUELA SUPERIOR POLIT CNICA DEL LITORAL CENTRO DE INVESTIGACION CIENTIFICA Y TECNOL GICA CENTRO Dg i Control y Automatizaci n de una unidad de enfriamiento para productos terminados de la helader a Topsy Fabi n R os Ramo Jonathan Monta o Naranjo Lcdo Camilo Arellano INTEC PROTEL Escuela Superior Polit cnica del Litoral ESPOL Campus Gustavo Galindo Km 30 5 v a Perimetral Apartado 09 01 5863 Guayaquil Ecuador Emails montano Oespol edu ec frios Wespol edu ec carella O espol edu ec Resumen El presente proyecto tuvo por finalidad la construcci n de un sistema el ctrico el cual controla de forma autom tica una unidad de enfriamiento para conservarlos productos terminados de la helader a Topsy Este consiste de un tablero en cuyo interior se encuentran los distintos equipos el ctricos conectados de tal forma que encienda y apague la unidad de enfriamiento sin la intervenci n de persona alguna Este posee dos formas de operaci n las cuales son manual y autom tica debido a requerimientos de la empresa y por cuestiones de mantenimiento El tipo de automatismo que se utiliz es r gido capaz de realizar una serie de tareas de forma secuencial sin posibilidad de cambiar variables se emplean en automatismos peque os o en lugares cr ticos donde la seguridad de las personas y maquinas no pueden depender de la falla de un programa de computaci n
7. ato detecte la baja temperatura debido a que la electrov lvula est apagada y el evaporador permanecer encendido hasta que el controlador mande a encender las resistencias del evaporador Fabi n R os Ramo Jonathan Monta o Naranjo Escuela Superior Polit cnica del Litoral Art culo Tesis Grado As se logra mantener apagado al compresor de manera permanente y se mantiene un ambiente ventilado evitando un cambio brusco en la temperatura del cuarto frio 2 4 Diagrama el ctrico de control y fuerza Para poder desarrollar este sistema se tuvo que realizar un diagrama de control el cual es la parte encargada del funcionamiento correcto de las distintas partes de la unidad de enfriamiento y una parte de fuerza la cual comprende el compresor el cual es un motor trif sico Ver figura 1 2 y 3 BREKER PRINCIPAL FUERZA COMPRESOR Figura 1 Diagrama de fuerza CONTACTOR RESISTENCIAS CONTROLADOR ELECTROVALVULA CONTACTOR AUJILIAR PRINCIPAL DE DRENAJE DE TEMPERATURA Figura 2 Diagrama de controlde electrov lvula controlador y marcha del sistema Q xi xi xi n xi 1 a a3 CONTACTO DE Figura 3 Diagrama de controlpara congelaci n y descongelaci n 3 Materiales utilizados A continuaci n se detallan los materiales utilizados para la realizaci n del sistema de control y automatizaci n de la unidad de enfriamiento 3 1 Contactor Magn tico Componente electromec nico que tien
8. e por objetivo establecer o interrumpir el paso de corriente ya sea en el circuito de potencia o en el circuito de control en caso de ser contactores instant neos esto ocurre tan pronto se energice la bobina 3 2 Rel s t rmicos Los rel s t rmicos son los aparatos m s utilizados para proteger los motores contra las sobrecargas d biles y prolongadas Se pueden utilizar en corriente alterna o continua 3 3 Disyuntor magn tico Los interruptores autom ticos son elementos de protecci n de instalaciones l neas y receptores tambi n se llaman interruptores autom ticos magneto t rmica y en Latinoam rica los llaman termo magn tico 3 4 Supervisor de l neas trif sico Son dispositivos electr nicos dise ados para proteger a los equipos de fallas prematuras o de da os debido a desequilibrios en el voltaje Ofrecen una completa protecci n al monitorear constantemente el sistema tanto las fuentes de poder como las l neas de control 4 3 5 Luces indicadoras Son dispositivos luminosos empleados para indicar el estado de encendido o apagado de alg n equipo o aparato el ctrico Fabi n R os Ramo Jonathan Monta o Naranjo Escuela Superior Polit cnica del Litoral Art culo Tesis Grado 3 6 Pulsadores Tambi n llamados interruptores moment neos Este tipo de interruptor requiere que el operador mantenga la presi n sobre el actuante para que los contactos est n unidos 3 7 Electrov lvula Es u
