vol. 2 núm. 3 (2011)

Una válvula de control es un sistema utilizado para regular el flujo, dentro de un proceso específico. Con este fin, se diseñó, construyó e implemento un prototipo de una válvula de control en lazo abierto, accionada por un dispositivo electromecánico, que se adapta a las especificaciones de trabajo del sistema de enfriamiento de la planta térmica, ubicado en el laboratorio de plantas térmicas de la UPB con un enfoque didáctico pero con utilización aplicada a un equipo industrial real. El laboratorio de plantas térmicas de la UPB cuenta con un conjunto de equipos industriales tales como caldera-sobrecalentador-turbina de vapor-generador, con una capacidad de generación de 5 kW. El sistema de posicionamiento y control de la válvula es diferente a los que existe convencionalmente en el mercado, ya que es controlada por un LOGO!®, 12/24 RC (PLC); el cual compara la señal externa (Posición de apertura determinada por el Operador), con la interna. Se desarrolló un dispositivo electromecánico para manipulación de la válvula según corresponda, con las señales provenientes de dos potenciómetros lineales instalados en tal mecanismo. La exactitud en la posición del vástago de la válvula, y por tanto de la apertura de control, es dada por la relación de velocidad del sistema de transmisión de potencia que hace parte del dispositivo electromecánico. Con las pruebas realizadas al prototipo, se obtuvo un Cv de la válvula igual a 43.37, que al compararse con el Cv de la válvula del fabricante de 49.42. Se observó una desviación aceptable de 12.2%.

Para obtener la solución adecuada a problemas de automatización, es necesaria una estrategia de diseño que permita la selección de componentes y su adecuada integración para lograr el objetivo propuesto. Al estudiante de ingeniería en automatización de la universidad de La Salle, se le entregan los conocimientos de forma metódica, secuencial y estructurada con el fin de que este pueda manejar dichos conocimientos y pueda resolver problemas propios del sector productivo. En el presente artículo, se hace una descripción de una de las estrategias seguidas en el programa de ingeniería en Automatización, para que los estudiantes puedan aprender las diferentes áreas de conocimiento involucradas en la automatización, con el fin de obtener sistemas automáticos que puedan aportar una solución adecuada y eficiente a las demandas de la sociedad.

En las aplicaciones industriales los procesos son bastante complejos, con presencia de retardos, sometidos a perturbaciones y marcadamente no lineales como ocurre en los sistemas neumáticos. Si bien los controladores convencionales pueden ajustarse para corregir este tipo de cambios, los transitorios presentes derivados de las perturbaciones pueden ser en extremo desfavorables para los actuadores involucrados en el sistema. Por tanto, se planteó una técnica de control avanzado (Robusto) y se aplicó al modelo matemático de un sistema de control de posición de un cilindro neumático expuesto a perturbaciones, con el fin de verificar numéricamente el desempeño del controlador. En este artículo se reportan los resultados obtenidos al aplicar al sistema un controlador robusto, tras realizar el análisis de la respuesta al escalón, en estado transitorio y estable, antes y después de incluir el controlador. Para tal fin, se realizaron 6 pruebas con 6 controladores usando la técnica H infinito (H∞), con dichos resultados se pudo evidenciar la mejora de las características dinámicas del sistema.

El panorama energético en el planeta, ha originado la búsqueda constante de estrategias para cubrir la demanda de energía. De esta forma, se han estudiado fuentes renovables de energía como la undimotriz que es el tema central del presente estudio. Partiendo de las investigaciones en este tema, se observa al lecho como un elemento que interviene en la obtención de energía, lo que incentivó la elaboración de cuatro modelos diferentes de lechos marinos (lecho horizontal liso, horizontal ondulado, inclinado liso e inclinado ondulado), sencillos de implementar en diversos proyectos, con el objeto de analizar su incidencia en el transporte de energía a través de las olas. Por esto, se construyó una cubeta de vidrio calculada para soportar la masa de agua y los esfuerzos causados por los elementos adicionales; también se implementó un dispositivo para impulsar la columna de viento que se aplicó a la masa de agua. Así mismo, se midieron bajo idénticas condiciones la deformación de una membrana colocada al final de la cubeta, usando imágenes de la deformación de la membrana, de tal forma que a mayor energía mayor es la deformación de ésta. La medida de la deformación se realizó usando un algoritmo de procesamiento digital de imágenes, para obtener dos descriptores: el diámetro equivalente (distancia entre el centroide de la figura que contiene la membrana deformada y el punto más externo de la imagen) y el área equivalente (área de la imagen de la membrana deformada). De ésta manera los descriptores que presentan mayor valor indican una deformación mayor en la membrana y por supuesto dicta una influencia favorable del lecho que es el único elemento que cambia. Al aplicar el algoritmo a 69 fotogramas, los resultados mostraron al lecho ondulado inclinado como la condición más favorable en términos del transporte de energía undimotriz.

