Diseño y simulación de un sistema SCADA para el control y monitoreo de reservorios de agua potable usando un algoritmo de control mediante una red inalambrica en Arequipa

En el inicio del siglo XXI, la sociedad de hoy se encuentra en una nueva etapa cono consecución del desarrollo industrial del siglo pasado, las exigencias que demanda este nuevo orden mundial, donde el conocimiento y la información son el motor de los avances científicos y tecnológicos, requiere de una base fundamental para la adopción global de dicho orden. La presente tesis nace a raíz de la identificación de los antecedentes de la problemática dentro de la empresa de saneamiento que abastece agua potable a la ciudad de Arequipa, donde existen reboses de agua en reservorios, tuberías de abastecimiento que revientan, exceso de presión, agua no facturada, etc., es decir, deficiencias importantes en la gestión del abastecimiento de agua a la ciudad, casi todo por falta de control y un adecuado monitoreo de los procesos. El actual proyecto de investigación, representa una solución a un problema ya definido en el ámbito de control de los reservorios de agua potable. Basado en la necesidad de confrontar la necesidad de soluciones ya planteadas en otras áreas e incluso implementadas y en funcionamiento con resultados positivos. Siendo así, que inicialmente se determina la problemática que desea solucionar planteando los objetivos que se quieren lograr y plasmar los alcances de la implementación del sistema automatizado propuesto. La metodología empleada es Empírico Analítica (cuantitativa) que por el tipo de investigación es Cuasi-experimental, por la finalidad se ubica como Investigación Aplicada y considerando los criterios para la investigación se puede decir dentro de la dimensión cronológica que es Descriptiva empleando como fuente para la elaboración recopilación de información documental y de campo. Posteriormente se expresa el desarrollo teórico y conceptual que sustenta el “por qué” del sistema propuesto y la lógica de su funcionamiento, es así, que se diseñan todos los programas donde se aplicarán los procedimientos necesarios para el buen desarrollo del software, resaltando la comunicación de campo hacia centro de control, la implementación de la lógica difusa como parte del procedimiento, la recepción de la información en tiempo real, la seguridad de los datos obtenidos dentro del procedimiento, por lo que, consecuentemente al diseño y puesta en marcha del proyecto se tiene que analizar la información recibida (Validación de Pruebas en Operación y Ejecución del Sistema Utilizando el HMI), los cuales permiten que la propuesta diseñada para el fin de la tesis sean los asertivos para una toma de decisiones correcta y ratificar con certeza que la operatividad del proyecto es adecuada. Finalmente, luego de haber presentado la propuesta para lograr implementar un sistema SCADA de control y monitoreo de reservorios de agua potable usando un algoritmo de control mediante una red inalámbrica, se obtienen las conclusiones que validan la implementación del presente proyecto y confirman que el simulador creado para dicho fin es muy acorde a la realidad aceptando circunstancias muy reales. PALABRAS CLAVES : SCADA, Supervision Control y Adquisicion de Datos, Logica Difusa, Redes Inalambricas Industriales, WirelessHart, Control Procesos, Automatizacion , Controlador Logico Programable, Reservorio de Agua.Tesi

Diseño de un sistema de aspersión autónomo para las vías de tránsito de maquinaria pesada en mina

