Facultad de Ingenierías Fisicomecánicas

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https://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/9094

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Actualización del sistema de control de la estación Vasconia - cib del sistema de poliductos de Ecopetrol basándose en el sistema abb industrial it 800xa
(Universidad Industrial de Santander, 2011) Rodríguez Castro, Jorge Alberto; Acevedo Picón, Alfredo Rafael; Alarcón, Carlos Eduardo
Durante la realización de este trabajo se estudio la configuración e implementación de un sistema de control distribuido para un proceso como es el bombeo de productos derivados del crudo. El objetivo de la presentación de estos documentos es servir como referencia para las personas interesadas en el desarrollo de aplicaciones para el control de procesos industriales donde se opere de forma automática tareas de bombeo y despacho de crudo controlando las condiciones de flujo y de presión de la línea de bombeo mediante selectores de mínima salida y controles reset feedback en lazos PID. Además se realiza una descripción de los modelos necesarios a desarrollar para poder tener control del proceso, estos modelos son explicados de una manera tal que el lector entienda el objetivo operacional de cada uno y así poder realizar su desarrollo con diferentes herramientas de ingeniería para la implementación de sistemas de control industrial, para este fin se utilizo el sistema de control IndustrialIT 800xA de ABB. Una vez se describen los modelos implementados se explica el desarrollo, configuración y condicionantes de la operación de despacho de crudo de la estación Vasconia Œ CIB de Ecopetrol teniendo en cuenta las secuencias de arranque, parada y contingencia de cada equipo involucrado en el proceso.
Automatización de un banco de calibración para medidores de gas tipo diafragma, rotativo y turbina
(Universidad Industrial de Santander, 2012) Zabaleta Molina, Yamith David; Acevedo Picón, Alfredo Rafael; Salah García, Oscar Yzit
En el presente trabajo se desarrolló e implementó la automatización de un banco de calibración de medidores para gas tipo diafragma, rotativo y turbina. Para llevar a buen término el proyecto se identificaron las variables a medir de acuerdo al modelo matemático que rige este proceso de calibración. Una vez identificadas estas variables se realizó la selección de la instrumentación, teniendo como criterio de selección el aporte de cada instrumento a la incertidumbre total del banco de calibración. Simultáneamente se seleccionaron los actuadores necesarios para la operación automatizada del banco. La automatización se desarrolló utilizando controladores SNAP to se seleccionó el controlador, la tarjeta de montaje o RACK y los módulos de entrada-salida adecuados para el proceso, teniendo en cuenta las señales que entregan cada uno de los instrumentos y las que requirente los actuadores para su operación. Se desarrollaron las estrategias de control e interfaces de usuario (HMI) necesarias para el aseguramiento metrológico y la operación del banco de calibración. Adicionalmente se realizó la documentación de los instrumentos y actuadores del banco utilizando la norma ISA 5.1 e ISA 20. Como resultado final de este proyecto se cuenta con un banco automatizado para calibración medidores de gas tipo diafragma, rotativo y turbina. 1
Cálculo de la orientación del sistema ardulmu+ v3 mediante la implementación de una matriz de direcciones coseno (dcm)
(Universidad Industrial de Santander, 2014) Rodríguez Vásquez, Raul Humberto; Acevedo Picón, Alfredo Rafael
Con el presente trabajo de investigación se desea evaluar la funcionalidad de la tarjeta ArduIMU+ V3 como herramienta para el cálculo de los ángulos Tait-Bryan mediante los cuales se puede conocer la orientación de una aeronave no tripulada con respecto a un marco de referencia global. Para comenzar fue necesario consultar el manual de operación de la misma, adquirir la tarjeta, estudiar el software base de su configuración y realizar las pruebas básicas para lograr la calibración y respectiva compensación de cada uno de los sensores inmersos en el sistema, tales como el magnetómetro, el acelerómetro, el giroscopio y el sensor de temperatura. También se hizo necesario estudiar los procedimientos matemáticos para la obtención de los ángulos de navegación y el filtrado Kalman, además del desarrollo e implementación de las rutinas necesarias para la obtención de la orientación del dispositivo mediante los ángulos Tait-Bryan y su posterior filtrado con el cual se logra brindarle precisión a los ángulos obtenidos de la matriz. Para dar sustento a los resultados obtenidos, se hicieron diferentes pruebas individuales para cada uno de los ángulos arrojados y se dispusieron los respectivos diagramas de flujo, los resultados obtenidos, las conclusiones inferidas y las observaciones para futuros trabajos al final del documento.
