PROYECTO INTEGRADO PROYECTO INTEGRADO BIORREACTORBIORREACTOR

Wilson David Bravo pulidoWilson David Bravo pulido

John Fredy Martínez CardonaJohn Fredy Martínez Cardona

INSTRUMENTOSINSTRUMENTOS

Termocupla tipo J

Transmisor presión

Electrodo pH

Válvula solenoide

Fichas técnicas instrumentosFichas técnicas instrumentos

Termocupla tipo J Electrodo pH

Transmisor de presión

Válvula solenoide

PLC Micrologix 1200

Fundamentación técnica biorreactorFundamentación técnica biorreactor

• Un sistema agitador.

• Un sistema de suministro de oxigeno.

• Un sistema de control de espuma.

• Un sistema de control de temperatura.

• Un sistema de control de pH.

• Puertos de muestreo.

• Un sistema de limpieza y esterilización.

• Sistema para el vaciado del biorreactor.

Características básicas birreactor Características básicas birreactor tipo tanque agitado:tipo tanque agitado:

Trabajo PLC Micrologix 1200Trabajo PLC Micrologix 1200

INTERFAZ DE USUARIO RSLOGIX 500

BUL. 1762 DE 1 Ò 2 PUERTOS

PROCESADOR ML1200 DE ALTA GAMA Y CONECTIVIDAD

DISPOSICION DE MODULOS ESTABLECIDOS PARA EL PROCESADOR EN EL TABLERO DE CONTROL

OPCION DE COMUNICACIÓN BIDIRECCIONAL DH-425

CON RSLINX LICENCIA LITE

SISTEMA DE SUPERVISION CONTROL LOGIX DH-425 CDM_0 BIDIRECCIONAL

¡ERROR! DE COMUNICACION RSLINX DEBIDO A LA FALTA DE LICENCIA LINX GATEWAY

FALLA DE CONEXIÓN POR VIA DDE

VIA DE COMUNICACIÓN A UTILIZAR

Trabajo variable pHTrabajo variable pH

Propuesta inicial transmisor pH

En teoría, una sonda de pH proporciona a su salida una tensión inversamente proporcional al pH del líquido, teniendo como cero el pH neutro. Es decir, para pH 7, la tensión de salida es 0V; cuando el pH es mayor que 7, la tensión de salida es negativa y cuando el pH es menor que 7 positiva, siendo los cambios de, aproximadamente, 60mV por grado de pH. Por ejemplo, para pH 5, la tensión de salida sería de unos 120mV y para pH 8.5 sería de aproximadamente -90mV. Esto es la teoría, porque la realidad es que, dependiendo de varios factores (calidad y envejecimiento de la sonda, temperatura, etc.), puede que no dé exactamente 0V para pH 7 ó que los incrementos de tensión no sean de 60mV por grado de pH. Por todo ello, el circuito tendrá que ser calibrado periódicamente para que su medida sea fiable.

Montaje en protoboard transmisor.

Basados en la información proporcionada se dispuso realizar el montaje de este circuito básico inicial en protoboard para su respectiva prueba.

Se utilizó la estación de instrumentación mostrada para energizar el circuito y tomar las medidas correspondientes al desarrollo práctico.

Se tomaron medidas en modo PH, efectuando la calibración de la referencia mediante el potenciómetro:

Para 0 voltios de entrada en modo PH calibramos un valor de 7.02

Para 450 mV en la entrada se observo una medida en modo PH de 13.94. Por lo que se evidencia que en el circuito no se cumple el parámetro teórico del voltaje inversamente proporcional al PH.

Para -450mV en la entrada la lectura en modo PH obtenida fue de 0.04. De aquí la deducción de adicionarle el circuito inversor al transmisor inicial.

Ademas, se realizo el diseño en el programa Eagle de una tarjeta con el circuito básico del trasmisor con un buffer de salida.

Este diseño debe modificarse por las razones expuestas anteriormente, tratamiento de señal de entrada, (adicionar buffer de entrada e inversor de ganancia 1)

Por tal motivo al circuito electrónico visto en paginas anteriores hay que sumarle otros componentes para el tratamiento de la señal de entrada, estos constan de un buffer de aislamiento para que la señal del electrodo no se atenúe y un circuito inversor de ganancia uno para que la salida en PH sea inversamente proporcional a los milivoltios de entrada generados por el electrodo; asi como la compensacion por temperatura de la sonda.

A continuacion se muestra el circuito; se utilizo el programa PROTEUS para realizar la simulación del acondicionador para el electrodo de PH:

Pruebas laboratorioPruebas laboratorio

Se comenzó el procedimiento utilizando el medidor de pH portatil del laboratorio para la medida de los buffers.

• Buffer :4pH Lectura ph-meter: 4.257 Lectura mV: 164

• Buffer :7pH Lectura ph-meter: 7 Lectura mV: 0

•Buffer :10pH Lectura ph-meter: 9.99 Lectura mV: -178.1

Se conecto la sonda Hanna al controlador pH JENWAY obteniendo:

•Buffer :4pH Lectura pH-meter: 4.532 Lectura mV: 60

•Buffer :7pH Lectura pH-meter: 7.719 Lectura mV: 43.1

A continuación se realizó la calibración del transmisor montado en la protoboard.

Calibración en modo pH del transmisor. Para 0 mV de entrada el Multímetro registró 7.05 V a la salida, en este caso 7.05 pH.

•Buffer :10pH Lectura transmisor pH: -1.9 mV

• Buffer :7pH Lectura transmisor pH: 8.80 V

Despues de observar estos resultados se llego a las conclusiones:

•La respuesta del electrodo de pH puede no ser lineal.

• El transmisor que estamos utilizando no es el apropiado para este electrodo.

• Realizar una prueba de salida de la sonda con más buffer y tratar de obtener una curva caracteristica del comportamiento de la misma.

• Rediseñar el circuito del transmisor (utilizando microcontrolador)

• Adquirir el mini-controlador para la sonda de pH, especifico para la misma.

Trabajo en LabviewTrabajo en Labview

LabVIEW es un entorno de programación destinado al desarrollo de aplicaciones, similar a los sistemas de desarrollo comerciales que utilizan C o BASIC. Sin embargo, LabVIEW se diferencia de dichos programas estos lenguajes de programación se basan en líneas de texto para crear el código fuente del programa, mientras que LabVIEW emplea la programación gráfica o lenguaje G para crear programas basados en diagramas de bloques.

Labview tiene su mayor aplicación en sistemas de medición, como monitoreo de procesos y aplicaciones de control, un ejemplo de esto pueden ser sistemas de monitoreo en transportación, Laboratorios para clases en universidades, procesos de control industrial. Labview es muy utilizado en procesamiento digital de señales (wavelets, FFT, Total Distorsion Harmonic TDH), procesamiento en tiempo real de aplicaciones biomédicas, manipulación de imágenes y audio, automatización, diseño de filtros digitales, generación de señales, entre otras.

En el diagrama anterior se puede observar el panel frontal para el monitoreo de las operaciones en el Biorreactor.