La presente tesis describe cómo se va a diseñar un sistema de aspersión autónomo para las vías de las minas, el transporte de material se realiza las 24 horas, debido a esto en las vías se levanta polvo ocasionando que la visibilidad disminuya, que podría provocar algún accidente, con el presente proyecto se trata de mantener una visibilidad adecuada para que los camiones puedan transitar de forma normal. El primer capítulo, se menciona algunos trabajos relacionados con el presente trabajo, que nos ayudarán a entender y tener un conocimiento más amplio de la importancia del diseño, de las condiciones y mantenimiento de las vías de acarreo en las minas. En el segundo capítulo, se describe los fundamentos, planteamiento y la hipótesis del problema, también se dará a conocer los objetivos generales y objetivos específicos de la tesis. En el tercer capítulo, se aborda el marco teórico del proyecto, aquí se trata los temas fundamentales para el entendimiento del proyecto: la importancia del transporte de materia prima en las minas, el estado de las vías, sensores para recabar la información de un tramo de la vía, el sistema hidráulico a lo largo de las vías, las válvulas de control, el controlador lógico programable y por último el panel solar que brinda la energía eléctrica para el PLC y sensores. En el cuarto capítulo, se da a conocer el diseño del sistema de aspersión autónomo para las vías acarreo de las minas, en este capítulo se detalla el sistema hidráulico y sus sistemas de control mediante las válvulas, se realiza los cálculos para determinar la potencia del panel solar, se explica el programa del PLC y los sensores, el diagrama eléctrico del diseño y el funcionamiento del sistema de control. En el quinto capítulo, se dan a conocer las conclusiones y recomendaciones de la tesisTesi

Diseño y Construcción de un Sistema de Control Utilizando Motores Paso a Paso Aplicable a Sistemas de Ensamblaje y Selección de Manómetros.

Se realizó el diseño y construcción de un sistema de control utilizando motores paso a paso aplicable a sistemas de ensamblaje y selección de manómetros realizado en la Escuela de Ingeniería Electrónica en Control y Redes Industriales de la Escuela Superior Politécnica de Chimborazo. El sistema de control está diseñado, de manera que, realiza la tarea de ensamblar manómetros uniendo las tapas con las bases de los mismos obteniendo como resultado un producto elaborado final, posterior al ensamblaje realiza la eleccióna los manómetros, los cuales serán dispuestos en lugares de almacenamiento de acuerdo al color y tipo de material con el que están elaborados Para determinar la eficiencia del sistema de ensamblaje y selección, se hizo uso del método experimental mediante diversas pruebas que consisten en el aumento gradual de la velocidad del motor paso a paso para disminuir el tiempo de ensamblaje, y el método inductivo para determinar el dimensionamiento y selección de los componentes a partir del diseño en el software FluidSIM, se hizo uso de técnicas como Grafcet para el desarrollo del programa en el Controlador Lógico Programable (PLC). El sistema consta de un actuador lineal eléctrico el cual cambia el movimiento rotativo de un motor paso a paso en esplazamiento lineal y tiene 400mm de carrera o recorrido el cual funciona con una alimentación de 24 voltios de corriente continua, un cilindro neumático de 100 mm de carrera ubicado en el final del vástago del actuador lineal eléctrico, un mecanismo de succión(ventosa neumática) ubicado en el vástago del cilindro neumático encargado de tomar las tapas de los manómetros y unirlos con las bases de los mismos, finalizando así el ensamblaje, además está conformado por sensores los mismos que emiten señales eléctricas al controlador lógico programable(PLC), el cual descifra estas señales y a su vez ordena al controlador del actuador lineal realizar el movimiento que permita ubicarse en él espacio dispuesto para el almacenamiento de los manómetros ya sea por color o material, una vez depositado cada manómetro en su respectivo lugar reinicia el proceso, el sistema cuenta con un tablero de control mediante el cual se da inicio, detención y reinicio del proceso, paralelamente consta de un Interface Humano Maquina (HMI) desarrollado en LABview que permite realizar las mismas acciones que el tablero de control físico. El sistema de Ensamblaje y selección de manómetros nos permite realizar este proceso con un 100% de eficiencia determinado por las pruebas realizadas. Concluimos que el actuador lineal brinda gran precisión y velocidad al realizar los movimientos por lo cual este dispositivo puede ser empleado en procesos críticos. Se recomienda disponer de elementos de protección eléctrica debido a que los elementos son sensibles a cambios bruscos de corriente y a su alto costo.Analysis and construction of a control system was carrier out using step by step applicable to assembly systems and selection of engine gauges at School of Electronic Engineering in Industrial Control Networks Polytechnic School of Chimborazo. The control system is designed to assemble gauges joining the tops whit the bases thereof, resulting in a subsequent final processed product, the assembly selection gauges which will be stored according to color (red, black) is perfomed and one type of material (aluminium, plastic) with which they are made. The experimental method was used by various tests consisting of gradual increase in speed step to reduce engine assembly time, and the inductive method to determine sizing and selection, to determine the efficiency of the assembly and selection, components from de FluidSIM software desing, the grafcet technique for program development in the Programmable Logic Control (PLC) was used. The system consists of an electric linear actuator which changes the rotary motion of a stepper in linear displacement and has 400mm of race or tour, this engine with a supply voltage of 24 volts DC, a pneumatic cylinder 100 mm race located at the end of the electric linear actuator rod, a suction device (pneumatic suction) on the rod of the pneumatic cylinder responsible for making caps gauges and unie with the bases thereof, this completing the assembly, as well consits of sensors the same emitting electrical signals to the programmable logic controller (PLC), which decodes these signals and instrucst the controller linear actuator movement allowing placed in the space provided for storing gauges selected by color or material at the end of the deposit of each gauge in their respective places the process is restarted, the system has a control panel trough wich gives, start, stop and restart process paraellel consists of a Human Machine Interface (HMI) developed LabVIEW software that can perform the same actions as the physical control panel. Assembly system and selection of gauges allows us to make this process with 99% efficiency determined by the tests carried out. It is concluded that the linear actuator provides high accuary and speed when perfoming movements so this device can be used in industrial processes that require these qualities. Based on the research we recommend the computer user have adequate electrical protection elements, to prevent equipment damage

