Diseño e implementación de un sistema de control para un reactor químico

Abstract

El presente trabajo consiste en diseñar e implementar un sistema de control para un reactor químico, en el cual la parametrización, registro y monitoreo del sistema se realiza mediante una computadora haciendo uso de un Sistema de Control y Adquisición de Datos denominado SCADA y el control propiamente dicho está a cargo de un microcontrolador de alta performance. Este sistema es capaz de controlar diferentes procesos (“recetas”) para la fabricación de diversos productos químicos. En la presente tesis centramos el estudio en el proceso de fabricación de la resina fenólica tipo novolaca, la misma que se utiliza en grandes cantidades en la industria química peruana, la cual se debe importar, ya que en el Perú todavía no se fabrica. La tesis incluye la fabricación de un reactor químico, modelo experimental, cuya capacidad es de 4 galones, el cual debe ser automatizado para implementar el sistema de control. El reactor fabricado consta de un recipiente de acero inoxidable donde se realizarán las reacciones químicas, sistemas de calentamiento y enfriamiento y está constituido por: condensadores, paletas de agitación, bombas de agua y succión, además posee sensores de temperatura y actuadores - motores, bombas y electroválvulas - los cuales sirven para automatizar el mismo, cumpliendo los requerimientos necesarios para poder realizar la fabricación de resinas fenólicas. Durante la ejecución del trabajo se diseñó y elaboró también, tarjetas electrónicas acondicionadoras de señal y de control para poder comunicar el microcontrolador con los sensores y actuadores. El reactor químico automatizado con el sistema de control, podrá ser utilizado como un reactor de investigación en las entidades educativas o en los laboratorios de la industria, ya que tiene una gran flexibilidad en la ejecución de los diferentes procesos.

The actual job consists in design and implementation of control system for a chemical reactor, where the register and overview of the systems are made with the computer using an acquisition and data control System named SCADA and the control depend directly from a microcontroller with high performance. This system is able to make different processes ("prescriptions") for diverse the chemical products manufacture. In the present thesis we centered the study in the process of manufacture of the phenolic resin novolaca type, which is used in great amounts in the Peruvian Chemical Industty, resin must be imported, because Peru still does not make it. The thesis includes the manufacture of a chemical reactor, experimental model, whose capacity is 4 gallons, and must be automated to implement its control system. The manufactured reactor has a stainless steel container where the chemical reactions will be made, heating and cooling systems and are constituted by: condensators, agitation trowels, water and suction pumps, in addition it has sensors of temperature and actuators - engines, pumps and electrovalvulas - which is used to automate the same one, becoming the requirements necessary to be able to make the phenolic resin manufacture. During the work it also has been designed and made up electronic cards of signal and control to be able to communicate the microcontroller with the sensors and actuators. The automated chemical reactor with the control system, could be used as a research reactor by educational organizations or industry laboratories, since it has great flexibility for the execution of many processes.