Optimización integral del sistema de refrigeración en buques: ingeniería, automatización y control en tiempo real

Abstract

[Resumen] En el ámbito de la ingeniería naval, la planta propulsora de un buque y sus sistemas auxiliares, como el sistema de refrigeración del motor principal, son esenciales para garantizar la operatividad del buque. Este proyecto se centra en el diseño y desarrollo de un sistema simplificado de refrigeración para la planta propulsora, utilizando un circuito de agua dulce y agua salada para el intercambio de calor, complementado por un sistema de control automatizado. Utilizando el software Modelica, se ha implementado un modelo simplificado de un sistema complejo, aprovechando la capacidad de esta herramienta para crear simulaciones precisas y flexibles. La simulación ha sido acompañada por el uso de TIA Portal de Siemens, lo que ha permitido implementar un programa de control que facilita la supervisión en tiempo real de manera sencilla e intuitiva. Además, se han utilizado herramientas informáticas auxiliares para facilitar la comunicación entre la simulación del modelo y su programa de control, respondiendo en tiempo real a los cambios en el sistema. Aunque el modelo ha demostrado ser eficaz, se comprueba que su simplificación trae consigo una menor exactitud en ciertos aspectos. Para su mejora, se propone la posibilidad de ampliar el modelo y/o ampliar los datos de entrada, logrando una mayor fidelidad y fiabilidad de las diferentes condiciones operativas. Finalmente, el uso de software como TIA Portal ha permitido desarrollar un sistema de control y monitorización flexible y adaptable que podría servir como base para futuros proyectos.

[Resumo] No ámbito de enxeñaría naval, a planta propulsora dun buque e os seus sistemas auxiliares, como o sistema de refrixeración do motor principal, son esenciais para garantizar a operatividade do buque. Este proxecto céntrase no deseño e desenvolvemente dun sistema simplificado de refrixeración para a planta propulsora, utilizando un circuito de auga dulce e auga salgada para o intercambio de calor, complementado por un sistema de control automatizado. Facendo uso do software Modelica, implementouse un modelo simplificado dun sistema complexo, aproveitando a capacidade de esta ferramenta para crear simulacións precisas e flexibles. A simulación foi acompañada polo uso de TIA Portal de Siemens, o que permitiu implementar un programa de control que facilita a supervisión en tempo real de forma sinxela e intuitiva. Tamén se utilizaron ferramentas informáticas auxiliares para facilitar a comunicación entre a simulación do modelo e o programa de control, respondendo en tempo real aos cambios no sistema. Aínda que o modelo desmostrou ser eficaz, compróbase que a súa simplificación leva consigo unha perda de exactitude en determinados aspectos. Para a súa mellora, proponse a posibilidade de ampliar o modelo e/ou ampliar os datos de entrada, logrando unha maior fidelidade e fiabilidade en diferentes condicións operativas. Finalmente, o uso do software TIA Portal permitiu facer un sistema de control e monitorización flexible e adaptable que podería servir como base para futuros proxectos.

[Abstract] In the field of marine engineering, the propulsion plant of a ship and its auxiliary systems, one of them being the engine’s cooling system, are essential to guarantee the operativity of the ship. This project focuses on the design and development of a simplified engine cooling system, making use of both fresh water and sea water circuits for the heat exchanger, complementing this with an automated control system. With the use of the software Modelica, a simplified model of this complex system was developed, maximizing the use of this software’s capabilities to create precise and flexible simulations. The simulation was accompanied with the use of Siemens’ TIA Portal, which allowed the implementation of a control system that facilitates the supervision in real time in a simple and intuitive way. Other auxiliary software was used to help in terms of communication between the model’s simulation and the control program, responding in real time to changes in the system. Although the model proved to be effective, it demonstrated a loss of exactitude in certain aspects. For its improvement, the possibility of expanding the model and/or its input data is proposed to achieve better reliability in different operative conditions. Finally, the use of TIA Portal allowed the development of a control and monitoring system that is flexible and adaptable, which could serve as a foundation for future projects.