Diseño y construcción de un módulo didáctico para el control de caudal de líquidos en el laboratorio de la Carrera de Ingeniería en Mantenimiento Eléctrico de la Universidad Técnica del Norte, periodo 2015

Abstract

El presente trabajo detalla el diseño e implementación de un módulo para el control de caudal de líquidos, integrado a una interfaz hombre máquina. Este módulo será parte del equipo didáctico para las materias de instrumentación y control industrial, con el fin de complementar el aprendizaje de los estudiantes en sistemas de control, mediante la interacción con la interfaz gráfica y con los diferentes componentes del módulo. Está estructurado en cinco capítulos, de los cuales en el primer capítulo se plantea el problema de investigación, este hace referencia a la insuficiente aplicación práctica de los conocimientos adquiridos en el aula por parte de los estudiantes, se propone objetivos que estén encaminados a contribuir con una parte de la solución del problema de investigación, y se justifica el trabajo de grado por medio de la implementación de un módulo didáctico para el control de caudal de líquidos. En el segundo capítulo se describe el marco teórico, este contiene toda la información necesaria para el diseño del módulo didáctico tales como: propiedades de los fluidos, tipos de medidores de caudal, tipos de bombas, cálculo para la selección del sistema de bombeo, conceptos generales sobre los sistemas de control, sintonización del PID por el método de Ziegler-Nichols, una pequeña introducción a la identificación de sistemas para posteriormente aplicarlo en el programa de MATLAB, dispositivos de control, comunicación y programación del PLC, y una breve descripción del entorno grafico de LabVIEW. En el tercer capítulo se hace referencia a la metodología, explica la investigación documental, tecnológica y práctica. Igualmente de los métodos utilizados en la elaboración del presente trabajo de grado. En el cuarto capítulo se detalla la propuesta tecnológica, en esta sección se describe: el proceso de diseño e implementación del módulo didáctico, el análisis de las pérdidas en la tubería para el dimensionamiento de la bomba, se justifica la selección de cada uno de sus componentes mediante un criterio técnico, la configuración de los parámetros del variador de frecuencia, la comunicación y configuración del PLC, el cálculo de los coeficientes del controlador PID utilizando el método de Ziegler-Nichols por medio de las herramientas del programa de MATLAB, y la elaboración de la interfaz gráfica para el monitoreo y control del módulo didáctico. Finalmente en el quinto capítulo se detalla las conclusiones y recomendaciones obtenidas en el transcurso de la elaboración del módulo didáctico.