Calentamiento por inducción electromagnética, desarrollo de prototipo
(Universidad Industrial de Santander, 2014) Reyes Tarazona, Camilo Andrés; Triana Nino, Jhon Jairo; Acevedo Picón, Alfredo Rafael; Barrero Pérez, Jaime Guillermo
El propósito del presente proyecto es diseñar y construir un puente convertidor de potencia que pueda utilizarse como fuente de tensión, para una carga resonante, la cual hace parte de un sistema de calentamiento por inducción electromagnética. En el desarrollo del proyecto se muestra que para lograr el aumento de la temperatura en una pieza determinada, es necesario introducir ésta al interior de un solenoide, el cual hace parte de una carga RLC serie conectada entre los terminales secundarios de un transformador reductor. Los terminales del primario están conectados a la salida de un puente convertidor de potencia de onda completa, diseñado para soportar tensiones y corrientes máximas alrededor de 500 V y 10 A, respectivamente. Debido a que la fuente de energía utilizada es la red eléctrica convencional, la cual entrega 110 V de AC a una frecuencia de 60 Hz, es necesario implementar un rectificador que entregue el nivel de DC adecuado al puente inversor. Para entender diversos conceptos se realizó una documentación, la cual se evidencia en el primer capítulo. En el segundo capítulo se describen las diferentes etapas implementadas en el desarrollo del proyecto, además de elementos adicionales como lo son las protecciones eléctricas, sensores, transformador de pulsos, controlador de compuerta, entre otros. En el tercer capítulo se ahonda en el tema de la conmutación del puente inversor y se define una estrategia de control teniendo en cuenta la búsqueda de un desfase cercano a cero entre la señal de corriente y la señal de tensión para lograr que la carga RLC opere en la frecuencia de resonancia y así lograr la mayor transferencia de energía. El cuarto capítulo evidencia el correcto funcionamiento del sistema y el último capítulo muestra las conclusiones y recomendaciones emitidas por los autores.
Diseño de la automatización y control de un sistema de ventilación natural forzada a partir de tubos enterrados para espacios interiores en el Edificio Eléctrica II
(Universidad Industrial de Santander, 2011) Orduz Lamus, Magda Johanna; Arias Duran, Cesar Augusto; Prieto Jimenez, Luis Fernando; Osma Pinto, German Alfonso; Acevedo Picón, Alfredo Rafael
Los pozos canadienses se basan en el uso de la energía térmica del subsuelo para adecuar la temperatura del aire, con el fin de ventilar edificaciones, para reducir así el consumo de energía eléctrica por el uso de equipos de climatización. El pozo canadiense es una estrategia financieramente atractiva por su menor inversión en comparación con un sistema de climatización convencional. Debe destacarse que el sistema es especialmente duradero y ecológico El propósito del diseño planteado en este trabajo, es realizar un análisis de las especificaciones técnicas necesarias para implementar un sistema de ventilación natural forzada en el edificio de Eléctrica II, con el fin de establecer los parámetros mínimos para su funcionamiento, adaptándolos al comportamiento climático de la ciudad de Bucaramanga. En primera instancia, se establecen las características técnicas del sistema, a partir de la aplicación de trabajos desarrollados en otros países. Luego se presenta la selección del protocolo de comunicaciones con base en la aplicación de la metodología AHP. Dentro del trabajo se enumeran también, los componentes necesarios para la automatización y control del sistema, considerando como criterios de selección el consumo de energía y el precio. Por ultimo se expone una interfaz hombre máquina desarrollada con el fin de automatizar y controlar el comportamiento de los elementos inmóticos, del sistema de ventilación natural forzada a partir de tubos enterrados.