9. ir esta energ a luego de una brusca expansi n que reducesu temperatura Durante el proceso de evaporaci n el fluido pasa del estado l quido al gaseoso 2 2 2 2 Compresor Un compresor es una m quina de fluido que est construida para aumentar la presi n y desplazar cierto tipo de fluidos llamados compresibles tal como lo son los gases y los vapores Esto se realiza a trav s de un intercambio de energ a entre la m quina y el fluido en el cual el trabajo ejercido por el compresor es transferido a la sustancia 1 2 2 3 Condensador La condensaci n se puede producir bien utilizando aire mediante el uso de un ventilador o con agua esta ltima suele ser en circuito cerrado con torre de refrigeraci n en un r o o la mar La condensaci n sirve para condensar el vapor despu s de realizar un trabajo termodin mico p ej una turbina de vapor o para condensar el vapor comprimido de un compresor de fr o en un circuito frigor fico 3 2 2 4 Ventiladores En la mayor a de las unidades de enfriamiento se utilizan corrientes de aire forzadas en donde se incluyen dos ventiladores uno para el condensador y otro para el evaporador Estos ventiladores suelen ser de h lice teniendo motores con devanado en corto circuito 2 2 5 Resistencias evaporador Son utilizadas por su simplicidad en la instalaci n y regulaci n y por su gran eficiencia tanto en sistemas de temperatura positiva como en sistemas de temperatura nega
10. mperios Disyuntor 2 polos 10 Amp Conductor 14 AWG 6 Conclusiones Se logr crear un sistema de control confiable que garantiza la conservaci n de los productos de la empresa de helados Topsy cumpliendo con las necesidades de esta Adquirimos experiencia y conocimientos acerca de unidades de enfriamiento as como el funcionamiento de cada una de las partes que la integran Controlamos una variable f sica mediante el controlador TC 900kR1 y el sistema desarrollado ya que este cumpl a con cada una de las condiciones necesarias para un correcto funcionamiento Contribuimos al ahorro de energ a mediante el sistema de control desarrollado el cual al tener mayor control sobre la variable f sica funcionara solo en los momentos m s necesarios Se puso en pr ctica la l gica cableada la cual es muy empleada en las industrias debido a su bajo costo y gran confiabilidad Aplicamos conocimientos adquiridos en cuanto a control instrumentaci n y automatizaci n Se aprendi a parametrizar un controlador diferente a los estudiados en clase y de un supervisor de fase seg n las necesidades del sistema 7 Referencias 1 http es wikipedia org wiki1 Compresor 2 http es wikipedia org wik1 Evaporador 3 http es wikipedia org wik1 Condensador 4 Supervisores de tensi n trif sica Manual t cnico ICM controls 450 5 TC 900R1 controlador digital para refrigeraci n y deshielo Manual full gauge controls 6 PT 100
11. n hace indispensable la actualizaci n en la tecnolog a de sus unidades de enfriamiento que permita incrementar el buen estado y conservaci n de sus productos controlando par metros de temperatura y programar etapas de congelaci n y descongelaci n El objetivo principal es desarrollar e implementar un tablero de control para la automatizaci n de una La conservaci n de helados en un ambiente adecuado es una actividad de mucha importancia para las helader as Topsy S A en la que se producen diariamente altos vol menes para satisfacer a todos sus clientes con la calidad tiempos requeridos y est ndares de productividad acorde a los niveles de competitividad que exige el mercado Los constantes Fabi n R os Ramo Jonathan Monta o Naranjo O CICYT unidad de enfriamiento para helader as Topsy la cual mantendr una temperatura adecuada para la conservaci n de sus productos Y durante el desarrollo de este sistema tambi n se lograr e Determinar las partes y caracter sticas b sicas de la unidad de enfriamiento e Definir las funciones de cada uno de los elementos que conforman el tablero de control e Desarrollar el diagrama el ctrico de control y fuerza e Desarrollar un tablero que controle autom ticamente el encendido y apagado de la unidad de enfriamiento e Mantener un constante control sobre la temperatura en el almac n de enfriamiento e Contribuir al ahorro de energ a el ctrica En la