Se realiza la automatización de una máquina sopladora UNILOY MILACRON MODELO 1995, propiedad de la empresa HGT Ingeniería, para la elaboración de sus propios productos de soplado. Para lograr la automatización de dicho equipo, se determinan las variables que son críticas en el proceso de soplado, extrusión y elaboración del párison, con el fin de establecer la secuencia adecuada para esta máquina. Posteriormente, se diseña el sistema de control y se seleccionan los elementos más adecuados para controlar los procesos mencionados anteriormente. A continuación, se hace el diseño del tablero que permite la manipulación de la máquina sopladora, tanto manual como automáticamente; también se diseña la interfaz humano-máquina, para una adecuada operación del equipo. Finalmente, se instalan en el equipo los componentes seleccionados, para probarlo y poner a punto todo el sistema.

El módulo de manufactura flexible, del laboratorio de CNC del programa de ingeniería en Automatización, incluye dentro de sus componentes principales dos máquinas de control numérico computarizado (CNC), las cuales realizan el mecanizado de piezas por torneado y fresado. Para el posicionamiento de estas piezas, se cuenta con un brazo robótico CRS A255 al cual se le aplica una metodología de control, con el diseño de la interfaz gráfica de usuario utilizando LabVIEW®. Se desarrollan los modelos para calcular la cinemática directa, inversa y diferencial. Luego se hace la validación de las ecuaciones obtenidas, moviendo el robot por medio de un programa, el cual reconoce cada articulación y muestra al usuario datos como: velocidad de movimiento, punto al que se lleva el extremo del robot, ángulo de desplazamiento de cada articulación y las rutinas para el posicionamiento de las piezas en las máquinas CNC. La precisión con la que el brazo llega a determinado punto se comprueba a través de la validación de los modelos en forma experimental, obteniéndose errores del 1,19% para la cinemática directa y de 3% para la cinemática inversa, siendo estos valores tolerables y corroborando que las trayectorias de movimiento que se establecieron son adecuadas

Edición dedicada a sistemas electromecánicos.

Este documento muestra los pasos seguidos para el diseño y la construcción de una prótesis transfemoral electromecánica, controlada a base de señales mioeléctricas. Inicialmente, se lleva a cabo el diseño de la prótesis. Para tal efecto, fue necesario cumplir 2 procesos. El primero de ellos, consiste en el diseño asistido por computadora. En donde se elaboran las piezas y múltiples componentes de la prótesis, según las medidas y dimensiones deseadas. En el segundo paso, se realiza una simulación a través de ingeniería asistida por computadora. Aquí, la prótesis computacionalmente se ve sometida a pruebas de movimiento, fuerza, velocidad y posición. Una vez efectuados dichos pasos y con la veracidad del buen funcionamiento de la prótesis, se ejecuta la construcción de la misma. Proponiendo dar un equilibrio óptimo, entre economía del producto y altos estándares de calidad del mismo El control de la prótesis es difuso de tipo sugeno. Comienza con la captura de modo no invasivo de las señales mioeléctricas, por medio de electrodos superficiales bajo las normas SENIAM; del grupo muscular compuesto por el bíceps crural, recto anterior femoral y el tensor de la fascia lata. Como también de señales provenientes de sensores tales como galgas extensiométricas y acelerómetros. Dicho conjunto de señales muestran el ángulo de flexión o extensión que el paciente desea mover la pierna. Estas señales después de un debido procesamiento, son las entradas de un microcontrolador, quien es el encargado de procesarlas y generar lo que refiere al control del componente actuador (motor de corriente continúa) y es así como se da el movimiento a la prótesis, según el nivel de intencionalidad y/o actividad muscular del paciente. El propósito de este proyecto tiene un énfasis social, en donde se pretende que esta prótesis sirva como solución funcional a los amputados transfemorales y que pueda proveer movilidad a través de sus señales mioeléctricas. Además, que se desarrollen procesos biomecánicos óptimos y se tenga un equilibrio entre economía y calidad.

Este artículo presenta los aspectos más importantes en el diseño y construcción de un sistema seguidor de Sol de dos ejes con modelo astronómico con capacidad de orientar un panel fotovoltaico de 80 W

Comites Editorial y  Cientìfico.

Este documento es una recopilación de los resultados obtenidos durante el diseño e implementación del sistema de control de temperatura de la máquina extrusora ubicada en el laboratorio de polímeros de la Universidad Antonio Nariño - sede Cali.

La Universidad Antonio Nariño - sede Tunja, viene impulsando estudios de calidad de la energía para caracterizar el estado en el que se encuentran las señales eléctricas, ya que la industria Boyacense ha venido en expansión en las últimas décadas, y el sector minero ha contribuido en gran medida al consumo progresivo de energía eléctrica a través de máquinas movidas por motores potentes. Este proyecto se fundamenta en el estudio, análisis y planteamiento de soluciones para los problemas causados por armónicos, en las instalaciones eléctricas de uso final de baja tensión, existentes en la Trituradora de Piedra vereda Socotasito Municipio de Paz de Rio, justificado por los problemas presentes en calidad de la energía y planteando una solución mediante la aplicación de filtros activos. El estudio se llevó a cabo con el propósito de aumentar la eficiencia, confiabilidad y calidad en los procesos que se desarrollan dentro de la empresa; pero también de disminuir el impacto ambiental al mitigar las componentes armónicas, que se reflejan principalmente en la disminución del consumo de energía eléctrica, al reducirse la potencia reactiva consumida, los campos electromagnéticos presentes en la planta, así como los posibles efectos psicofísicos que estos tienen sobre el personal. El impacto social asociado es la concientización por parte de las industrias, de la importancia del control y funcionamiento de sus maquinarias y procesos de forma confiable, segura y eficiente, sin que se afecte la calidad de la producción, aumentando la competitividad y teniendo unos mejores estándares de seguridad industrial, especialmente al reducirse el riesgo eléctrico. El impacto económico se verá justificado en la no interrupción con paradas de la planta, asociado a las interrupciones y mantenimientos predictivos - correctivos en las maquinarias; así mismo la reducción del costo de la factura de energía por disminución del consumo de energía reactiva.