Diseño de un módulo didáctico para la asignatura de instrumentación electrónica
(Universidad Industrial de Santander, 2011) Amorocho Suarez, Diego Andrés; Vera Peña, William; Acevedo Picón, Alfredo Rafael; Reyes Valdés, Jorge Andrés
En el presente trabajo se diseñó un módulo que permite hacer la medición de variables físicas como caudal, presión, nivel y temperatura de un proceso por medio de medidores de tipo industrial, los cuales, comunicados por medio de un controlador lógico programable, permitirán hacer control sobre dichas variables por medio del accionamiento de actuadores. Para llevar a término el diseño, se identificaron diferentes tecnologías utilizadas en la industria para la medición de cada una de las variables, teniendo en cuenta las características físicas del proceso. Seguido de esto, se analizaron los lazos de control necesarios para realizar acciones sobre el proceso, permitiendo con ello mantener algunas condiciones del proceso en un rango deseado. Posteriormente, se realizó la selección de los medidores y actuadores tipo industrial que permiten obtener las señales eléctricas de acuerdo a la variable medida y realizar acciones sobre el proceso. Para la selección de los medidores y actuadores, se analizaron los productos de marcas reconocidas mundialmente en el ámbito industrial como Siemens, Emerson, Endress and Hauser y Honeywell debido a que sus productos ofrecen excelente garantía, desempeño y tradición cumpliendo con los requerimientos de la industria. Teniendo la selección de los elementos de medición y actuadores, se realizó el diseño espacial del módulo, teniendo en cuenta la ubicación apropiada de los instrumentos. Por último, se muestran los esquemas técnicos apropiados como los diagramas de instrumentación y tuberías (P81D), numeración de los instrumentos, identificación de lazos y planimetría del módulo. Como resultado se entrega la ingeniería de detalle para la implementación de un módulo que permitirá acercar al estudiante al ámbito de la instrumentación y procesos industriales
Diseño e implementación de un control para la presión de descarga en el circuito de refrigeración de amoníaco de la Cervecería Bavaria S.A de Bucaramanga
(Universidad Industrial de Santander, 2011) Villamil Romero, Víctor Manuel; Acevedo Picón, Alfredo Rafael
Este proyecto busca diseñar e implementar una estrategia de control sobre el sistema de refrigeración por recirculación de amoniaco que se encuentra en la cervecería Bavaria de Bucaramanga, por medio del establecimiento de una referencia automática y dinámica para el control de la presión de descarga de los compresores del sistema, lo cual se realiza mediante el monitoreo de la temperatura de bulbo húmedo que permite determinar el rango de temperaturas en las cuales es posible condensar un fluido con el fin de aprovechar de la manera más eficiente la capacidad evaporativa del ambiente, y condensar a temperaturas mucho menores de las cuales se está condensando actualmente. Se realiza el planteamiento y montaje de la estrategia de control, desde la adquisición del equipo encargado de medir la temperatura de bulbo húmedo en el ambiente, convirtiendo dicha temperatura en una referencia de presión de amoniaco en el autómata, donde se realiza la programación en la interfaz de configuración Unity Pro XL, necesaria para que dichos valores se calculen y con ellos implementar una etapa de control en el autómata donde mediante un PID clásico se realice la variación de la velocidad de los variadores de frecuencia instalados en los motores de los condensadores evaporativos del sistema. Se realiza la adquisición de dos variadores de frecuencia y el respectivo montaje eléctrico en un tablero asignado para dicha finalidad, igualmente se implementa la estrategia en el sistema de la cervecería y se realiza la programación necesaria para acoplarlo en paralelo con el sistema que ya se encontraba funcionando. También se generan ciertas pautas de mantenimiento y operación para los operarios del sistema y para la cervecería que se tendrán en cuenta al momento de su utilización.
