Diseño e implementación de dispositivo prototipo monitor de rectificadores con salida a sistema SCADA para aplicaciones en la industria

Rodríguez Torres, Helmut Alexis

Diseño e implementación de dispositivo prototipo monitor de rectificadores con salida a sistema SCADA para aplicaciones en la industria

dc.contributor.advisor	Amaya Palacio, José Alejandro
dc.contributor.author	Rodríguez Torres, Helmut Alexis
dc.contributor.evaluator	Castelblanco Rodríguez, Nelfor Samael
dc.contributor.evaluator	Mantilla Villalobos, María Alejandra
dc.date.accessioned	2022-04-08T14:04:19Z
dc.date.available	2022-04-08T14:04:19Z
dc.date.created	2022-04-01
dc.date.issued	2022-04-01
dc.description.abstract	En distintos sectores de la industria se necesitan rectificadores de alta eficiencia. Ejemplo de ello, son los sistemas de protección catódica donde el funcionamiento correcto del rectificador es de vital importancia para evitar la corrosión en el tubo (Loachamin Nasimba, 2019). Por consiguiente, es necesario que los rectificadores se encuentren en óptimas condiciones. Para dar solución a esta problemática se debe garantizar un monitoreo permanente al rectificador y así actuar ante cualquier eventualidad evitar daños mayores como la corrosión de la tubería. Dicho lo anterior el presente proyecto en modalidad de practica empresarial, propone el diseño e implementación de un dispositivo que se conecta a la salida del rectificador, toma la señal de rizado y extrae parámetros de frecuencia y amplitud con una salida en corriente continua en función de la frecuencia, con destino a un sistema SCADA. Para llevar a cabo se siguieron las siguientes pautas. Realizar simulaciones de rectificadores con daños y así tener una idea mas clara del problema.Diseñar las etapas analógicas para adaptar la señal con destino a un microcontrolador. Implementar un algoritmo para el procesamiento digital de la señal, con procedimientos matemáticos para encontrar las diferentes variables de rizado. Dentro esos procedimientos matemáticos, se encuentra la FFT la cual es usada para encontrar la frecuencia de rizado de una manera robusta. Generar una corriente analógica de 4 a 20 mA en función de la frecuencia, dicha actividad se ejecuto con una salida en tensión por el DAC del microcontrolador en función de la frecuencia esa tensión pasa por un circuito transductor de tensión-corriente. Posteriormente, a la etapa de diseño se ensambla en una PCB y en un empaque con el propósito de implementar la solución en la industria. Con el dispositivo completamente ensamblado se procede a hacer pruebas de desempeño donde se obtienen una ecuación de frecuencia en función de la corriente para ingresar al sistema SCADA adicionalmente a partir de la caracterización, se obtiene la variación de corriente en función de la frecuencia.
dc.description.abstractenglish	Multiple industry sectors require high eficiency rectifiers. For instance, cathodic protection against corrotion in pipelines by supervising the rectifier’s operative state, which allows to avoid damage on this important piece of infrastructure (Loachamin Nasimba, 2019). Therefor, there is a need to keep these restifiers in a optimal working condition. In order to solve the previously mention concern, a solution must maintain a constant superviosion of the rectifier’s output signal bringing the capability to take action on any event, thus avoiding further damage to the pipeline. Having said the above, this project in business practice mode, proposes the design and implementation of a device that connects to the rectifier output, takes the ripple signal and extracts frequency and amplitude parameters with a DC output level as a function of frequency, for an SCADA system. To achieve this, the following procedure was adopted.To carry out simulations of rectifiers emulating damage condition to consolidate the problem. the following step consists of the design of the analog stages for adapting the signal acording to the input of a microcontroller. Next step deals with the developtment of an algorithm for digital signal processing, including the mathematical procedures needed to extract different characteristics from the signal ripple. Within these mathematical procedures, the FFT is one of them and it is used to find the frequency of the ripple component of the signal in a robust way. the following step, takes care of the design of an analog current source with an output range of 4 to 20 mA as a function of frequency, this functionality was implemented by making used of the digital to analog converter (DAC) present in the microcontroller, the DAC outputs a voltage coresponding to a linear function dependeing on the frequency determined on the previous stage. In order to generate the desire current range, that voltage passes through a voltage-current transducer circuit. Subsequently, the design stage is assembled on a PCB and packaging for the purpose of implementing the solution in the industry. With the device completely assembled, performance tests are performed to obtain a frequency equation as a function of the current to enter the SCADA system. Additionally, from the characterization, the variation of current as a function of frequency is obtained.
dc.description.degreelevel	Pregrado
dc.description.degreename	Ingeniero Electrónico
dc.format.mimetype	application/pdf
dc.identifier.instname	Universidad Industrial de Santander
dc.identifier.reponame	Universidad Industrial de Santander
dc.identifier.repourl	https://noesis.uis.edu.co
dc.identifier.uri	https://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/9806
dc.language.iso	spa
dc.publisher	Universidad Industrial de Santander
dc.publisher.faculty	Facultad de Ingeníerias Fisicomecánicas
dc.publisher.program	Ingeniería Electrónica
dc.publisher.school	Escuela de Ingenierías Eléctrica, Electrónica y Telecomunicaciones
dc.rights	info:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.accessrights	info:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.coar	http://purl.org/coar/access_right/c_abf2
dc.rights.creativecommons	Atribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)
dc.rights.license	Attribution-NonCommercial 4.0 International (CC BY-NC 4.0)
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subject	Rectificador
dc.subject	tubos de protección catódica
dc.subject	FFT
dc.subject	SCADA
dc.subject.keyword	Fast Fourier Transform
dc.subject.keyword	SCADA System
dc.subject.keyword	Rectifiers
dc.subject.keyword	Catodic Protection
dc.title	Diseño e implementación de dispositivo prototipo monitor de rectificadores con salida a sistema SCADA para aplicaciones en la industria
dc.title.english	Design and implementation of a prototype device to monitor rectifiers with output to SCADA system for industrial applications
dc.type.coar	http://purl.org/coar/resource_type/c_7a1f
dc.type.hasversion	http://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcce
dc.type.local	Tesis/Trabajo de grado - Monografía - Pregrado
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