retrolavado de una piscina con control de temperatura

RETROLAVADO DE UNA PISCINA CON CONTROL DE
TEMPERATURA
Curimilma Jhony, Domínguez Xavier,
García Sully, Medina David,
Imbaquingo Carlos, Narváez Fernanda
Escuela Politécnica Nacional
Facultad de Ingeniería Electrónica y Control
funciona como un interruptor que entrega o 1L o
un 0L.
Resumen
En este artículo muestra como se realizó el
mejoramiento del módulo de Retrolavado de
una piscina con Control de temperatura, en la
práctica este módulo puede ser incorporado de
manera industrial ya que puede realizarse este
proceso en combustibles. El retrolavado de una
piscina es básicamente mantener en buenas
condiciones el agua de la misma es decir buscar
la forma de reutilizarla sin perjudicar al ocupante
de la misma. Para ello se utilizan filtro como
componentes principales de limpieza y las
bombas como dispositivos que logran la
circulación del agua y las tuberías como medios
de transporte. La temperatura se controla por
razones de confort, sin embargo esta variable
debe tener un valor de consigna promedio la
cual esté estandarizada.
Palabras Claves: Control de temperatura,
filtrado, Retrolavado.
1. Introducción
En la actualidad el desarrollo tecnológico
brinda la oportunidad de encontrar diferentes
soluciones a diversos problemas en el ámbito
industrial. Uno de los más importantes es el
desarrollo de la automatización de procesos,
para lo cual se han venido presentando mejores
alternativas para realizar los sistemas de
control. No se puede mencionar un sistema de
control sin primero establecer el componente
básico que conforma la automatización en la
módulo de retrolavado con control de
temperatura el cual es un microcontrolador
PIC16F877A. Es importante mencionar que
para el control necesitaremos establecer las
variables a controlar como son: la temperatura y
presión. Estos dispositivos envían señales al
microcontrolador
tanto
analógicas
como
digitales. El censado de la temperatura se lo
realiza por medio de un integrado cuya salida es
directamente una señal de voltaje, esta fue
acondicionada de tal manera de obtener una
salida entre 0-5V. El presóstato es el que
entrega al micro entradas digitales ya que
Es clave contar tanto con un buen sistema
de filtrado para piscinas, con sus respectivos
filtros y su correspondiente bomba, y un
correcto mantenimiento químico del agua de la
misma.
Para su buen funcionamiento, se calcula
que el filtro y la bomba deben situarse a una
distancia no superior a los 15 metros de la
piscina.
Las Tareas básicas con las que debe
cumplir y contar un Filtro, son: Filtrado,
Retrolavado,
Enjuague,
Recirculación
y
Desagotar.
De acuerdo al caudal que se determine
para la Bomba, será el tamaño del Filtro
correspondiente. Es decir que existe relación
directa entre el caudal de la Bomba y el
diámetro del Filtro.
2. Control de Temperatura de una
Piscina
Las piscinas interiores se caracterizan por
generar ambientes muy corrosivos y por ende
se requiere de un delicado equilibrio entre la
humedad, la ventilación del ambiente y la
temperatura química del agua.
A temperaturas elevadas el cloro del agua
se evapora y genera vapor corrosivo. Los altos
niveles de humedad relativa afectan el confort
ambiental como la salud de los ocupantes del
recinto
Es necesario controlar la humedad dañina
evitando el desperdicio de energía que se
genera a través de la ventilación tradicional. Un
natatorio climatizado requiere una calefacción
casi constante, y es por eso que las condiciones
internas deben estar monitoreadas; de esta
forma protegemos los atributos el edificio
previniendo factores como la condensación.
La temperatura en las piscinas cubiertas
se controla entre 24 y 38 ºC.
2.1.
Partes
del
calentamiento del agua.
sistema
del
El calentamiento del agua se lo realiza con dos
dispositivos principales:
 Sensor de Temperatura.
 Calefón.
Estos elementos fueron seleccionados de tal
manera acorde al tamaño de la planta.