Diseño e implementación de un módulo de expansión de entradas digitales/analógicas para Controlador Lógico Programable con comunicación Modbus
(Universidad Industrial de Santander, 2024-05-14) Velasco Niño, Samir Andrés; Fuquen Gil, Andres Camilo; Barrero Pérez, Jaime Guillermo; Acevedo Picón, Alfredo Rafael; Boada Quijano, Carlos Arturo; Mier Martínez, Javier Enrique
El aumento de precios en tecnología, incluyendo los PLC, debido a factores como la escasez de semiconductores y la fluctuación de la moneda, presenta desafíos para la competitividad de las empresas colombianas. Con procesos de industrialización crecientes, es necesario monitorear y controlar un mayor número de variables físicas en los procesos industriales, lo cual implica un mayor número de conexiones con sensores, actuadores y dispositivos periféricos. Se hace entonces necesario ampliar la capacidad operativa de los PLC, con el fin de mantener la competitividad y mejorar la productividad de los procesos industriales. Es imperativo que Colombia fomente la innovación tecnológica y la industrialización nacional para reducir su dependencia de tecnologías importadas y fortalecer su autonomía tecnológica a largo plazo. Esta investigación busca evaluar la validez del diseño de una tarjeta electrónica que integra un PLC S7 1500 y un módulo con microcontrolador ESP32 de manera inalámbrica para ampliar las capacidades de entrada y salida de señales analógicas y digitales del PLC. Se evidencia en la investigación que este microcontrolador puede ser configurado en diferentes roles mediante el protocolo de comunicación Modbus TCP/IP, ya sea como cliente o servidor, de acuerdo con los requisitos y objetivos del usuario. Este hallazgo sugiere que la implementación de esta tarjeta electrónica proporciona flexibilidad y versatilidad en diversos contextos industriales, contribuyendo así a mejorar la eficiencia y la adaptabilidad de los sistemas de control.
Diseño e implementación de un transformador de potencia a alta frecuencia
(Universidad Industrial de Santander, 2012) Rincón Sánchez, Yesid Oswaldo; Barrero Pérez, Jaime Guillermo; Acevedo Picón, Alfredo Rafael
Un problema que se presenta en los sistemas industriales es el desarrollo del transformador utilizado en las etapas de conmutación de alimentación, que cada vez ofrecen mejor rendimiento energético con un peso y un volumen cada vez menores. En los últimos 15 años el volumen de las fuentes se ha reducido en un factor de al menos 8, y la eficiencia promedio ha crecido alrededor de un 20%, para colocarse por encima del 90%; estos cambios se han debido, principalmente, al aumento de la frecuencia de conmutación, que ha sido posible gracias al reemplazo de los transistores BJT de potencia por MOSFETs o IGBTs, y al uso de materiales magnéticos, principalmente ferritas, de mejores características a altas frecuencias. Una de las estrategias propuestas para disminuir las dimensiones de estos elementos magnéticos consiste en elevar la frecuencia de operación. Sin embargo, esto ocasiona nuevos problemas en el diseño, ya que aparecen fenómenos que deben ser tomados en cuenta en el diseño, como el efecto piel, proximidad, dispersión en el entrehierro, etc. En este trabajo se describe el diseño y construcción de un transformador de potencia a alta frecuencia para suministrar las necesidades de tensión y corriente requeridas para un sistema industrial. El propósito del transformador de potencia en fuentes de alimentación conmutadas es transferir energía eficiente y de forma instantánea a partir de una fuente eléctrica externa a una carga externa. En el desarrollo de este trabajo se compararon varios materiales a utilizar, tipos de ferritas, formas de núcleos, tamaños, tipos de bobinados, las topologías conocidas de transformadores y convertidores para seleccionar la más apropiada que cumpliera con los objetivos planteados para el diseño e implementación.
