Ingeniería Electrónica

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Construcción de un banco de prueba escalado para simular las condiciones en la cara de la formación de pozo, del campo escuela colorado
(Universidad Industrial de Santander, 2014) Hernández, Andrés Felipe; Suarez Abreo, Jose Ignacio; Meneses Flórez, Jorge Enrique; Acevedo, Alfredo Rafael
En el presente trabajo se diseñó y construyó un banco de pruebas con la capacidad de simular las condiciones ambientales en el fondo de pozo tales como temperatura, presión y caudal, se fundamentó con los criterios de x-bilidad y se estructuro con base a la metodología de trabajo de un sistema autónomo, con la finalidad de obtener una simulación confiable y un registro de las variables más relevante en el proceso. Se plasma en este documento el trabajo alcanzar el objetivo principal de este proyecto, donde fue necesario realizar un estudio en las condiciones de diseño para la simulación de las variables ambientales. En desarrollo de sistema que simula el caudal se consideró las cargas hidráulicas y las pérdidas de energía del fluido en la tubería para validar la selección de la motobomba. Al diseñar el sistema de calentamiento se consideraron las condiciones del crudo a alta temperatura lo que permitió la selección del material más eficiente para llevar a cabo el intercambio de calor; Con las condiciones, y los actuadores de simulación establecidos se realizó la selección de la sensorica necesaria para obtener los registros de las variables, los pre-actuadores que gestiona la operación de los lazos de control y PLC como controlador principal del proceso autómata. Junto a esto se observa la selección de la interface hombre máquina, los protocolos de comunicación que se establecen para la operación del banco de pruebas y el análisis de los lazos de control que dan vida a este proyecto
Diseno de un oscilador para radiofrecuencia, interado en tecnologia cmos
(Universidad Industrial de Santander, 2005) Prada Rojas, Jorge; Roa Fuentes, Elkim Felipe; Acevedo, Alfredo Rafael
Este trabajo es un aporte en la construcción de una experiencia localalrededor del diseño de circuitos integrados. El diseño de un oscilador para radiofrecuencia, motiva el estudio detallado de algunas particularidades que lo ubiquen dentrode un sistema de comunicaciones integrado como un oscilador controlado por voltaje(VCO: Voltage Controlled Oscillator). A partir de las relaciones entre variables de diseño, se percibe el impacto de la característica integrada del oscilador, involucrandola dependencia entre las dimensiones de los elementos con la aparición de fenómenosparásitos, cuyo impacto se busca mitigar. Particularmente, se verifica el notable impacto del inductor integrado en la definición del factor de calidad del circuito resonante, yasí, del desempeño del circuito. Una estrategia de diseño es propuesta, y se somete a las exigencias del estandarBluetooth (frecuencia 2.402 GHz a 2.483 GHz, ruido de fase -128 dBc/Hz a 3 MHz deoffset). El diseño realizado alcanza un ruido de fase de -128 dBc/Hz a 3 MHz de offset,con 22.33 mW de consumo de potencia. Adicionalmente, la posibilidad de integracióndel oscilador diseñado, mantiene presente el compromiso de considerar parámetros defabricación a lo largo de toda la tarea de diseño. Se aplican los parámetros de proceso de AMS (Austria Micro Systems) para tecnología CMOS de 0,35u4m. Se propone una disposición de los elementos atendiendocriterios para la reducción de mismatch, y se extrae el equivalente circuital del sistemaintegrado modelado, incluyendo las capacitancias parásitas debidas al proceso, arrojando -128 dBc/Hz a 3 MHz de offset de ruido de fase, con 30.25 mW de consumo depotencia.
Diseño de un sistema de control de cabeceo y alabeo de un vehículo aéreo no tripulado (uav)
(Universidad Industrial de Santander, 2010) Jauregui Uribe, Alejandra Lucia; Vianchada Estevez, Carlos Alberto; Acevedo, Alfredo Rafael; Ramon Suarez, Jorge Hernando
El Quadrotor se ha convertido en una popular plataforma para la investigación en vehículos aéreos no tripulados. Las razones son muchas; la simplicidad de su mantenimiento, su sencillo control por medio de la variación de la velocidad de cada rotor, y su capacidad de despegue y aterrizaje vertical son características deseables para una gran variedad de aplicaciones. Este trabajo presenta el proceso completo de desarrollo de un sistema de control de actitud en términos los ángulos de alabeo y cabeceo para asegurar la estabilidad de la plataforma, condición indispensable para todas las aplicaciones del Quadrotor. Tras hacer una breve revisión del estado del arte, se presentan en el Capítulo 2 los conceptos básicos necesarios para obtener el modelo dinámico completo de la plataforma y algunas consideraciones para conseguir el modelo de la planta a controlar. El proceso de modelado se apoya en los conceptos de matrices de rotación, y la ecuación de Coriolis. El Capítulo 3 describe el sistema, las variables asociadas a cada uno de los movimiento del Quadrotor, y los sensores inerciales que utiliza para hacer la realimentación del sistema de control. Una sustentación de las razones por la que se escogen los sensores con los que se trabajó se presenta en el Capítulo 4, así como una caracterización de los mismos, en cumplimiento a lo especificado en uno de los objetivos específicos del proyecto. Las técnicas de diseño de lugar de las raíces se utilizaron para desarrollar la estrategia de control que se describe en el Capítulo 5. Los elementos del Hardware se especifican en el Capítulo 6 y aquí mismo se presenta el algoritmo programado en un microcontrolador de 32 bits para la operación del controlador y la manipulación de los actuadores. Los resultados, conclusiones y recomendaciones para trabajos futuros se presentan en el Capítulo 7.