Sistema de control y alimentación para un robot ápodo modular e hiper redundante

En este trabajo se estudian las tecnologías necesarias para el desarrollo de un robot ápodo modular destinado a la exploración de entornos cilíndricos (en especial el intestino grueso) mediante actuadores basados en polímeros electroactivos. Se ha planteado la instrumentación necesaria para este robot, incluyendo un sistema de visión estereoscópica, giroscopio, sensores de fuerza lateral y temperatura y humedad.Departamento de Ciencias de los Materiales e Ingeniería Metalúrgica, Expresión Gráfica en la Ingeniería, Ingeniería Cartográfica, Geodesia y Fotogrametría, Ingeniería Mecánica e Ingeniería de los Procesos de FabricaciónGrado en Ingeniería en Electrónica Industrial y Automátic

Metodología de detección de óxido residual en superficies de acero inoxidable mediante visión por computador

La presente tesis doctoral es una investigación que propone una alternativa basada en visión por computador a la detección, por parte de un operador humano, de un defecto superficial denominado óxido residual que puede producirse durante el procesamiento de bobinas de acero inoxidable en una línea de recocido y decapado de la industria siderúrgica. Se trata de un defecto cuya eliminación incompleta puede producir problemas operativos durante el procesamiento posterior que va a sufrir la bobina (laminación en frío, recocido final, revestimiento, tintado especial, etc.) afectando claramente a la calidad superficial del producto final. La tesis tiene dos objetivos fundamentales. Un primer objetivo que consiste en la elaboración de una metodología para la detección de óxido residual en superficies de acero inoxidable basada en visión por computador que cumple con una serie de requisitos: detecta el defecto sobre superficies en movimiento de manera fiable, robusta y eficiente, considera una amplia variedad de tipos de acero y acabados superficiales, cuantifica la cantidad de defecto existente sobre la superficie y lo clasifica dimensionalmente y, finalmente, es viable para su aplicación en un entorno industrial agresivo. Un segundo objetivo complementario donde se construye e implanta un sistema de inspección visual automatizado para la detección y clasificación de defectos de óxido residual basado en la metodología previamente elaborada y que permite la obtención de los datos necesarios para su validación. En la memoria de tesis se realiza un estudio del arte sobre detección y clasificación de defectos en la producción de acero y otro, más específico, sobre sistemas para la detección de óxido residual en superficies de acero. El proceso de adquisición de imágenes integra un nuevo sistema de iluminación difusa estroboscópica para inspección de superficies en movimiento que ilumina de forma homogénea la superficie de inspección y evita la formación de sombras provocadas por la topografía de la superficie del material. La estrategia de procesamiento de imágenes para la detección y clasificación dimensional de manchas de defecto integra una nueva técnica de segmentación basada en la umbralización automática del histograma a partir de conocimiento empírico. Para ello, se crea una base de conocimiento constituida por índices estadísticos descriptivos extraídos de una población de imágenes previamente caracterizadas por un experto. Sobre esta base de conocimiento, se construye un modelo matemático empírico basado en una red neuronal que permite establecer un rango de búsqueda del umbral de binarización final. La complejidad del sistema de inspección se reduce mediante una inspección automatizada basada en un muestreo aleatorio simple de la superficie de acero que agiliza la adquisición y el tratamiento de datos. El diseño de la arquitectura de adquisición y procesamiento de imagen, el accionamiento de los movimientos del sistema de inspección visual automatizado y la técnica de inspección basada en muestreo aleatorio han dado lugar a una patente internacional reconocida en varios países

