Diseño y construcción de un prototipo didactico para monitoreo de variables de nivel, flujo y temperatura para la E.C.E
Date
1999
Authors
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Publisher
Benemérita Universidad Autónoma de Puebla
Abstract
La presente investigación en ingeniería electrónica y control de procesos aborda el diseño y la instrumentación de una plataforma didáctica prototipo orientada al monitoreo y control de variables industriales para la Escuela de Ciencias de la Electrónica. Ante la carencia de equipamiento experimental a nivel prototipo que permita a los estudiantes contrastar los modelos teóricos con la práctica de laboratorio, el proyecto fundamenta la transición histórica desde el control manual con instrumentos básicos hacia esquemas automatizados y supervisados desde estaciones de cómputo. En este sentido, el objetivo primordial se centra en desarrollar una planta a escala capaz de adquirir, acondicionar y procesar de forma continua magnitudes físicas fundamentales como temperatura, nivel y flujo mediante una computadora personal.
En el orden técnico e instrumental, la arquitectura del sistema vincula un tanque de agua provisto de un agitador acoplado a un motor de corriente directa y una bomba hidráulica de recirculación con una cadena completa de transducción, acondicionamiento y potencia. La medición de las variables del proceso se realiza mediante sensores adaptados a escalas de laboratorio, empleando un termopar para la temperatura, un sensor de presión para el nivel y una turbina para el caudal, cuyas señales analógicas se someten a etapas de filtrado promediador y amplificación antes de ingresar a un convertidor analógico a digital. Para la gestión, adquisición y control desde la computadora anfitriona, se integra la tarjeta de adquisición PCL-711B Multilab en conjunto con el entorno de software de instrumentación Genie 2.0. A su vez, el lazo de control se cierra a través de un convertidor digital a analógico acoplado a una etapa de potencia y control de energía, la cual modula la alimentación de un elemento calefactor sumergido para regular el aporte térmico al sistema.
En el plano analítico y metodológico, la investigación examina las bases conceptuales de los sistemas de control en lazo cerrado y describe los modos de acción correctiva que intervienen en la regulación del proceso, abarcando desde el control todo o nada y las acciones individuales proporcional, integral y derivativa, hasta el esquema combinado proporcional-integral-derivativo, el cual contrarresta simultáneamente la magnitud presente del error, su persistencia acumulada en el tiempo y su velocidad de variación. Finalmente, el documento organiza su desarrollo a lo largo de seis capítulos y apéndices de operación técnica, partiendo de los fundamentos teóricos y diagramas del sistema, la caracterización de los sensores, actuadores y el método de la curva de reacción, la descripción de los circuitos y la instrumentación térmica completa, para culminar con las pruebas experimentales y la contrastación del comportamiento dinámico del prototipo frente a modelos de operación industrial.