Diseño y simulación de un sistema SCADA para el monitoreo y control automatizado de calidad del agua en cultivos de camarón mediante TIA PORTAL

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Título : Diseño y simulación de un sistema SCADA para el monitoreo y control automatizado de calidad del agua en cultivos de camarón mediante TIA PORTAL
Autor : Maridueña Mendoza, Jorge Luis
Director de Tesis: Vera Figueroa, Juan Pablo
Resumen traducido: This undergraduate thesis focuses on the design and implementation of an automated system for monitoring and controlling physicochemical parameters in shrimp farming ponds. The project integrates sensors for dissolved oxygen, pH, temperature, salinity, and ammonia, enabling real-time supervision of water quality conditions to ensure an optimal environment for shrimp growth and development. The developed system is based on a closed-loop control architecture implemented using a Siemens S7-1200 PLC programmed in TIA Portal with Ladder logic. The analog signals acquired from the sensors are properly scaled and processed within the PLC, where they are continuously compared with predefined setpoints. Based on this comparison, PID control algorithms generate output signals that actuate devices such as aerators and dosing systems, automatically regulating the critical variables of the process. Additionally, a Human-Machine Interface (HMI) was designed to allow real-time visualization of system variables, configuration of setpoints, alarm monitoring, and selection between manual and automatic operating modes. This integration significantly improves response capability to environmental variations, reduces constant manual intervention, and enhances operational efficiency in aquaculture management. The project also includes mathematical modeling and MATLAB simulation of the dissolved oxygen control system, comparing system behavior with and without PID control, demonstrating improvements in stability, settling time, and steady-state error reduction. The implementation of the proposed automated system contributes to increased productivity, reduced operational risks, and improved technological management in the aquaculture sector.
Resumen : El presente trabajo de titulación se enfoca en el diseño e implementación de un sistema automatizado para el monitoreo y control de parámetros fisicoquímicos en piscinas de cultivo de camarón. El proyecto integra sensores de oxígeno disuelto, pH, temperatura, salinidad y amoníaco, los cuales permiten supervisar en tiempo real las condiciones del agua, garantizando un ambiente óptimo para el desarrollo del cultivo. El sistema desarrollado se basa en una arquitectura de control en lazo cerrado implementada mediante un PLC Siemens S7-1200 programado en el entorno TIA Portal utilizando lenguaje Ladder. Las señales analógicas provenientes de los sensores son adquiridas y escaladas dentro del PLC, donde se comparan con valores de referencia previamente configurados. A partir de esta comparación, se ejecutan algoritmos de control PID que generan señales de salida para accionar dispositivos como aireadores y sistemas de dosificación, regulando automáticamente las variables críticas del proceso. Adicionalmente, se diseñó una interfaz HMI que permite la visualización en tiempo real de las variables del sistema, la configuración de setpoints, la supervisión de alarmas y la selección entre modos de operación manual y automático. Esta integración mejora significativamente la capacidad de respuesta ante variaciones ambientales, reduce la intervención manual constante y optimiza la eficiencia operativa del sistema acuícola. El desarrollo incluye modelado matemático y simulación del control de oxígeno disuelto en MATLAB, permitiendo comparar el comportamiento del sistema con y sin controlador PID, evidenciando mejoras en estabilidad, tiempo de establecimiento y reducción del error en estado estacionario. La implementación del sistema automatizado contribuye a mejorar la productividad, reducir riesgos operativos y garantizar condiciones adecuadas para el crecimiento del camarón, fortaleciendo la gestión tecnológica en el sector acuícola.
Palabras clave : OXÍGENO DISUELTO
CONTROL PID
AUTOMATIZACIÓN ACUÍCOLA
CONTROL DE CALIDAD DEL AGUA
SISTEMAS SCADA
Fecha de publicación : 2026
URI : http://dspace.ups.edu.ec/handle/123456789/32836
Idioma: spa
Pertenece a las colecciones: Grado

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