Docència a la pràctica de regulació i control de processos químics

Comments are off.

Autor: Manuel Carrasco Portero

Centre educatiu: Ins Terrassa

Tipus de bona pràctica: Learning by doing

Descripció 

Implementaciò de control de processos al laboratori, tant a plantes pilot com a unitats de procès bàsiques.

A qui va dirigit?

Alumnat de cicles superiors de química industrial i farmàcia, alumnat de graus en enginyeria química.

Competències que treballa

Iniciativa, treball en equip

Quina és la finalitat?

Millora de la docència de tipus pràctic.

Descripció detallada

L’objectiu d’aquest projecte és la implementació de sistemes pràctics que funcionin en temps real, per a l’ensenyament del control de processos en enginyeria química o en estudis de formació professional,

Això a la pràctica presenta alguns problemes difícils:

– En primer lloc, les dimensions d’un muntatge de laboratori o una planta pilot de laboratori no permeten la utilització de la majoria d’instrumentació industrial, com ara un sensor PT 100, i actuadors com a vàlvules industrials de regulació, simplement per la seva grandària.

– En segon lloc, el preu d’aquesta instrumentació no es econòmicament assequible, especialment per a la Universitat pública a causa dels seus pressupostos limitats.

– En tercer lloc, els sistemes industrials com Siemens, Omron, etc., necessiten hardware i software privatiu, car i poc flexible per a usos educatius.

Per aquest motiu s’han implementat alternatives a aquests sistemes industrials , econòmiques i flexibles, per a tots els diferents nivells de control que trobem a una planta química, motiu pel qual aquest projecte ha estat premiat enguany per la Fundació BCN Formació professional.

————————

Per al nivell dels dispositius de camp s’ha fet servir instrumentació compatible amb els microPLCs Arduino, com per exemple sensors de conductivitat, nivell, temperatura, cabal i pels actuadors per exemple relés o fins i tot, alguns elements de disseny personal com una vàlvula de control formada per un conjunt d’un servomotor + una aixeta osmosi domèstica i el suport imprès amb impressora 3D

Per al nivell d’Unitats d’entrada i sortida (inputs i outputs) s’ha fet servir la placa Arduino Mega 2560, que té tota una sèrie de pins que funcionen com a entrades i/o sortides i és allà on s’han connectat els diferents sensors i actuadors .

La placa Arduino fa dues feines gràcies al programa de codi C++ que he desenvolupat:

→ Llegeix la informació dels sensors i la envia al controlador.

→ Rep la informació (ordres ) del controlador i les envía als actuadors.

Per al controlador i per al nivell d’operació s’ha utilitzat el software Simulink, instal·lat a un PC, la comunicació entre Arduino i Simulink es realitza pel port sèrie o si es vol via Wifi.

Amb aquest software (de baix cost per a centres educatius), he desenvolupat els models de control fent servir llenguatge gràfic (blocs de funcions i GRAFCET) per a cada planta, dissenyant els llaços de control necessaris, per exemple controls feedback PID o d’altres.

També s’han desenvolupat amb aquest software els sistemes de supervisió, control i captura de dades SCADA que inclouen l’HMI (interface home màquina ) per a la necessària interacció entre home i planta de producció.

En definitiva, es cert que l’instrumental que els estudiants trobaran al món industrial no seran exactament els mateixos, però la funcionalitat i el concepte són els mateixos, i gràcies a les pràctiques que podran desenvolupar al centre educatiu entendran d’una manera fàcil la realitat industrial.

Finalment com a exemples d’implementació d’aquest treball s’adjunten dos exemples. El primer és una planta de biodiesel complerta muntada pel docent on a partir d’olis vegetals reciclats i metanol en presència d’un catalitzador es fabrica biodiesel i on surt glicerina com a subproducte. Les alumnes del cicle de Laboratori d’anàlisi i control han fet tota l’analítica i caracterització de les matèries primeres i del biodiesel i glicerina obtinguts en dos produccions fetes al laboratori.

El segon muntatge és un bescanviador tèrmic muntat a la UPC on és controla la temperatura manipulant un cabal d’aigua calenta. Finalment indicar que a data d’avui els alumnes de primer cicle de grau superior de Química Industrial estant realitzant la implementació de projectes (BPL) d’automatització de quatre pràctiques que fan al laboratori, dos pràctiques de bescanvi tèrmic, una de balanç de matèria i una pràctica d’absorció de diòxid de carboni.

VEURE LA PRESENTACIÓ