Diseño de un sistema para realizar un control PID sobre la concentración de CO y CO2 en ventiladores ubicados en interior mina por radiofrecuencia a través de TIAPortal

Abstract

Se explica la problemática actual de usar fibra óptica para la transmisión de datos en este contexto. Como alternativa se propone una solución inalámbrica basada en radiocomunicación en la banda UHF entre un módulo maestro en superficie y módulos remotos en el interior de la mina. Se seleccionan componentes robustos como PLCs, variadores de frecuencia, sensores de gases, tableros metálicos IP66 y transceptores industriales. Se presenta el diseño de la arquitectura de control, la distribución de equipos. Mediante simulación en TIA Portal se valida el funcionamiento del sistema. Se compara económicamente con la opción de usar fibra óptica, resultando más viable la propuesta inalámbrica. En conclusión, se cumple el objetivo de diseñar un sistema de monitoreo inalámbrico para regular niveles de CO2 y CO, empleando equipos y protocolos robustos para ambientes mineros. La solución es validada técnica y económicamente. Se recomienda extender el trabajo realizando pruebas en campo y considerando aspectos de ciberseguridad en la implementación. En los anexos se esbozan detalles de planos mecánicos para completar la documentación.

The work presents the design of a system to control CO2 and CO levels in mine ventilation fans through a PID control implemented in Siemens S7-1200 PLCs. The current issue of using fiber optics for data transmission in this context is explained. As an alternative, a wireless solution based on radio communication in the UHF band between a master module on the surface and remote modules inside the mine is proposed. Robust components are selected such as PLCs, variable frequency drives, gas sensors, IP66 metallic enclosures and industrial transceivers. The control architecture design, equipment layout and wiring diagrams are presented. Through simulation in TIA Portal, the system's operation is validated. It is economically compared with the option of using fiber optics, with the wireless proposal proving more viable. In conclusion, the objective of designing a wireless monitoring system to regulate CO2 and CO levels is achieved, using robust equipment and protocols for mining environments. The solution is validated technically and economically. It is recommended to extend the work by performing field tests and considering cybersecurity aspects in the implementation. In the appendices, details of mechanical drawings are outlined to complete the documentation.