Evaluación costo-beneficio entre la implementación de instrumentación inalámbrica e instrumentación cableada para campo escuela colorado
(Universidad Industrial de Santander, 2012) Garrido Silva, Gianina; Diaz Serrano, Oscar Enrique; Gelvez Figueredo, Julio Augusto; Acevedo Picón, Alfredo Rafael
La instrumentación inalámbrica sensa variables del proceso de igual manera que lo hacen algunos de los instrumentos actuales, pero con la ventaja que las variables medidas son enviadas vía RF (Radiofrecuencia) eliminando el cableado del instrumento y los costos que con lleva en instalación, obras civiles y mantenimiento de ductos y canaletas para cada instrumento, además que su instalación se realiza de forma mas rápida. A pesar de las características mencionadas las cuales representan un argumento para la utilización de la tecnología inalámbrica en el entorno industrial, también hay que resaltar que esta tecnología ofrece ventajas frente a la instrumentación convencional que deben ser tenidas en cuenta en su diseño e implementación. En este documento se describen algunas características y especificaciones técnicas de la instrumentación inalámbrica. Se estudiaran los diferentes fabricantes que proveen esta tecnología y se seleccionara el que tenga un mayor soporte técnico y tecnológico a nivel industrial y se realiza la selección de la instrumentación que cumpla con las especificaciones requeridas para su diseño llevando a cabo la elaboración de la ingeniería de detalle del mismo. Se describen las ventajas y desventajas tanto de la instrumentación convencional como de la instrumentación inalámbrica. Finalmente, se elabora la relación costo beneficio entre ambas tecnologías para la implementación en un pozo de Campo Escuela Colorado.
Evaluación de la solución ardupilot mega 2.5 para la implementación de algoritmos de control en aeroplanos a escala ni tripulados (uav)
(Universidad Industrial de Santander, 2013) Sepúlveda Pena, Cesar Javier; Jaimes Sánchez, Leonardo Miguel; Acevedo Picón, Alfredo Rafael
En el presente documento se desea evaluar la funcionalidad de la tarjeta Ardupilot Mega 2.5 como piloto automático en modelos de aeronaves no tripuladas, siguiendo rutas predefinidas sobre el mapa establecido. Para ello fue necesario consultar el manual de operación de la misma, su compra, el estudio del software base de configuración y la obtención de un aeroplano a escala con capacidades de maniobrabilidad y vuelo manual. Las pruebas fueron hechas en campo abierto, utilizando el software proporcionado por la casa fabricante para asignar la ruta automática con variación de altura que debía seguir el aeromodelo. Considerando los trabajos futuros del proyecto general del cual hace parte el presente, financiado por la VIE-UIS y desarrollado por el grupo CEMOS de la UIS, se desarrollaron e implementaron algoritmos para el cálculo de los ángulos de navegación, utilizando los sensores inerciales de la tarjeta Ardupilot estudiada, tales como el magnetómetro, el giróscopo y el acelerómetro. Para este objeto, fue necesario establecer rutinas de inicialización y calibración de los sensores, así como el desarrolló de un algoritmo general que permitiera obtener una matriz de cosenos directores de la cual posteriormente, se calcularon los ángulos de Euler, verificando el orden de la matriz desarrollada.
Filtros activos de potencia : control de la tensión del bus de continua en convertidores tipo fuente de tensión
(Universidad Industrial de Santander, 2011) Viviescas Latorre, Cindy Carolina; Solano Rueda, Oscar Antonio; Mantilla Villalobos, Maria Alejandra; Acevedo Picón, Alfredo Rafael
En este trabajo se presenta una implementación en tiempo real de un filtro activo de potencia en conexión paralelo (SAPF- Shunt Active Power Filter). El sistema desarrollado está compuesto por dos etapas. La primera, implementada en la tarjeta de desarrollo dSPACE 1104, corresponde a un modelo digital del convertidor trifásico de tres ramas con condensador repartido (TLSC- Three-Leg Split-Capacitor). La segunda etapa, desarrollada en el procesador digital de señales TMS320F2812, consiste en el sistema de control para el modelo implementado en la primera etapa. El sistema está enfocado en el control de la tensión del lado de DC cuyo propósito es alcanzar y mantener una tensión de referencia en cada uno de los condensadores que conforman la topología mencionada con el propósito de garantizar la controlabilidad del filtro activo y el balance en la distribución de la tensión del lado de DC. Se analiza el desempeño del control frente a cargas que presentan distorsión armónica, desbalance y bajo factor de potencia. Tres técnicas de control de corriente para el convertidor de potencia son sometidas a un análisis comparativo aplicando el criterio del error cuadrático medio. Además el correcto funcionamiento del sistema se evalúa a través de comparación directa entre las formas de onda obtenidas en la implementación en tiempo real y las resultantes de simulaciones fuera de línea (offline) realizadas en Matlab/Simulink.
