Ensamblaje de un módulo didáctico para el control automático de temperatura y nivel de líquido en un calderín

Abstract

The overall objective of this thesis was to assemble a didactic module for the automatic control of temperature and liquid level in a boiler, composed of the following elements: an electric heater, a PLC, a thermocouple temperature controller, a digital multimeter, a two-electrode integrated level controller, an electric pump, a solenoid valve, two indicator lights, and two pushbuttons. This objective was achieved by designing and simulating a control circuit with the following connection scheme in the PLC: the controller contacts were connected to inputs I3 and I4, and the heater, electric pump, and solenoid valve to outputs Q1, Q2, and Q3, respectively. The results showed that the electric heater is activated when the temperature controller contact remains closed and the level controller contact is open; the electric pump is turned on when the level controller contact is closed; and the solenoid valve is activated when the temperature and level controller contacts are open. The equation that models the heating of the water is expressed in the following form: 𝑇(𝑡) = 270.791 − 244.791ⅇ−0.000858422𝑡, where 𝑇 is the temperature of the water in °C and 𝑡 is the time in s, which gives results below 5 % with respect to the experimental values, which indicates that it accurately represents the evolution of the water temperature. Consequently, it is confirmed that the overall objective was met and the general hypothesis was verified.

El objetivo general de esta tesis fue ensamblar un módulo didáctico para el control automático de temperatura y nivel de líquido en un calderín, compuesto por los siguientes elementos: un calentador eléctrico, un PLC, un controlador de temperatura con termocupla, un multímetro digital, un controlador de nivel integrado a dos electrodos, una electrobomba, una electroválvula, dos pilotos indicadores y dos pulsadores. Este objetivo se logró diseñando y simulando un circuito de control con el siguiente esquema de conexiones en el PLC: los contactos de los controladores se conectaron a las entradas I3 e I4, y el calentador, la electrobomba y la electroválvula a las salidas Q1, Q2 y Q3, respectivamente. Los resultados mostraron que el calentador eléctrico se activa cuando el contacto del controlador de temperatura permanece cerrado y el del controlador de nivel está abierto; la electrobomba se prende cuando el contacto del controlador de nivel se cierra; y la electroválvula se activa cuando los contactos de los controladores de temperatura y de nivel se encuentran abiertos. La ecuación que modela el calentamiento del agua se expresa de la forma siguiente: 𝑇(𝑡) = 270.791 − 244.791ⅇ−0.000858422𝑡, donde 𝑇 es la temperatura del agua en °C y 𝑡 el tiempo en s, la cual da resultados por debajo del 5 % con respecto a los valores experimentales, lo que indica que representa de manera precisa la evolución de la temperatura del agua. En consecuencia, se confirma que se cumplió el objetivo general y se verificó la hipótesis general.