Reingeniería funcional y estandarización de una planta didáctica de instrumentación industrial orientada a la formación en control de procesos

Abstract

Las plantas didácticas de instrumentación industrial son fundamentales para la formación práctica en ingeniería, pero la falta de documentación, de estandarización y de una arquitectura de control integrada limita su uso en el laboratorio. Este trabajo presenta la reingeniería funcional de una planta didáctica de presión, caudal y temperatura en circuito cerrado con tanque, perteneciente a las Unidades Tecnológicas de Santander (UTS). Aunque su instrumentación de campo se encontraba en buen estado físico, la planta carecía de control centralizado, de etiquetado normalizado y de planos técnicos. El proyecto siguió un enfoque cuantitativo y un método analítico-experimental en cuatro fases: diagnóstico, diseño, integración y validación. Se documentó una arquitectura PLC–HMI–VFD mediante P&ID y etiquetado ANSI/ISA-5.1, plano eléctrico y GRAFCET, y se integraron un PLC Siemens S7-1200, una HMI KTP600 Basic PN enlazada por PROFINET y un variador PowerFlex 525 comandado por señales cableadas (consigna de 0–10 V), junto con transmisores de 4–20 mA y enclavamientos contra trabajo en vacío, cierre de la línea de flujo y sobrepresión. La caracterización entre 10 y 60 Hz (11 puntos, tres repeticiones) mostró que el caudal indicado en la HMI, calculado por el PLC a partir de la frecuencia, sigue una relación lineal (Q = 1,657·f + 0,25 L/min; R² = 0,9999) con alta repetibilidad. La prueba volumétrica a 35 Hz arrojó 57,40 ± 5,22 L/min (IC 95 %) frente a 58,33 L/min indicados, lo que confirma la coherencia de la estimación en ese punto, aunque no sustituye una calibración trazable. Los enclavamientos inhibieron el arranque o detuvieron la bomba en todas las condiciones de falla ensayadas. La planta queda documentada, con manual de usuario y guía de práctica, como base para estrategias de control en lazo cerrado.