Implementación de una unidad de medición inercial (imu) en ardupilot 2.5
(Universidad Industrial de Santander, 2014) Bermúdez Márquez, Gabriela; Nino Diaz, Carlos Augusto; Acevedo Picón, Alfredo Rafael
En el presente proyecto se busca implementar una unidad de medición inercial (IMU) en el Ardupilot Mega 2.5, con información proveniente de los sensores de dicha tarjeta (giróscopo, magnetómetro, acelerómetro) además de un GPS, mediante el método de la matriz de cosenos directores (DCM). Se construirá un algoritmo el cual involucra un proceso de creación de una matriz que se elabora en base a los datos provenientes de los sensores en tiempo real. A partir de ésta matriz, llamada matriz DCM inicial, se realizarán una serie de correcciones y ortonormalizaciones en cada iteración. Éste procedimiento busca mantener la integridad de la matriz DCM, la cual es fuente primaria de información para conocer la posición de un objeto y núcleo principal de la teoría propuesta por Premerlani/Bizard. La fuente principal de información para construir la IMU es el giróscopo, es por esto que se acopla un controlador PI para corregir los datos provenientes del mismo. Además, empleando la información que se adquiere del acelerómetro se corrigen los elementos de la matriz que permiten hallar los ángulos roll-pitch. Del mismo modo el magnetómetro/GPS se usa para corregir los elementos de la matriz que permiten hallar el ángulo yaw. Por último se realizarán una serie de pruebas implementando un protocolo que verifique la confiabilidad de los datos obtenidos de la IMU.
Implementación del sistema de control de la cola de un helicóptero rc
(Universidad Industrial de Santander, 2011) Pinzón Gómez, Sergio Andrés; Jerez Torres, Ricardo; Acevedo Picón, Alfredo Rafael
Este proyecto busca diseñar e implementar de un sistema de control permita mantener la dirección hacia la cual debe estabilizarse la cola de un helicóptero de aeromodelismo en condiciones de vuelo estacionario por medio del manejo del ángulo de ataque de las palas de la hélice de cola, mediante el manejo de un micro servomotor. Para la realización de este proyecto, se retoma el trabajo de grado realizado por los estudiantes planta, y a través de este modelo diseñar un esquema de control digital que permita alcanzar la respuesta transitoria deseada. Al mismo tiempo, se estudia la física que envuelve a los helicópteros de radiocontrol, como a su vez las técnicas para su adecuado acondicionamiento previo al vuelo. Se realiza el diseño de un filtro de Kalman, con el fin de mejorar la calidad de la señal sensada, y con ello mejorar la respuesta del sistema. Adicionalmente se diseñó y construyó un circuito de control que cuenta con sensores inerciales de aceleración lineal y velocidad angular, el cual permite controlar vehículos de radiocontrol de seis o menos grados de libertad por medio de 6 señales PWM y comunicación con módulos externos mediante comunicación I2C. Finalmente se programa un controlador PD para realizar la estabilizacion del sistema en un intervalo de tiempo acotado con una respuesta transitoria con un bajo sobre-impulso.
