Automatización de un banco de pruebas experimentales, mediante software Labview y hardware ARDUINO, destinado al estudio de la transferencia de calor en estado estacionario en paredes planas

dc.contributor.advisorMaradey Lázaro, Jessica Gissella
dc.contributor.apolounabMaradey Lázaro, Jessica Gissella [jessica-gissella-maradey-lázaro]spa
dc.contributor.authorReyes Aranguren, Juan Sebastian
dc.contributor.cvlacMaradey Lázaro, Jessica Gissella [0000040553]spa
dc.contributor.orcidMaradey Lázaro, Jessica Gissella [0000-0003-2319-1965]spa
dc.coverage.campusUNAB Campus Bucaramangaspa
dc.coverage.spatialColombiaspa
dc.date.accessioned2023-08-08T18:59:06Z
dc.date.available2023-08-08T18:59:06Z
dc.date.issued2023-08-03
dc.degree.nameIngeniero Mecatrónicospa
dc.description.abstractEl presente trabajo hace referencia a la automatización de un banco de pruebas experimental para el estudio de la transferencia de calor en paredes planas comunicando el banco con el programa LabView en un computador por medio de una tarjeta ARDUINO. Buscando automatizar el banco de pruebas de la ley de Fourier y la ley de enfriamiento de Newton de las Unidades Tecnológicas de Santander, procedí con una metodología en V donde presente la revisión del estado del banco, el diseño del sistema de control para manipular la temperatura, el diseño de la HMI para la visualización de los datos más importantes y el control de la temperatura, la implementación de los componentes necesarios para el mejoramiento y control del banco y la realización de pruebas al banco automatizado. Con el trabajo realizado, se obtuvo un sistema donde se puede controlar la temperatura del sistema de calentamiento por medio de un controlador PI y de una HMI que recibe y muestra datos de temperatura y entrega el resultado de los cálculos de los coeficientes de transferencia de calor por convección, concluyendo que se pueden implementar diferentes sistemas de control para una tarea en específico pero que dependiendo de lo que se desea obtener, es más favorable implementar unos que otros.spa
dc.description.abstractenglishThis paper deals with the automation of an experimental test bench for the study of heat transfer in flat walls, communicating the bench with the LabView program on a computer through an ARDUINO board. Seeking to automate the test bench of Fourier's law and Newton's law of cooling of the Santander Technological Units, I proceeded with a V methodology where I present the review of the state of the bank, the design of the control system to manipulate the temperature, the design of the HMI for the visualization of the most important data and the temperature control, the implementation of the necessary components for the improvement and control of the bench and the performance of automated bench tests. With the work done, a system was obtained where the temperature of the heating system can be controlled by means of a PI controller and an HMI that receives and displays temperature data and delivers the result of the heat transfer coefficients calculations by convection, concluding that different control systems can be implemented for a specific task but that depending on what you want to obtain, it is more favorable to implement some than others.spa
dc.description.degreelevelPregradospa
dc.description.learningmodalityModalidad Presencialspa
dc.description.tableofcontentsINTRODUCCIÓN ............................................................................................................... 12 1. OBJETIVOS ................................................................................................................ 13 1.1. Objetivo General .................................................................................................. 13 1.2. Objetivos específicos ........................................................................................... 13 2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Y JUSTIFICACIÓN.................................. 14 3. ANTECEDENTES....................................................................................................... 16 4. ESTADO DEL ARTE.................................................................................................. 17 5. MARCO TEÓRICO..................................................................................................... 19 5.1. Banco de pruebas ................................................................................................. 19 5.2. Ley de enfriamiento de Newton........................................................................... 22 5.3. Ley de conducción de Fourier.............................................................................. 22 5.4. Ley de Stefan-Boltzmann..................................................................................... 23 5.5. Relé de estado solido............................................................................................ 23 5.6. Relé electromecánico ........................................................................................... 23 5.7. Control Proporcional-Integral (PI)....................................................................... 24 5.8. Control Proporcional-Derivativo (PD)................................................................. 24 5.9. Control Proporcional-Integral-Derivativo (PID) ................................................. 24 5.10. Controlador ON-OFF........................................................................................... 25 5.11. Modelo de espacio de estados.............................................................................. 25 5.12. Control Lineal Cuadrático Gaussiano (LQG) ...................................................... 25 6. DISEÑO METODOLÓGICO...................................................................................... 27 6.1. Modelo en V......................................................................................................... 27 7. RESULTADOS Y EVIDENCIAS............................................................................... 28 7.1. Componentes........................................................................................................ 28 7.2. Sistema de control................................................................................................ 32 7.2.1. Control ON-OFF.......................................................................................... 32 7.2.2. Control PI..................................................................................................... 33 7.2.3. Control LQG ................................................................................................ 43 7.2.4. Implementación física .................................................................................. 50 7.2.5. Análisis de resultados................................................................................... 56 7.3. Interfaz humano-maquina (HMI)......................................................................... 56 7.4. Pruebas de funcionamiento de cada parte ............................................................ 61 7.5. Pruebas del banco automatizado .......................................................................... 63 7.5.1. Análisis de resultados................................................................................... 66 7.6. Problemas durante el desarrollo........................................................................... 67 8. CONCLUSIONES ....................................................................................................... 68 9. RECOMENDACIONES Y TRABAJO FUTURO...................................................... 69 10. BIBLIOGRAFÍA ..................................................................................................... 70 11. ANEXOS ................................................................................................................. 72spa
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dc.identifier.instnameinstname:Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNABspa
dc.identifier.reponamereponame:Repositorio Institucional UNABspa
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dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/20.500.12749/21077
dc.language.isospaspa
dc.publisher.facultyFacultad Ingenieríaspa
dc.publisher.grantorUniversidad Autónoma de Bucaramanga UNABspa
dc.publisher.programPregrado Ingeniería Mecatrónicaspa
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