Este articulo aborda la temática del modelamiento de los motores de reluctancia conmutada (SRM) y la simbiosis que se presenta entre modelado del convertidor, el control y la aplicación. Este articulo propondrá algunos consideraciones en lo que refiere al accionamiento, el motor y la manera de establecer el modelado integral del mismo ya sea abordando una temática lineal o no lineal según la aplicación. Finalmente se explica la utilización y operatividad de varios modelos del accionamiento-motor los cuales han sido enteramente desarrollados usando MatlabSimulink.

Esta investigación presenta la deposición de carburo de niobio en aceros de bajo carbono, sobre un sustrato de acero SAE 8620 por la técnica de deposición/difusión termorreactiva. Para obtener el contenido de carbono necesario para la deposición del carburo por la técnica de deposición/difusión termoreactiva, el sustrato fue cementado con permanencias de 2, 4, y 6 horas en el horno de cementación sólida, y se utilizó 60% de carbón vegetal y 40 % de carbonato de bario como cementante, con posterior recocido de homogenización. Se caracterizó la composición química, profundidad de cementación y microdureza del acero antes y después de la cementación. Con esta investigación se abre un nuevo campo de acción para la técnica TRD, en una gama de aceros de alta aplicabilidad en la industria metalmecánica como son los aceros de bajo contenido de carbono, cuya aplicación se desarrolla en piñones y coronas del diferencial, engranajes de alta revolución, entre otras, en donde se busca aumentar la vida útil de estos elementos mecánicos por medio de la deposición de carburos por la técnica TRD.

En el proceso de diseño convencional, la metodología aplicada está directamente relacionada con la experiencia del diseñador y las restricciones impuestas al proyecto; es una metodología basada en la prueba y error, que puede llegar a ser un proceso dispendioso; se basa fundamentalmente en decisiones tomadas de acuerdo con el criterio de quien diseña, quien define que debe modificarse: material, geometría, dimensiones, hasta lograr un diseño final que no siempre tiene en cuenta análisis de optimización que permitan un mejor diseño. En la práctica del diseño mecánico se analizan aspectos de forma, dimensiones y topología, la gran demanda de productos obliga a que el diseñador busque nuevos métodos y herramientas que le permitan optimizar su trabajo y el resultado de éste: los elementos, máquinas y estructuras. En la actualidad esto ha sido posible gracias al desarrollo de herramientas computacionales, la optimización topológica y el método de los elementos finitos, entre otras. Este trabajo busca ilustrar el uso del método de los elementos finitos para llevar a cabo la optimización de la topología, a través del software Ansys. De dos problemas sencillos; el primero es la optimización de las dimensiones de la sección de una viga simple y el segundo es un problema de optimización de forma.

El presente artículo de investigación aplicada, describe la implementación de herramientas CFD (del inglés computational fluid dynamics) para la optimización del proceso de secado de lámina en la planta de Acesco y CIA SCA, en donde resulta difícil experimentar en campo debido a que la ejecución de las corridas representaría un obstáculo para los programas de producción de la industria. Metodológicamente, primero se identificaron las variables más relevantes del proceso, con el fin de establecer los factores y la(s) variable(s) de respuesta que intervienen en el experimento, luego se realizaron las corridas en el software de simulación y finalmente se analizaron los resultados a través de un software estadístico para encontrar el tratamiento que minimiza el contenido de humedad en ambas caras de la lámina. Al final de la simulación se encontró, con la optimización de resultados a través del software estadístico Statgraphics, que la combinación de variables óptima corresponde a una velocidad de lámina bajo con un flujo másico de aire medio. Contrario a lo que se puede esperar, un mayor flujo másico de aire caliente, no representa los mejores resultados para el secado.

Se implementó en simulación un control por modelo de referencia tipo Controlador por Torque Calculado (CTC) sobre un robot manipulador tipo SCARA de cuatro grados de libertad, con miras a realizar un estudio de las bondades del algoritmo ante un conjunto de pruebas. El CTC es una ley clásica en control de manipuladores industriales y usa la realimentación de una señal que cancela los efectos de gravedad, fricción, tensor de inercia del manipulador, fuerzas de coriolis y centrifugas. Los controladores fueron evaluados calculando el error de seguimiento, rechazo de perturbación y errores en el modelo.