ES2273571B1 - Dispositivo de control de plantas dosificadoras de hormigon preparado por via seca y/o amasado. - Google Patents

Abstract

Dispositivo de control de plantas dosificadoras de hormigón preparado por vía seca y/o amasado, constituido por un equipo electrónico que ofrece al operador una visión del funcionamiento de la planta e interactúa en los distintos elementos de la misma, que está constituido por cuatro elementos principales: a) un controlador electrónico del funcionamiento de la planta; b) un módulo de monitorización que permite visualizar el proceso de funcionamiento de la planta, y d) un módulo de gestión de planta, que integra las gestiones de producción.

Description

Dispositivo de control de plantas dosificadoras de hormigón preparado por vía seca y/o amasado.

Objeto de la invención

La presente invención se refiere a un dispositivo que permite controlar plantas de producción de hormigón en particular para controlar plantas dosificadoras y amasadoras, móviles y fijas. Este sistema de control está diseñado con la intención de buscar el máximo grado de automatización, incidiendo sobre todo en la consecución de un hardware de control en tiempo real, e integrando paquetes software de gestión económica y de la producción de la planta. La gran virtud de este equipo es su gran flexibilidad, que le permite adaptarse a todas las particularidades de este tipo de plantas.

Antecedentes de la invención

La evolución de la tecnología y la imperiosa necesidad de reducir los costos en la construcción, ha llevado a la industria a invertir los recursos necesarios para desarrollar en forma apropiada la maquinaria que permita lograr estos objetivos.

El hormigón premezclado, permite reducir sensiblemente los tiempos de hormigonado y consecutivamente se reduce los costos de la construcción y las molestias que toda obra ocasiona al público, al tránsito y al vecindario.

La práctica totalidad del hormigón utilizado en construcción procede de plantas o centrales de hormigonado. Las mayores ventajas de estas centrales radica en la calidad del hormigón que pueden confeccionar y en la importante producción que pueden suministrar.

El hormigón fabricado en central, se rige por la norma UNE 83001 en la que figuran las definiciones, especificaciones, fabricación, transporte y control de la producción de los hormigones preparados y de los hormigones fabricados en las instalaciones propias de la obra.

Una clasificación general de las centrales de hormigonado las ordenaría en dos grandes grupos: las centrales dosificadoras sin amasadora y las centrales dosificadoras con amasadora. Las primeras son aquellas donde se miden y pesan los componentes del hormigón para verterlos sobre el equipo de transporte. En las segundas los componentes del hormigón se miden, pesan y además se amasan para descargarlos finalmente sobre el elemento de transporte. Desde el punto de vista de su movilidad, pueden clasificarse también en: centrales móviles y fijas. Las centrales movibles se emplean en obras de duración limitada, son fácilmente transportables de un lugar a otro y permitiendo producciones de hasta 60 m^{3}/h. Para producciones por encima de 100 m^{3}/h se emplean las centrales fijas.

El almacenaje de cemento se hace en silos cerrados que se cargan neumáticamente y cuya descarga hacia el dosificador se controla por medio de electroválvulas. Estos silos de cemento se suministran en capacidades diversas. Las cantidades de cemento que se vierten de estos silos, se miden en las básculas de cemento que se suelen instalar justo debajo de la salida del silo produciéndose el llenado de estas por gravedad o bien mediante elementos de transporte (sinfín).

Los áridos de la central se almacenan en tolvas metálicas que alimentan cintas transportadoras, tolvas móviles o por gravedad, que van al dosificador. Las tolvas para el almacenamiento y dosificación de los áridos están fabricadas en acero laminado y constituidas por 1, 2, 3, 4, 5 y hasta 12 compartimientos, poseen dispositivos de control de salida como compuertas neumáticas ubicadas en el fondo de los mismos, comandadas por solenoides, con regulador de presión, filtro de aire, dosificadores vibrantes, o cintas dosificadoras.

Las tolvas de áridos, al igual que las de cemento, se sustentan sobre una estructura en el interior de la cual e instalada debajo de la tolva existe una balanza de pesaje que posee cuatro o seis células de carga. Para evitar estancamientos de material durante las etapas de los vertidos se instalan tanto en las básculas de áridos como en las tolvas vibradores eléctricos o neumáticos.

En las centrales de hormigonado tiene una gran importancia el control de la humedad de los áridos, especialmente de las arenas; éste se realiza mediante un medidor provisto de sondas que suelen dar repetidas indicaciones a la salida de la boca hacia el dosificador y que determina la media de ellas para hacer las correcciones oportunas en la dosificación de agua.

En cuanto al tratamiento de líquidos en las centrales de hormigonado, la instalación para la dosificación del agua de amasado incluye, caudalímetros, filtros, válvulas y recipientes de carga o vasos y básculas de tres células de carga, donde se acumulan y miden cargas de agua para su posterior vertido en la amasadora u hormigonera. De forma equivalente, los aditivos químicos se dosifican mediante contadores, vasos de descarga, básculas, etc..