2.1.2. Calefón.
Generalmente en el calentamiento de una
piscina se utiliza diferentes calentadores como
es el caso de Calentador eléctrico el cual es
utilizado en piscinas de tamaño pequeño,
Calderas las cuales ya abarcan piscinas de
mayor tamaño, intercambiador de calor, bomba
de calor y paneles solares. Sin embargo de
acuerdo al tamaño de el modulo de retrolavado
un calefón es suficiente para calentar el agua,
esto se debe a que trabajamos con un modulo
didáctico.
Nota: La potencia de un calentador eléctrico de
piscina será determinada según el tamaño de la
piscina pero también con arreglo a la potencia
disponible de la instalación eléctrica.
A continuación se especifican las partes del
calefón empleado.
2.1.1. Sensor de Temperatura.
El sensor de temperatura es el medio con
el cual podemos conocer la temperatura actual
del módulo y con esta medida llegar al valor
deseado de temperatura. En este caso fue
implementado el sensor LM35. La señal
entregada es acondicionada al circuito para que
obtengamos niveles de 0 a 5V lo cual es
conveniente para el microprocesador.
El LM35 es un sensor de temperatura con
una precisión calibrada de 1ºC y un rango que
abarca desde -55º a +150ºC.
El sensor se presenta en diferentes
encapsulados pero el mas común es el to-92 de
igual forma que un típico transistor con 3 patas,
dos de ellas para alimentarlo y la tercera nos
entrega un valor de tensión proporcional a la
temperatura medida por el dispositivo.
La salida es lineal y equivale a 10mV/ºC
por lo tanto:



+1500mV = 150ºC
+250mV = 25ºC
-550mV = -55ºC
Las partes del calefón son:
1. Flujo de alimentación de gas
2. Llave de paso gas
3. Aparato de seguridad ante devolución de
gases CO.
4. Válvula de gas calefón.
5. Quemador piloto
6. Salida agua caliente
7. Manto calefón
8. Ducto secundario
9. Línea de devolución gases CO.
10. Sensor de devolución gases CO.
11. Deflectores laterales corta tiro.
12. Entrada de agua fría.
13. Termocupla
14. Cables de conexión aparato seguridad
Calentador de agua, calefont o boiler, es un
dispositivo termodinámico que utiliza energía
para elevar la temperatura del agua. Entre los
usos domésticos y comerciales del agua
caliente están la limpieza, las duchas, para
cocinar o la calefacción. A nivel industrial los
usos son muy variados tanto para el agua
caliente como para el vapor de agua.
Entre los combustibles utilizados se
encuentran en gas natural, gas propano (GLP),
querosén, carbón, electricidad y fisión nuclear.
Alternativamente también se emplea la energía
solar, bombas de calor (compresor) de
refrigeradores o de acondicionadores de aire,
calor reciclado de aguas residuales (no aguas
negras) y hasta energía geotérmica. En el caso
de las aguas calentadas con energías
alternativas o recicladas, éstas usualmente se
combinan con energías tradicionales.
Los tipos de calentadores de agua más
conocidos son: calentador de punto, calentador
de paso (sin tanque), calentador de
acumulación y las calderas (para recirculación).
El tipo de calentador y el tipo de
combustible a seleccionar depende de muchos
factores como la cantidad de grados que
deseamos aumentar al agua, disponibilidad
local del combustible, costo de mantenimiento,
costo del combustible, espacio físico utilizable,
cantidad de litros por minuto requeridos, clima
local, y costo del calentador.
3.1.1. Filtro
Por lo general el filtro se compone de carga
de arena silícica, a través de la cual se hace
circular el agua en sentido descendente,
reteniendo entre ella la materia en suspensión
del agua a filtrar.
Estos sistemas se emplean para el control
de la contaminación por partículas sólidas de
origen externo y las generadas internamente por
procesos de desgaste o
erosión de las
superficies de la maquinaria, permitiendo
preservar la vida útil tanto de los componentes
del equipo como del fluido hidráulico.
3.1.2. Bombas
Bombean fluidos incompresibles, y por lo
tanto no alteran la densidad de su fluido de
trabajo, a diferencia de otras máquinas como lo
son los compresores, cuyo campo de aplicación.
Una bomba puede referirse a máquinas que
bombean otro tipo de fluidos, así como lo son
las bombas de vacío o las bombas de aire.
