Evaluación tecno-económica para la implementación de un sistema de control con PLC y HMI en el módulo de procesos industriales para prácticas en el laboratorio de instrumentación Industrial.

Abstract

La automatización industrial constituye una herramienta fundamental para mejorar la eficiencia, la seguridad y la supervisión de los procesos productivos, además de fortalecer los escenarios de formación práctica en instituciones de educación superior. En este contexto, el presente trabajo tuvo como objetivo diseñar y evaluar técnica y económicamente un sistema de control y supervisión basado en un controlador lógico programable (PLC) y una interfaz hombre-máquina (HMI) para el módulo de procesos industriales del Laboratorio de Instrumentación de las Unidades Tecnológicas de Santander. La investigación se desarrolló bajo un enfoque cuantitativo, con alcance descriptivo y proyectivo, estructurada en cuatro fases: diagnóstico del sistema existente, diseño de la arquitectura de control, desarrollo del sistema en un entorno de simulación y evaluación tecno-económica de la propuesta. Durante el desarrollo del proyecto se realizó el levantamiento de la información técnica del módulo, identificando la instrumentación disponible, las variables de proceso y los requerimientos funcionales para la automatización. Posteriormente, se diseñó la arquitectura del sistema utilizando un PLC Schneider Modicon TM221CE16T, una interfaz HMI Easy Harmony ET6400 y comunicación mediante el protocolo Modbus TCP. La programación del controlador y el diseño de la interfaz de supervisión se desarrollaron utilizando los entornos EcoStruxure Machine Expert – Basic y EcoStruxure Operator Terminal Expert, implementando una estrategia de control PID para la regulación automática del nivel del tanque. Los resultados obtenidos en la simulación evidenciaron un comportamiento estable del sistema de control, con un seguimiento adecuado del valor de referencia, bajo error estacionario, tiempos de establecimiento aceptables y capacidad para compensar perturbaciones del proceso. Asimismo, se verificó la correcta comunicación entre el PLC y la HMI, el funcionamiento de las herramientas de supervisión, la gestión de alarmas y la operación en modos automático y manual. La evaluación tecno-económica estimó una inversión aproximada de $19.368.646 COP, concluyendo que la propuesta es técnicamente viable, económicamente justificable y académicamente pertinente para fortalecer las actividades de docencia, investigación y formación en automatización industrial dentro del Laboratorio de Instrumentación de las Unidades Tecnológicas de Santander.