Diseño y construcción de un módulo didáctico para medir y controlar caudal y nivel

Abstract

El presente trabajo tiene la finalidad de proveer al laboratorio de instrumentación de un sistema de medición y control de caudal y de nivel de agua que sea funcional y útil para el aprendizaje de quienes realizan prácticas en este laboratorio.

Para cumplir con este objetivo, se diseñó un módulo que cuenta con un sistema de tuberías por el que circula agua impulsada por una bomba. Se tiene la posibilidad de controlar dos variables: caudal y nivel. Para el control de caudal se implementó un lazo cerrado en el cual el agua circula desde y hacia el tanque de reserva, y se utiliza un sensor de paletas para su medición. Para el control de nivel, el fluido circula desde el tanque de reserva hacia el tanque principal y se tiene una línea de retorno desde este último hacia el tanque de reserva, la medición de nivel se la hace con un sensor de presión diferencial. Para el control se diseñó un sistema basado en la técnica de estrangulamiento con la ayuda de una servoválvula electrónica comandada por un PLC Micrologix 1200 con una señal de 4 - 20 mA.

El sistema puede ser controlado y visualizado de manera local o remota. En el modo REMOTO se cuenta con un HMI implementado en un computador, en el modo LOCAL se tiene un Panel de Control y un LCD para la visualización.

Luego de las pruebas realizadas, se determinó que los parámetros óptimos de calibración del controlador PID son: Kc=8, Ti=0.4, Td=0.01 para el caso del nivel; y Kc=0.2, Ti=0.08 y Td=0.01 para el caso del caudal.