Optimización del múltiplo solar para centrales eléctricas termosolares con colectores cilindro-parabólicos

El estudio que hemos realizado en este trabajo de fin de grado se centra en la optimización del múltiplo solar en centrales solares termoeléctricas con colectores cilindro-parabólicos. Para este estudio como veremos más adelante hemos tenido en cuenta una serie de suposiciones o hipótesis a partir de las cuáles desarrollar la investigación. Como por ejemplo la utilización de aceite como fluido de transferencia de calor o no tener en cuenta ningún combustible fósil, es decir no habrá hibridación, como apoyo durante los periodos de no irradiación. Aunque normalmente este tipo de centrales posean un sistema de almacenamiento para poder mantener así el rendimiento del bloque de potencia durante periodos de no insolación nuestro estudio se enfocará a una planta que no disponga de tales sistemas de almacenamiento para lo cual determinar un tamaño de campo solar adecuado con respecto a la potencia nominal eléctrica es esencial. En primer lugar hemos analizado a nivel global y teórico la situación de las energías renovables y el mercado energético en el mundo y concretamente en España. Por otro lado se ha descrito de manera concisa en qué consisten las centrales termosolares CCP (colectores cilindro-parabólicos). El estudio se ha llevado a cabo con el Software SAM (System Advisor Model), creado por National Renewable Energy Laboratory. Se ha descrito de manera minuciosa los pasos seguidos con este programa, los parámetros establecidos y su descripción así como los cálculos para llegar a ellos. Dichos cálculos incluyen la eficiencia del ciclo de vapor, las pérdidas de calor en el receptor, la irradiación solar, etc. Por último se plantean los resultados obtenidos mediante análisis paramétrico en SAM obteniendo así la dimensión óptima de la central, siendo el múltiplo solar, que ya explicaremos durante el estudio, el valor clave mediante el cual hemos llegado a ese razonamiento. Por último y para hacer una comparativa de diversos casos hemos realizado un último capítulo en el que hemos variado ciertos parámetros para ver como influiría en el valor del múltiplo solar así como en los valores de LCOE (coste nivelado de energía). Este último concepto es fundamental en el análisis de rentabilidad de una central.The study that we have done in this end-of-grade work focuses on the optimization of the solar multiple in solar thermoelectric solar panels with parabolic trough collectors. For this study, as we shall see below, we have taken into account a number of assumptions or hypotheses from the research. As for example the use of oil as heat transfer fluid or not taking into account any fossil fuel, ie there will be no hybridization, as a support during periods of non-irradiation. However, this type of power station has a storage system for the power to maintain the performance of the power block during periods of non-insolation. Our study will focus on a plant that does not have storage systems for which to determine a field size solar power with respect to rated electrical power is essential. Firstly we have analyzed a global and theoretical level the situation of renewable energies and the energy market in the world and specifically in Spain. On the other hand has been described in a concise way in what consist of CCP (parabolic-cylinder collectors) thermosolar plants. The study was carried out with the SAM Software (System Advisor Model), created by the National Laboratory of Renewable Energies. The steps followed with this program, the set parameters and their description as well as the calculations to reach them have been described in detail. Calculations include steam cycle efficiency, heat losses in the receiver, solar irradiation, etc. Finally, the results obtained by parametric analysis in SAM are presented, thus obtaining the optimum size of the plant, being the solar multiple, which we have already explained during the study, the key value during which we have arrived at this reasoning. Finally and to make a comparison of several cases we have made a last chapter in which we have varied parameters to see how to influence the value of the solar multiple as well as the LCOE values. This last concept is fundamental in the analysis of profitability of a plant.Ingeniería Mecánic

