Resumen

En la actualidad todas las aplicaciones de electrónica tienen controles internos y externos los cuales permiten establecer condiciones definidas por los usuarios, según las necesidades o requerimientos de las actividades que se van a realizar. Debido a esta necesidad el Departamento de Electrónica incluye la materia de control, en la cual se diseñan todos estos circuitos que una vez implementados permiten controlar las plantas construidas en el laboratorio de la materia determinando de esta manera las condiciones de funcionamiento preestablecidas en clase. La diseñada creada en esta tesis tiene como finalidad la aportación de una herramienta que facilite su aplicación de controles por los alumnos que cursen la materia, sin la necesidad de la construcción previa del sistema a controlar.

El alcance del proyecto, consistió en la construcción e implementación de un proceso de nivel. La construcción de la planta implicó el diseño físico y de comportamiento así como la búsqueda y cotización de los componentes y herramientas a utilizar. El sistema cuenta con dos cilindros de acrílico transparentes y un contenedor principal, todos montados en una estructura de estantería desarmable los cuales mediante un sistema de tuberías y desagüe permiten la retroalimentación entre los cilindros y el drenado y/o llenado de ellos a través del líquido contenido en el contenedor principal.

El control de flujo se lleva a cabo mediante un par de bombas que permiten el flujo entre los cilindros y el contenedor principal y seis válvulas que controlan el flujo y velocidad de llenado de los cilindros. La medición de nivel se lleva a cabo por un sensor que registra la presión de aire ejercida por una columna de agua. Y un par de amplificadores operacionales de instrumentación que ofrecen alta linealidad, baja desviación de voltajes, poco ruido y la protección de sobrecarga en la entrada y salida para los sistemas de adquisición de datos.

El circuito final de nivel se desarrolló en dos etapas la correspondiente al dispositivo de presión y la de acondicionamiento que se subdivide en tres etapas. En la primera sub-etapa el amplificador recibe la diferencia de potencial de 25mV del sensor de presión y lo suprime a una salida de entre 0mV y 5mV. En la segunda sub-etapa el mismo amplificador en la configuración de ganancia G=100 da una salida de entre 0V y 5V, siendo el nivel máximo de llenado de 3.5V. La tercera etapa ajusta la salida de entre 0V y 5V al nivel máximo de llenado de los cilindros a 5V. La alimentación de energía de la planta se realiza mediante el sistema eléctrico.

Se considera que esta planta facilitará la aplicación de controles de manera didáctica en la clase de control, permitiendo a los alumnos involucrarse con los factores concernientes a la materia y eliminando todos aquellos despreciables por no ser estrictamente electrónicos. Por ser una tesis que implica innovación en su desarrollo, existieron limitantes en cuanto al diseño de la planta e información teórica para su desarrollo, lo que permitió la creatividad y pruebas en su construcción.

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López Araiza y Gutiérrez, V. 2005. Control e Instrumentación de un Proceso de Nivel. Tesis Licenciatura. Ingeniería en Electrónica y Comunicaciones. Departamento de Ingeniería Electrónica, Escuela de Ingeniería, Universidad de las Américas Puebla. Mayo. Derechos Reservados © 2005.