Diseño e implementación de un algoritmo de rutas para el vuelo de un quadrotor
(Universidad Industrial de Santander, 2013) Peñaloza Borras, Iván Darío; Jaimes Niño, Iván Mauricio; Acevedo, Alfredo Rafael; Ramon Suarez, Jorge Hernando
El presente trabajo consiste en diseñar e implementar un algoritmo para generar trayectorias en un vehículo aéreo de cuatro rotores, quadrotor, en base a información de posicionamiento global y la orientación de la estructura física. El propósito es tener una trayectoria aproximadamente en línea recta desde una coordenada geográfica inicial a una final, destino o setpoint. Inicialmente se estudia la rutina de movimientos adecuada para llevar a cabo las misiones aéreas o trayectoria, de esta forma, se decide que el desarrolló de la ruta la constituye dos tipos de movimientos: orientación y traslación. Luego se tiene un análisis del comportamiento rotacional del vehículo para determinar la orientación (Sección 4.4), esto es con el fin de determinar el rumbo de la aeronave y dirigirla al punto geográfico deseado de forma controlada. Adicionalmente, se tiene el cálculo de la distancia (Sección 4.3.1) para determinar la velocidad de avance en el movimiento de traslación y definir la llegada del vehículo a la coordenada final. El hardware utilizado se presenta en el capítulo 2 referente a las características de la aeronave, en el capítulo 5 se describe el circuito electrónico encargado de la adquisición de las señales e información, además se encarga de la generación de señales para las acciones de movimiento y monitoreo. Finalmente, se determinan los errores del sistema y la funcionalidad del algoritmo (Capítulo 6 y 7), se expone el comportamiento rotacional del vehículo y la precisión al llegar a la coordenada deseada.
Diseño e implementación de un rectificador trifásico totalmente controlado con factor de potencia mejorado basado en tecnología cmos y dsp
(Universidad Industrial de Santander, 2007) Rojas Espinoza, Fredy Alberto; Nieto Pieruccini, Carlos Alberto; Barrero Pérez, Jaime Gillermo; Acevedo, Alfredo Rafael
El objetivo de este proyecto es dotar a la escuela de Ingeniería Eléctrica, Electrónica y Telecomunicaciones de la Universidad Industrial de Santander, de un componente físico (hardware) que pueda utilizarse como complemento de las asignaturas Electrónica industrial, Electrónica de potencia, Tratamiento de señales, Sistemas de control y Sistemas digitales, titulado Diseño e implementación de un rectificador trifásico totalmente controlado con factor de potencia mejorado basado en tecnología CMOS y DSPﬂ. El proyecto comprende de las siguientes etapas: La primera de ellas es la etapa de mando conformada por el circuito de control (DSP) y el circuito de disparo (DRIVER) cuya función principal es la generación y adecuación de las señales de control de los interruptores (PWM), y la segunda es la etapa de potencia conformada por los dispositivos semiconductores de switcheo rápido que en este caso son Mosfet de potencia. El resultado es un dispositivo de fácil manejo y didáctico que permite rectificar una señal de alterna, implementando diferentes configuraciones tanto monofásicas como trifásicas, con distintos métodos de control en el mismo hardware, es decir se puede reprogramar y aplicarle cualquiera de las siguientes técnicas de control : control por variación del ángulo de retraso, control por variación del ángulo simétrico, control por variación del ángulo de extinción, control por modulación del ancho de pulso y finalmente control por modulación sinusoidal de ancho del pulso. Las anteriores características hacen del dispositivo una herramienta versátil y muy útil, tanto para estudiantes y profesores como para ingenieros en oficio, ya que va dirigida tanto a aplicaciones académicas como a industriales.