12. n dispositivo operado el ctricamente variando la corriente que circula a trav s de un solenoide conductor ubicado alrededor de un mbolo en forma de bobina y es utilizado para controlar el flujo de l quidos o gases en posici n completamente abierta o completamente cerrada 3 8 Presostato El presostato tambi n es conocido como interruptor de presi n Es un aparato que cierra o abre un circuito el ctrico dependiendo de la lectura de presi n de un fluido 7 3 9 Controlador de temperatura Es un controlador de temperatura para congelados que automatiza los procesos de deshielo de acuerdo con la necesidad de la instalaci n proporcionando gran econom a de energ a Trabaja a 220 VCA Posee dos sensores uno para temperatura ambiente y otro que fijado en el evaporador comanda el final del deshielo y el retorno de los ventiladores 5 El sensor de temperatura consiste en un alambre de platino que a 0 C tiene 100 ohm y que al aumentar la temperatura aumenta su resistencia el ctrica El incremento de la resistencia no es lineal pero si creciente y caracter stico del platino de tal forma que mediante tablas es posible encontrar la temperatura exacta a la que corresponde 6 4 Tablero de control El tablero del tablero primeramente se lo realizo en autocad con las medidas necesarias para la instalaci n y cableado de todos los equipos como luces indicadoras pulsadores selector y pantalla del controlador de tempera
13. tiva Este sistema se basa en la inclusi n de unas resistencias el ctricas en unos huecos o alojamientos en el interior del evaporador en perfecto contacto con sus aletas 2 2 6 Resistencias de drenaje Este tipo de resistencias son muy utilizadas en la industria de la refrigeraci n las cuales est n distribuidas eficientemente para el descongelamiento o deshielo de evaporadores o difusores en cuartos y cavas frigor ficas evitando el bloqueo del equipo por formaciones de hielo 2 3 Funcionamiento de la unidad de enfriamiento y el sistema de control A continuaci n se detalla las dos maneras de funcionamiento de la unidad de enfriamiento en conjunto con el sistema de control dise ado 2 3 1 Modo autom tico Al estar en modo autom tico el cual se lo escoge mediante un selector un sensor de temperatura le indicara al controlador de temperatura el estado actual de la temperatura del cuarto frio mandando as al controlador a cerrar dos de sus contactos normalmente abiertoscon lo cual se activar la electrov lvula compresor y evaporador permitiendo as el paso de refrigerante empezando de esta forma la etapa de congelaci n Una vez que el rea a enfriar ha llegado a la temperatura adecuada para la conservaci n de los productos la cual es de 20 grados Celsius bajo cero programada en el controlador de temperatura esta manda a abrir sus contactos que se hab an cerradodesactiv ndose as solo la electrov lvula El
14. tura en la parte de la puerta permitiendo as tener conocimiento del estado del sistema de control Este consta de las siguientes medidas Alto 1 metro Ancho 40 cent metros Profundidad 25 cent metros 4 1 Diagrama el ctrico del tablero de control A continuaci n se muestra el diagrama de vista frontal y lateral realizado para la construcci n del tablero el cual consta con un cerrado herm tico que protege a los equipos de los distintos factores ambientales y cuenta con una cerradura triangular para asegurar que personal no autorizado pueda tener acceso Ver figura 4 nen Figura 4 Diagrama del tablero de contro 5 C lculo el ctrico A continuaci n se detalla el c lculo el ctrico realizado para protecci n de los distintos equipos utilizados as como tambi n del calibre del conductor todo dimensionado seg n las necesidades para evitar da os y gastos innecesarios 5 1 C lculo de equipos de protecci n 5 1 1 Resistencias del evaporador Seg n datos de la unidad de enfriamiento el valor de las resistencias que act an sobre El evaporador consume una corriente de 25 amperios Como las resistencias no presentan un factor de potencia se puede utilizar la ley de OHM directamente obviando el fp obteniendo as Disyuntor 2 polos I x 1 25 25 x 1 25 31 25 Amp Disyuntor 2 polos 40 Amp Contactor P V x I 220 x 30 6600 W Relee T rmico I x 1 50 25 x 1 50 37 5 Amp Conductor
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