Modelado y simulación del comportamiento del crudo al calentarse el tubo de conducción aprovechando el efecto joule : hornilla
(Universidad Industrial de Santander, 2014) Estevez Duarte, Hernando; Maldonado Quintero, Jorge Leonardo; Vargas Torres, Hermann Raul; Acevedo Picón, Alfredo Rafael
EL calentamiento eléctrico es una técnica de estimulación térmica en la que una corriente eléctrica se hace pasar a través de un elemento resistivo generando calor y transfiriéndolo al crudo. Es empleada en campos de petróleo pesado para reducir su viscosidad y facilitar su extracción. También se emplea en pozos con problemas de precipitación de parafinas, en el cual se necesita que la temperatura esté por encima del punto de cristalización. En este trabajo de investigación se desarrolla un modelo para determinar la temperatura del crudo, asumiendo que tiene una sola fase, en cualquier parte del tubing y que está siendo calentado por la hornilla, con lo cual se puede determinar la potencia que debe entregar la hornilla a el crudo para evitar que su temperatura descienda por debajo del punto de cristalización. Además se realiza una simulación térmica de la sección donde se acopla la hornilla, utilizando el programa PDETOOL de Matlab. Se presenta el funcionamiento y diseño de la hornilla, en donde se especifican las dimensiones, el tipo de material para su construcción fuente de alimentación y equipos necesarios para la inyección de corriente. Como caso de estudio se elige el pozo C25 de Campo Escuela Colorado, que a lo largo de su vida útil ha presentado problemas de precipitación y acumulación de parafinas, ocasionando la obstrucción y taponamiento de la tubería. Es para las características propias de este pozo, que se espera mejorar la movilidad del crudo en el proceso de extracción.
Modelado y simulación del tubo de conducción de credo ante el calentamiento por efecto joule
(Universidad Industrial de Santander, 2014) Chaparro Giglio Cobuzio, Sergio Nicolas; Vertel Sandoval, Wilson; Vargas Torres, Hermann Raul; Acevedo Picón, Alfredo Rafael
El presente trabajo de investigación expone el procedimiento para realizar el modelado y simulación de un sistema de calentamiento eléctrico resistivo de un pozo por inyección de corriente hasta el fondo del mismo. Este sistema tiene por objetivo incrementar la variación de temperatura en la tubería de producción () de un pozo petrolífero logrando la descomposición de cúmulos de parafina formados en las paredes de la tubería. Como parte del sistema se propone la utilización de la tubería misma como elemento generador de calor por disipación de energía eléctrica y un cable de retorno que se acople a la tubería para cerrar el circuito eléctrico. Con esto se logra aprovechar al máximo los elementos estructurales que hacen parte de un pozo de producción, ya que no se requiere introducir herramientas especiales ni instrumentos en el pozo para efectuar su calentamiento, excepto el cable de retorno que por las condiciones de trabajo es un cable electrosumergible con las mismas propiedades del cable que alimenta la bomba de extracción de crudo. Este incremento de temperatura facilita la movilidad del crudo en el ya que la viscosidad es fuertemente dependiente de la temperatura. En consecuencia, se espera que el trabajo del sistema de calentamiento del tubo de producción mejore el nivel de producción de un pozo, ya que la producción se ve limitada por la capacidad de las bombas de extracción y no por la capacidad real del pozo. 1
Propuesta de ingeniería básica en instrumentación en la estación recolectora del campo Colorado
(Universidad Industrial de Santander, 2014) Grimaldo Quintero, Omar; Villamizar Ruiz, Diego Armando; Acevedo Picón, Alfredo Rafael
El presente trabajo muestra una propuesta de ingeniería básica de la instrumentación en las facilidades de producción de la estación recolectora del campo colorado, para esto primero se realizó un levantamiento de campo de la instrumentación existente y sus rangos de operación en cada proceso realizado en la estación. En el proyecto se describen las etapas de todos los procesos que existen en las facilidades con el fin de mostrar los equipos, analizando los requerimientos de seguridad y control del proceso con el fin de justificar una inversión rentable. Se realizaron los diagramas de tubería e instrumentación de los procesos de la estación con el fin de evaluar su estado actual y proponer mejoras para un control seguro de las instalaciones mostrando confiabilidad y disminuyendo el riesgo de incendio o explosión. El trabajo de desarrolla basándose en el estándar API (Instituto americano de petróleo), ISA (sociedad internacional de automatización) y La NTC 2050 (Norma técnica colombina 2050). Se creó la matriz causa efecto que muestra los procesos más críticos de la estación relacionando los tag de cada área y su diagrama de tubería e instrumentación asociado al evento o alarma que se programó dentro del sistema de control de la instrumentación propuesta para mantener la operación de las válvulas y el sistema de bombeo con un variador de velocidad, estableciendo de esta manera los rangos de operación de la estación bajo los parámetros establecidos de cada proceso. El centro de control se conformó por un controlador lógico programable (PLC) con comunicación Ethernet, Profibus para la comunicación PA con la instrumentación, módulos de entradas y salidas analógicas y digitales para las alarmas y el proceso de quema de gas, con un sistema independiente para la detección de fuego y gas conformado por detectores con infrarrojo multiespectro aptos para áreas clasificadas.