3. Subproceso de Filtrado.
La filtración es sólo una parte del trabajo a
realizar para mantener limpias las piscinas y
además inseparable del tratamiento químico, ya
que la una sin la otra por sí solas no consiguen
el fin buscado.
“Depurador” consiste en una perfecta
conjunción de los dos tratamientos, el químico y
el físico.
Sin embargo en este módulo no se ha
integrado el proceso químico, este punto puede
ser desarrollado por futuros grupos a los que se
les entregue este módulo. La presente
información es el control completo en el plano
real. Ya que en ellos llevan incorporados
sistemas de máxima depuración de impurezas.
Una vez iniciado el ciclo de filtración y al
cabo de cierto tiempo, será preciso lavar el filtro,
ya que la arena se habrá obstruido con la
suciedad, impidiendo el paso del agua.
3.1 Partes del subproceso de Filtrado
Es primordial mencionar las partes que
conforman un sistema de filtrado ya que de ellas
depende que tan efectivo es el proceso. Solo se
nombrará las 2 partes básicas, debido a lo
limitado del artículo.
 Filtro
 Bombas
Estos dos dispositivos son de gran
importancia, sin embargo cabe mencionar que
las
tuberías
también
deben
tener
consideraciones en el este proceso.
4. Subproceso de Retrolavado
Cuando
la
presión
se
eleva
progresivamente,
hasta
alcanzar
aproximadamente un 40 % más de la presión
inicial a filtro limpio:




Se colocará la manija de la válvula
multivía en posición de LAVADO y con
la válvula de toma de fondo abierta.
Poner la bomba en funcionamiento.
El tiempo de duración de esta operación
es de aproximadamente 2 minutos. El
agua usada para el retrolavado, va a
desagote, junto con toda la suciedad.
Después de estos dos minutos, debe
dejarse 1 hora sin funcionar el equipo. A
continuación de este tiempo efectuar el
enjuague.
Los elementos empleados en este
subproceso son los utilizados en el subproceso
de filtrado, por lo cual no se pondrá énfasis en
esta información.
5. Funcionamiento del Modulo
Retrolavado
con
control
Temperatura.
de
de
Los análisis previos nos ayudan a
determinar que tipo de control se debe realizar y
que
subprocesos
conlleva
el
correcto
funcionamiento del mismo. Para ello se dividirá
en dos partes esenciales de funcionamiento:
 Modo Manual.
 Modo Automático.
5.1 Modo Manual
Se realizó este tipo de opción con la
finalidad que sea un operador el que manipule
el módulo y sus subproceso de manera
individual, sin embargo para esta opción es
necesario que el operador conozca cuando
actuar por lo que se instaló una alarma de
visualización para encender el calefón y la
colocación de manómetros para conocer su
presión que será el factor que me indique
cuando actuar en los filtrados. Este modo
contiene las siguientes opciones:
 Filtrado1
 Filtrado2
 Retrolavado1
 Retrolavado2
Pueden hacerse combinaciones de estos
subprocesos siempre y cuando no tengan que
circular por la misma tubería si este fuera el
caso el programa incluido lo impedirá. Para
mejor detalle véase la figura.
que se encienda una sirena para que el
operador apague el filtrado 1.
La presión máxima que se eleva cuando
hay impurezas es de 40 psi, este valor se pude
variar, atornillando o desatornillando los tornillos
de la parte superior del presóstato 1.
5.1.2. Filtrado2
De la misma manera que el filtrado 1,
funciona el filtrado 2, solo que las
electroválvulas que se encienden para el paso
del agua son otras, y la filtración del agua se lo
realiza por medio del filtro 2, y la bomba que se
utiliza es la mima, el flujo del agua se puede
visualizar en la figura.
5.1.2. Retrolavado1
El objetivo de retrolavado es limpiar las
impurezas que hay en el filtro, en este caso en
el filtro 1. Cuando el filtro está sucio, el operador
debe apagar el filtrado 1 y encender el
retrolavado 1, entonces se enciende la bomba
2, y con el encendido de electroválvulas, el agua
circula de tal manera que las impurezas que se
encontraban en el filtro son llevadas por una
tubería hacia un reservorio, el agua que se
utiliza para este subproceso es el mismo del
tanque, pero el sentido del agua por el filtro
debe ser el contrario.