Diseño y construcción de un comunicador hart adecuado a un teléfono celular
(Universidad Industrial de Santander, 2009) Almeida Ortega, Cesar Augusto; Angulo Pineda, Jhon Alejandro; Acevedo, Alfredo Rafael
A través del desarrollo del presente trabajo de investigación se establecen los elementos necesarios para habilitar en un teléfono celular la función que permita la comunicación exitosa entre los dispositivos inteligentes transmisores de presión Honeywell ST3000. El diseño principal de hardware del sistema consta de tres etapas fundamentales. La primera etapa se refiere al envío y recepción Bluetooth. La segunda etapa hace referencia al procesamiento de datos y la tercera etapa al acondicionamiento Hart. En cuanto al diseño del software se requiere el manejo y visualización de los datos en el teléfono celular y el tratamiento referente al procesamiento de datos, función que cumple el dispositivo microcontrolador del sistema. La correcta comunicación con el elemento transmisor de presión ST3000, se logra al ajustar el sistema diseñado y adquirir los datos de identificación única del dispositivo inteligente. La visualización de los datos en el teléfono celular hace que los procesos tanto del hardware como del software desarrollado en Mobile Processing se complementen para ubicar una respuesta satisfactoria del sistema global. La transmisión / recepción Bluetooth se constituye como un canal que permite llevar a cabo la comunicación exitosa entre el dispositivo Hardware desarrollado y el teléfono celular. Finalmente se logra obtener un producto que en principio logra leer y comprender el protocolo Hart, ajustándose a todos sus requerimientos funcionales los cuales permiten el correcto desempeño del dispositivo implementado.
Generador electrónico de pulsos de voltaje para su aplicación en pruebas dinámicas sobre medios porosos
(Universidad Industrial de Santander, 2006) Galvis Castrellón, Jorge Leonardo; Acevedo, Alfredo Rafael; Carvajal Jimenez, Jenny Mabel
Este proyecto busca el desarrollo de un equipo capaz de emitir pulsos de tensión para la realización de pruebas acústicas en rocas. La propuesta del diseño y construcción de este generador nace de las limitaciones de operación observadas en los instrumentos con lo que se contaba en el Instituto Colombiano del Petróleo (ICP) para la ejecución de estas pruebas. Por tal motivo se sugirió la implementación de un equipo en el cual los parámetros de interés fueran ajustados por el usuario de acuerdo a las necesidades de la aplicación. El sistema propuesto es capaz de aplicar pulsos de tensión con controles independientes de amplitud y ancho de pulso en un rango de 100 a 350 V con una duración variable entre 1 y 5 s. Los niveles de tensión requeridos se obtienen gracias a la operación de un conversor DC-DC tipo Flyback, en el cual, la tensión de salida es función del ciclo útil de la señal PWM que controla su operación. En la implementación de esta fuente, se hace énfasis en el cálculo, diseño y construcción del transformador requerido. Posteriormente, se emplea un Mosfet de potencia, igualmente controlado por una señal PWM, como elemento conmutador de tal forma que la tensión generada por el Flyback sea aplicada de manera pulsante a la carga. A continuación, se presenta una unidad de control implementada a través de un microcontrolador; esta unidad genera las señales requeridas para la correcta operación de las demás etapas del sistema. Finalmente, se comparó la operación de los equipos generadores; logrando identificar una mejoría en las amplitudes de las ondas registradas de las pruebas acústicas al emplear el sistema desarrollado en este trabajo, lo cual repercute en una mayor confiabilidad en los cálculos que se desprenden de este tipo de pruebas.
Modernizacion de automatismos secuenciales relacionados con el tratamiento de ceniza en termopaipa
(Universidad Industrial de Santander, 2004) Diaz Vasquez, Albert Ferney; Valderrama Gutierrez, Freddy Fernando; Acevedo, Alfredo Rafael
Se desarrollaron simultáneamente dos proyectos en la Empresa de Energía de Boyacá (Termopaipa), en el primero se necesitaba independizar el control de la secuencia de golpe de los electrodos colectores en los precipitadores electrostáticos de las unidades II y III utilizando dos PLCs, ya que el control se encontraba implementado en un solo PLC, y en caso de fallo las dos unidades salían de funcionamiento, adicionalmente no existía documentación del correspondiente circuito de control. En el segundo proyecto se necesitaba implementar un nuevo circuito de control en lógica programada para gobernar el funcionamiento del descargador rotativo de ceniza, con el fin de reemplazar el control implementado en lógica cableada, aprovechando uno de los PLCs utilizados para los precipitadores. Revisando el funcionamiento de los sistemas encomendados y la guía de modos de marcha y parada GEMMA, se aprovechó el reemplazo de los controladores, para diseñar circuitos de control más robustos, los cuales incluyen funciones adicionales como parada de emergencia, modos de ajuste, modos de producción bajo fallos y alarmas. Estos circuitos de control se programaron usando metodología Grafcet, la cual facilita la depuración de programas y fue creada especialmente para automatismos secuénciales. Adicionalmente se diseñaron nuevos tableros de control correspondientes a las nuevas funcionalidades, y paneles de señalización para determinar el estado de los procesos en tiempo real. Finalmente se documentó todo el diseño con planos y manuales necesarios para el montaje y puesta en marcha del mismo. Se culminó satisfactoriamente el diseño de los automatismos y con base en lo anterior la empresa ha adquirido los equipos seleccionados por los autores de esta practica, y en este momento ha iniciado el montaje de los proyectos diseñados. Como aporte a la universidad, adicional al informe de la práctica, se desarrollo una guía para el desarrollo de proyectos de este tipo.

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