Selección de la instrumentación teniendo en cuenta las variables eléctricas presentes en un pozo de campo escuela colorado
(Universidad Industrial de Santander, 2012) Millán Cárdenas, Harbey Alexander; Gutiérrez Delgado, Diego Fernando; Lara Álvarez, Julio Gabriel; Acevedo Picón, Alfredo Rafael
El Campo-Escuela Colorado es el resultado del convenio firmado entre ECOPETROL S.A. y la Universidad Industrial de Santander. La escuela de Ingenierías Eléctrica, Electrónica y Telecomunicaciones, como estamento de la Universidad, está vinculada al convenio con la realización de este proyecto de investigación. Con este convenio se busca desarrollar las aptitudes investigativas de los estudiantes en sus programas académicos incorporando un componente práctico, con un proceso de selección de material bibliográfico para dar solución a problemáticas presentes en Campo-Escuela Colorado. Se desarrolla una metodología a través de herramientas de hardware y software para adquirir el dinagrama de superficie a partir de la medición de la potencia eléctrica consumida por el motor de inducción instalado en una unidad de bombeo mecánico convencional, en donde no se tiene en cuenta el variador de velocidad dentro del proceso planteado. El proceso para determinar el dinagrama de superficie inicia con el sensado y adquisición de variables eléctricas instantáneas de entrada al motor de inducción en condiciones de estado dinámico y torque de carga dinámico. Con los valores de voltajes, corrientes de línea adquiridos, se determina la potencia eléctrica a la entrada del motor y el torque neto en la caja de engranajes de la unidad de bombeo. Posteriormente se determina la posición de la barra pulida y el factor de torque teniendo en cuenta dos modelos de la geometría dinámica del sistema de bombeo. Finalmente, se determina la fuerza y la posición en la barra pulida y teniendo estos se genera el dinagrama de superficie.
Validación experimental del modelo de dos ejes de un avión a escala
(Universidad Industrial de Santander, 2012) Vera Rozo, Edwin Jose; Alzate Castaño, Ricardo; Acevedo Picón, Alfredo Rafael
El presente proyecto de grado presenta un procedimiento para obtener experimentalmente los modelos de elevación y alabeo en un avión a escala de ala fija con 1.8 metros de envergadura. Inicialmente se realiza la configuración de los instrumentos necesarios para constituir un sistema inalámbrico de captura y transmisión de datos en tiempo de ejecución para un prototipo de pruebas en tierra que simula la dinámica del avión. Una vez ajustados los pasos del procedimiento experimental de identificación de los modelos, se procede a realizar pruebas sobre un aeromodelo con el cual fue posible obtener resultados satisfactorios principalmente ligados a las medidas de posición angular. Se obtienen una serie de rangos experimentales para la periodo de aplicación de las señales randomicas y el recorrido de los servos en el aeromodelo. Se verifica una necesidad para mejorar las medidas de velocidad angular en el movimiento del avión mediante un IMU (unidad de medición inercial) y la utilización del un filtro digital de Calman en el procesamiento

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