Implementación de un sistema de control de alta precisión en temperatura para una cámara de clima controlado

Martín Cobos, Adrián (2014) Implementación de un sistema de control de alta precisión en temperatura para una cámara de clima controlado. Maestría thesis, Universidad Autónoma de Nuevo León.

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Resumen

Los equipos de refrigeración deben cumplir con las normativas nacionales e internacionales, y deben ser eficientes en el consumo de energía para poder ser fabricados y comercializados. Es común que durante la etapa de diseño y prueba de prototipos de máquinas y dispositivos térmicos, se requiera medir el desempeño de estos en condiciones específicas y de forma controlada. En este sentido, algunos productos requieren ser probados a baja temperatura (pruebas con temperaturas cerca de los -30 ◦C) y la información obtenida suele ser de gran relevancia para evaluar la respuesta dinámica, el desempeño y el deterioro de máquinas que operan en condiciones climáticas extremas. La cámara climática que se desarrollo en las instalaciones de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica (FIME) excede en capacidades y desempeño a su predecesora, la Cámara de Bajo Costo, construida y diseñada por el Grupo de Investigación en Energías Térmica y Renovable de la UANL en el Centro de Tecnología CETEC Whirlpool México, ubicado en el municipio de Apodaca en el Estado de Nuevo León. El rango de temperaturas de la cámara climática se han ampliado (-30 a 45 ◦C), la precisión en la temperatura es de ± 0.5 ◦C. La adquisición de datos registra en una computadora las temperaturas, voltaje, corriente y calcula la potencia consumida por dispositivos o máquinas en prueba, dentro del programa se crea un registro del consumo eléctrico. En el sistema de control se gobiernan válvulas dentro del circuito de refrigeración y resistencias eléctricas que acondicionan el clima interno de la cámara. Para lograr estos avances se desarrollaron una amplia gama de tareas, mismas que han mostrado efectividad. En este documento se da cuenta de algunas de las estrategias que se han desarrollado y cuya principal aportación es la implementación de un sistema de control basado en el controlador PID (proporcional, integral, derivativo) altamente flexible, el cual gobierna la refrigeración y calefacción; dando como ventaja la versatilidad de programación en pruebas, ya sean con cambios dinámicos o estáticos en el tiempo y en alguna propiedad física del ambiente con variaciones mínimas. Los logros se alcanzaron debido al apoyo y trabajo del personal académico, vinculación con empresas del ramo de la refrigeración y una fuerte convicción del equipo de trabajo. Pruebas preliminares del desempeño de refrigeradores comercializados con el nombre de Chillerators por empresas del consorcio Whirlpool en América del Norte, permitieron identificar áreas de oportunidad que condujeron a mejoras en el algoritmo de control, en la programación de la aplicación, así como en la adquisición de datos. La cámara de clima controlado ha sido el esfuerzo de todo un equipo que lleva como objetivo la formación de recursos humanos de alto nivel académico y con la capacidad de desarrollar proyectos de investigación básica y aplicada en las distintas disciplinas de la ingeniería energética. Es importante mencionar que el trabajo que se reporta en esta Tesis fue reconocida a nivel estatal a través de la nominación al Premio Estatal de la Juventud de Nuevo León, y nacional con el premio NI Reto Académico 2013 al Desarrollo Tecnológico de Vanguardia organizado por la empresa National Instruments.

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