Jorge Arrúa, Parque Tecnológico Itaipu
El desafío consistió en desarrollar un sistema centralizado, robusto y autónomo para el monitoreo local y remoto, de parámetros meteorológicos y del estado de los distintos equipos/componentes encargados de la producción de la planta híbrida (fotovoltaica y un grupo electrógeno) instalada en la 5ta. División de Infantería Mayor Pablo Lagerenza, ubicada en una zona semitropical continental (tipo sabana) del Paraguay, con el objetivo de brindar al operador una interfaz que facilite la identificación del funcionamiento de la planta para la toma de decisiones de la operación y mantenimiento de la misma, evitando el uso de hardware adicional para la visualización de los datos de manera local y totalmente autónoma.
Fue utilizada la plataforma LabVIEW con un CompactRIO 9035, en la cual se implementó la adquisición de datos de varios sensores meteorológicos que son adquiridos mediante el módulo NI 9203, y la adquisición de parámetros de los diversos equipos encargados de la producción energética en la planta híbrida utilizando distintos protocolos de comunicación. El sistema contempló, además, el desarrollo de módulos de sincronización a un servidor web y el monitoreo local para el operador mediante una interfaz gráfica, presentados en una pantalla táctil (TSM 12).
Jorge Arrúa - Parque Tecnológico Itaipu
Clara Almirón - Parque Tecnológico Itaipu
Miguel Kennedy - Parque Tecnológico Itaipu
Raj Kumar - Parque Tecnológico Itaipu
Juan Mallorquín - Parque Tecnológico Itaipu
Enrique Flecha - Parque Tecnológico Itaipu
Tamatiá Colmán - Parque Tecnológico Itaipu
El Parque Tecnológico Itaipu – Paraguay (PTI-Py), es un polo de desarrollo científico – tecnológico, concebido como un espacio de innovación, que contribuya positivamente al desarrollo regional, cuyas bases para su creación fueron establecidas por la Hidroeléctrica ITAIPU Binacional.
La estructura organizacional del PTI-PY está compuesta por centros, siendo uno de ellos es el Centro de Innovación en Automatización y Control (CIAC), cuya misión es generar innovación impulsando el desarrollo técnico-científico nacional y el proceso de actualización tecnológica en el área de automatización y control mediante profesionales e instalaciones especializadas.
En el marco del proyecto “Seguridad Energética en Localidades Aisladas del Chaco Paraguayo” (SELAC – PY – 2), ejecutado por el PTI-PY mediante el CIAC en colaboración con la Asesoría de Energías Renovables (ER.GP – IB) de la Itaipu Binacional, se instaló una planta de generación híbrida (fotovoltaica/diésel), en la 5ta División de Infantería Mayor Pablo Lagerenza ubicada en el departamento de Alto Paraguay. En este proyecto se contempló el desarrollo de un sistema de monitoreo de parámetros eléctricos y meteorológicos de la planta.
Dicho sistema posibilita el registro, visualización local y remota del estado de la producción de la planta, tanto de la generación fotovoltaica, grupo electrógeno, banco de baterías y la energía suministrada al destacamento militar. A través del protocolo de comunicación SNMP son adquiridos los datos del sistema de generación híbrida (SGH), incluyendo alarmas; mientras que del generador diésel son adquiridos distintos parámetros eléctricos, de nivel de combustible y alarmas, a través del protocolo Modbus RTU RS485. Además, se miden las siguientes variables meteorológicas: radiación solar global, temperatura ambiente, temperatura del panel y la humedad relativa del ambiente, con el fin de tener un diagnóstico de las condiciones en la que se encuentra operando la planta y para la realización de futuros estudios sobre la eficiencia de la producción de energía.