5.1.3. Retrolavado2
Es un subproceso similar al retrolavado 1, pero
con la diferencia que ahora limpia el filtro 2,
entonces, el agua que va en sentido contrario
ahora va a ser por el filtro 2.
5.1.1. Filtrado1
5.2 Modo Automático
Filtra el agua de la piscina, para retirar las
impurezas que en ella se encuentran, utilizando
la bomba 1 para succionar el agua de la piscina
y por medio de electroválvulas las hace fluir de
un sentido, pasando por el manómetro, luego
por el presóstato y de ahí por el filtro 1.
Si el filtro 1 al llenarse de impurezas,
provoca que la presión suba, a causa de que el
agua no circula, entonces, se visualizará en el
manómetro, la presión que alcanza antes de
que el presóstato 1, por su naturaleza, provoque
El proceso empieza al momento que se
pone el sw en modo automático, se enciende el
filtrado 1, hasta cuando el presóstato 1 sube la
presión y envía una señal al micro, entonces, el
micro enciende el filtrado 2 y apaga el filtrado 1,
también enciende el retrolavado 1, y se empieza
el subproceso de limpieza del filtro 1, cuando se
enciende el retrolavado la presión en el filtro 1
también baja drásticamente, por lo que por
programa se ha dejado un tiempo suficiente
para que pueda realizar la limpieza.
El proceso continuará así, hasta cuando se
detecte que la presión ha subido en el filtro 2, es
decir, el presóstato 2 enviará una señal al micro
y este, prenderá el filtrado 1, apagará el filtrado
2 y encenderá el retrolavado 2. Similar al
subproceso anterior.
5.2.1. Control de temperatura.
El control de la temperatura no es más que:

Si la temperatura del agua del tanque es
menor que la fijada en el set point, y si
esta en el subproceso de filtrado 1 o 2,
se enciende la servoválvula del gas y el
chispeo. Si no estaban encendidos
ninguno
de
los
dos
procesos,
simplemente no enciende el calefón.

Si la temperatura del agua del tanque es
mayor que la del set point, y si estaba
encendido el proceso de filtrado 1 o 2,
se apaga la servoválvula del gas y el
chispeo. Si no estaba encendido
ninguno de los dos subprocesos
simplemente le mantiene apagado.
Para la obtención de la temperatura, se ha
utilizado el integrado LM335, que el rango de
temperatura admisible es de -40ºC a 100ºC,
dando una variación de 10 mV/ºC.
6. Microprocesador
El sistema de control se basa en el
escaneo de entradas analógicas y digitales
mediante un software que posee un
microprocesador 16F877A, de acuerdo al
estado de las mismas se establece las
condiciones de alto o bajo de las salidas cuyas
señales son aprovechadas por el siguiente
bloque.
Si la temperatura del agua del tanque es
menor que la fijada en el set point, y si esta en
el subproceso de filtrado 1 o 2, se enciende la
servoválvula del gas y el chispeo. Si no están
encendidos ninguno de los dos procesos,
simplemente no enciende el calefón.
Si la temperatura del agua del tanque es
mayor que la del set point, y si está encendido
el proceso de filtrado 1 o 2, se apaga la
servoválvula del gas y el chispeo. Si no está
encendido ninguno de los dos subprocesos
simplemente le mantiene apagado.
7. Conclusiones
La realización de este proyecto nos dio a
entender que todo proceso tiende a un
mejoramiento continuo.
Durante el periodo de trabajo sobre la
planta se fueron conociendo detalles muy
importantes del funcionamiento de cada
actuador e instrumento de medida instalada en
la planta.
Una de las características que debe cumplir
una interfaz hombre máquina, debe ser la
facilidad que encuentra el operador para ponerlo
manipular,
de
no
desempeñar
este
requerimiento el operador no encontrará interés
en reemplazar sus funciones manuales por una
que realiza las mismas tareas desde una
situación remota.
8. Referencias
[1] Visual Basic (6.0), User´s Guide, The Math Works, 2001,
pp. 2-10-2-35.
[2]http://www.monografias.com/trabajos14/bombas/bombas.
shtmlH.
[3] U.S. DOE Energy Efficiency and Renewable.