Las plantas de hormigonado pueden ser manuales, semiautomáticas y automáticas. En las primeras, desde un pupitre el operario acciona una serie de mandos o pulsadores siguiendo un proceso lógico que lleva a la realización del ciclo completo del la planta, que comprende el llenado de las tolvas de pesaje de los áridos, el pesaje de los cementos, el pesaje de aditivos y agua, y por último el vertido de todo ello sobre la amasadora, o sobre la hormigonera o el sistema de aprovisionamiento existente. Este sistema se presta a posibles errores humanos debido a que las correcciones por humedad hay que calcularlas y hacerlas manualmente; a veces, los tiempos dedicados a la ejecución del ciclo son superiores a los óptimos y, en muchas ocasiones, las dosificaciones de cemento son más altas de las necesarias.

Las plantas automatizadas están controladas por sistemas electrónicos en el cual se introducen los datos del hormigón pedido, generalmente: resistencia característica, consistencia, tamaño máximo del árido y tipo de cemento. Al iniciar la dosificación se inicia el ciclo realizándose todas las operaciones con gran exactitud e incluso haciendo el ordenador la corrección del agua de acuerdo con el contenido de humedad de los áridos. El ciclo finaliza con la descarga del hormigón fresco o los distintos componentes por separado para su mezclado en el elemento de destino.

En este tipo de plantas, el control sobre los elementos de la central hormigonera se lleva a cabo mediante un controlador automático que recibe las señales de los distintos elementos de sensorización y las consignas configuradas por el usuario en sus entradas, emitiendo, por sus terminales de salida, las señales de actuación pertinentes en cada caso, en función de la etapa del ciclo de trabajo y de los valores de las señales de entrada.

Descripción de la invención

El dispositivo de la invención consta de cuatro elementos principales: controlador electrónico, módulo de configuración de plantas, módulo de monitorización y módulo de gestión de la planta.

El controlador electrónico toma medida de los sensores de planta (básculas, contadores, detectores y equipos de mando) y dosifica las cantidades exactas de las materias primas solicitas. Está constituido por una arquitectura electrónica con capacidad de albergar un sistema de tiempo real multiproceso, de adquirir las informaciones de los sensores de planta, de accionar los actuadores de planta, de comunicar con los módulos de parametrización, monitorización y gestión, así como de garantizar la precisión necesaria en las dosificaciones de producto. Este controlador electrónico lleva a cabo una secuencia de acciones sobre los elementos de planta, a la vez que intercambian información y se sincronizan con otros procesos o con los módulos superiores mediante los elementos de comunicación más adecuados en cada situación. El controlador electrónico implementa las secuencias de control de plantas dosificadoras con amasadora. En estas plantas, el sistema modifica la secuencia de accionamiento de los elementos de la planta de forma que los materiales se dosifican y se llevan sin mezclar hacia la amasadora, una vez en la amasadora el sistema controla el proceso de mezclado y vertido sobre camión. A su vez, el controlador electrónico tiene la capacidad de controlar los sistemas de acopio de las tolvas de áridos.

El módulo de configuración de plantas es una parte del equipo que se sustenta en un programa de parametrización que permite al usuario configurar las plantas de vertido y dosificación de productos, estableciendo los dispositivos que los componen así como la relación entre estos dispositivos para conformar los procesos de la planta. El sistema de configuración de plantas define las características de la planta sobre el controlador electrónico, de forma que determina los elementos de que consta la instalación y sus parámetros así como los procesos de vertido.

El módulo de monitorización, permite visualizar de forma sencilla el proceso, mostrando los valores de los sensores más importantes de la planta e indicando el estado de cada elemento de la instalación. Una vez creada la interfaz hombre máquina (HMI), así como una vez cargada la configuración de la planta diseñada sobre el controlador, el usuario podrá ver en pantalla los procesos de fabricación, poner en marcha/paro los dispositivos que corresponda, y aceptar automáticamente las peticiones de servicio. La fase de monitorización y gestión es la habitual, siempre que la planta está funcionando.

El modulo de gestión integra todo lo referente a la gestión de la producción de hormigón, facilitando la labor y organización del plantista. El módulo de gestión se permite tanto crear y almacenar información como consultar listados y documentos que son de utilidad. El paquete de gestión no se limita a la creación de albaranes y de listados de otra índole, sino que también resulta interesante porque permite acceder fácilmente a mucha información que de otro modo habría de remitirse a apuntes o incluso documentos no siempre disponibles en la planta. El proceso de fabricación se inicia bajo solicitud de un determinado producto, despertando los procesos latentes del controlador electrónico relacionados con la fabricación de ese producto. Una vez terminada la fabricación, toma la información necesaria directamente de planta y elabora el albarán del producto fabricado antes de su expedición. El controlador electrónico realiza las correcciones debido al factor de humedad sobre las cantidades de materiales a dosificar.

Descripción de las figuras

Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de facilitar la comprensión de las características de la invención, se acompaña a la presente memoria descriptiva un juego de dibujos en los que, con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:

La figura 1 muestra un diagrama en bloques funcionales del dispositivo de control objeto de la presente invención.