Cabe mencionar que en la versión 1 de SELAC – PY, proyecto desarrollado en la 1ra. División de Caballería de la localidad de Joel Estigarribia – Chaco Paraguayo, la arquitectura del sistema de monitoreo distribuido consiste en una red de sensores inalámbricos autónomos (WSN, por sus siglas en inglés) con una topología mesh, que permite una configuración dinámica de enlaces entre nodos para la adquisición remota de datos meteorológicos en intervalos de tiempo específico y transmitir los datos de manera inalámbrica a un concentrador. El intervalo del tiempo de muestreo establecido fue de una hora a fin de obtener un ahorro energético de la WSN. La frecuencia seleccionada para esta aplicación es de 2.405GHz con lo cual permite que cada nodo sensor se comunique con el concentrador a través del estándar de comunicación ZigBee, basado en el estándar IEEE 802.15.4. El servidor, ubicado en las instalaciones del Data Center de PTI-Py, cuenta con una plataforma de monitoreo central para el procesamiento, presentación y análisis de datos.
Si bien inicialmente se ha pensado implantar esta misma solución para la versión 2 de SELAC – PY, en base a las experiencias anteriores por las condiciones ambientales que se cuentan en el Chaco se optó por una solución centralizada, más robusta y confiable como es el NI CompactRIO 9035 con relación a las plataformas de desarrollo utilizadas anteriormente. Entre las ventajas tomadas en cuenta para la selección de la plataforma de National Instruments se resalta la garantía ofrecida, y la posibilidad de extenderla por un periodo mayor. Además, el soporte técnico y el ahorro de tiempo en desarrollo de placa de acondicionamiento de señales utilizando el módulo de adquisición de corriente de ±20 mA NI 9203 para obtener las señales.
En cuanto a la plataforma LabVIEW cabe resaltar lo intuitivo del lenguaje, posibilitando desarrollar aplicaciones (VI y SubVIs) mediante programación gráfica, facilitando la comprensión de todos los programadores mediante una buena documentación del código. Así mismo posee bibliotecas desarrolladas que permiten la interacción con los módulos de adquisición de señales tanto analógicas como digitales, lo que permitió un ahorro de tiempo; un desarrollo más cómodo de la interfaz gráfica para el usuario mediante el arrastre de elementos de indicación disponibles; un ambiente de desarrollo que nos permitió alcanzar un código escalable por medio de VIs que cumplen funciones específicas y pueden ser utilizados en cualquier parte del mismo.
Además, la disponibilidad de diversos complementos propios de LabVIEW (e.g. APIs de ModBus y FTP) así como de terceros compartidos en la comunidad (e.g. EasyHTTP) facilitaron la implementación del protocolo HTTP en el proyecto para la comunicación de los datos enviados desde el CRIO al Centro de Datos del PTI-PY, JSON API el cual transforma nuestros datos en Javascript Object Notation el cual es un formato ligero para intercambio de datos y SNMP para la adquisición de datos de la planta.
Las capacidades en el manejo de LabVIEW fueron adquiridas a través de cursos presenciales dictados por NI en el PTI, como el LabVIEW Core 1, 2, 3 y Connectivity, así como la asistencia técnica brindada a través de correos, videoconferencias, llamadas telefónicas, visitas en laboratorio, fueron fundamentales para el avance del desarrollo del proyecto, tanto a nivel hardware como software y cumplir con los plazos de entrega estipulados. Agradecemos a Ricardo Ramos, District Sales Manager; Andre Oliveira, Regional Sales Manager; Diogo Aparecido, Application Engineer; Daniel Fernandes, Application Engineer; Bruno Cesar, Field Applications and Systems Engineer de NI por el soporte brindado al equipo de trabajo.
La utilización de las soluciones de NI nos permitió completar el proyecto en un tiempo menor, en comparación al que nos llevaría el desarrollo con otras plataformas. Utilizando las soluciones hardware y software de NI obtuvimos un sistema estable que funciona de forma autónoma en las condiciones ambientales adversas que se presentan en el Chaco Paraguayo.
Jorge Arrúa
Parque Tecnológico Itaipu
Tel: +59 598-340-0011
jorgearrua@pti.org.py