Realización preferente de la invención

Como se puede observar en las figuras referenciadas consta de cuatro elementos principales: controlador electrónico, módulo de configuración de plantas, módulo de monitorización y módulo de gestión de la planta.

El controlador electrónico es un circuito con capacidad de albergar un sistema de tiempo real multiproceso, de adquirir las informaciones de los sensores de planta, de accionar los actuadores de planta, de comunicar con los módulos de parametrización, monitorización y gestión, así como de garantizar la precisión necesaria en las dosificaciones de producto.

Ante una petición de una fórmula específica, es decir que tenga unas proporciones específicas entre los elementos que entran a forma parte, sino también en las cantidades que ha de llevar de cada uno de ellos, este equipo lee las señales de bascula, contadores y activa las señales de descarga de materiales. El controlador admite para ello tres tipos de señales de entrada: a) analógicas: para leer peso en básculas, corriente de motores, sensores de humedad en áridos, sensores de humedad en amasadora o en tolvas de áridos, temperatura, etc... en general todo aquello que tenga una medida variable; b) digitales: para leer señales activas o desactivas, propias de los detectores, finales de carrera, pulsadores, mandos; y c) de contador: el contador de agua, o de aditivo, etc...

Para controlar los distintos elementos el controlador tiene dos tipos de señales de salida: a) analógicas: para generar salidas variables control de variadores de frecuencia, temperatura, posición e intensidad; y b) digitales: para generar señales activas o desactivas, como por ejemplo de arranque de motores, bombas, cintas, de activaciones de sirenas, luces, señalizaciones, etc.

El controlador electrónico interactúa con el módulo de configuración de plantas, que es la parte del equipo que permite al usuario configurar las plantas de vertido y dosificación de los productos con amasadora y con sistemas de acopio, permitiéndole establecer los dispositivos que componen cada solución, así como la relación entre estos dispositivos para conformar los procesos de la planta.

Las salidas de este módulo de configuración tienen dos resultados, por un lado constituyen la interfaz hombre-máquina y por otro lado permite programar el controlador electrónico con toda la información que el usuario introduce a través de este módulo.

El controlador electrónico interactúa también con el módulo de monitorización, que es la parte del equipo que permite visualizar de forma sencilla el proceso de la planta, mostrando los valores de los sensores más importantes e indicando el estado de cada elemento de la instalación. Una vez creada la interfaz hombre máquina y una vez cargada la configuración de la planta diseñada, el usuario podrá ver en pantalla los procesos de fabricación, poner en marcha/paro los dispositivos que corresponda, y aceptar automáticamente las peticiones de servicio de
gestión.

A través del módulo de monitorización se interactúa con el módulo de gestión de planta. El modulo de gestión integra todo lo referente a la gestión de la producción de hormigón, facilitando la labor y organización del plantista, permitiendo tanto crear y almacenar información como consultar listados y documentos, creación de albaranes y de listados de otra índole.

El proceso de fabricación se inicia bajo solicitud de un determinado producto, despertando los procesos latentes del controlador electrónico relacionados con la fabricación de ese producto; una vez terminada la fabricación, toma la información necesaria directamente de planta y elabora el albarán del producto fabricado antes de su expedición. El controlador electrónico realiza las correcciones debido al factor de humedad sobre las cantidades de materiales a dosificar.

Una vez descrita suficientemente la naturaleza de la invención, así como un ejemplo de realización preferente, se hace constar a los efectos oportunos que los materiales, forma, tamaño y disposición de los elementos descritos podrán ser modificados, siempre y cuando ello no suponga una alteración de las características esenciales de la invención que se reivindican a continuación.

Claims (1)

1. Dispositivo de control de plantas dosificadoras de hormigón preparado por vía seca y /o amasado, constituido por un equipo electrónico que ofrece al operador una visión del funcionamiento de la planta e interactúa en los distintos elementos de la misma, caracterizado porque consta de cuatro elementos principales:

a)

un controlador electrónico, constituido por una arquitectura electrónica capaz de albergar un sistema de tiempo real multiproceso que adquiere las informaciones de los sensores de planta y acciona los actuadores para dosificar las cantidades exactas de las materias primas solicitas para el hormigón deseado;

b)

un módulo de configuración de plantas, que constituye la parte del equipo que permite configurar plantas de vertido y dosificación de productos con amasadora y con sistemas de acopio, constituyendo por un lado el interfaz hombre-máquina a través del cual el operador establece todas las opciones de las máquinas del proceso, las diversas posibilidades en entradas/salidas y seguridad en las señales;

c)

un módulo de monitorización que permite visualizar de forma sencilla el proceso de funcionamiento de la planta, mostrando los valores de los sensores más importantes e indicando el estado de cada elemento de la instalación, para poner en marcha/paro los dispositivos que corresponda, o aceptar automáticamente las peticiones de servicio;

d)

un módulo de gestión de planta, que integra las gestiones de producción.