Desarrollo de sistema biométrico de obtención y clasificación de datos de miembro inferior derecho

Tesis (Ingeniero en Automatización y Robótica)El ser humano con el desarrollo de su vida normal diaria está expuesto a un sinfín de factores que provocan el desgaste de nuestro cuerpo, específicamente las articulaciones son las que más sufren debido a su mecánica y disposición anatómica. Enfocándonos en las articulaciones de los miembros inferiores encontramos los tobillos y las rodillas, articulaciones las cuales se exponen al deterioro cotidiano dado que se encargan de sostener todo nuestro peso corporal. En específico la rodilla es considerada la articulación estructural más compleja y delicada del cuerpo, ya que se expone diariamente a sufrir lesiones de distintos grados como por ejemplo son la tendinitis, bursitis pre rotuliana, lesiones meniscales y disfunciones patelo-femorales .Por otra parte también existen accidentes en el sistema nervioso que pueden alterar nuestro estado y provocar efectos secundarios que impidan la movilidad normal de la extremidad, como lo son los accidentes cerebro vasculares (ACV) o alteraciones del sistema propioceptivo, pueden generar atrofia muscular parcial o total si no son tratadas a tiempo. Es por esto que en la actualidad se han diseñado una variedad de dispositivos que permiten reducir estos problemas mediante terapias y ejercicios guiados por un profesional, en el ámbito de la robótica los dispositivos más utilizados para este tipo de problemáticas son los exoesqueletos u ortesis robóticas, las cuales se encargan de rehabilitar, reemplazar e incluso aumentar las capacidades físicas de quienes las utilizan. Este tipo de sistemas se utilizan con el fin de reducir el esfuerzo físico del profesional que realiza la terapia tanto como para el paciente, dado a que el esfuerzo se transfiere mayoritariamente al dispositivo, esto permite hacer una mayor cantidad de repeticiones de los ejercicios y como resultado se mejora considerablemente la eficiencia de la recuperación del usuario, dado que también el sistema proporciona información suficiente sobre el progreso y estado actual del paciente. Por otro lado el diseño de sistemas similares con el fin de aumentar las potencialidades físicas de quien los utiliza, mayoritariamente son proyectos industriales y militares que permiten al usuario aumentar su fuerza por medio de actuadores potentes, que le permitiría hacer desplazamiento con objetos de alto peso reduciendo el esfuerzo de quien lo utiliza, pero estos sistemas no están al alcance de cualquier persona por ámbitos económicos. Dado también que la mayoría de estos dispositivos aún se encuentran en desarrollo, solo existen pocos mecanismos comercialmente presentados en la actualidad

Sistema experto para el diagnóstico de enfermedades respiratorias en el Hospital Central de la Policía Nacional del Perú Luis N. Sáenz

El objetivo principal del presente trabajo es crear un sistema experto para el diagnóstico de enfermedades respiratorias, el cual será utilizado inicialmente en el Área de Neumología del Hospital Central PNP Luis N. Sáenz; permitiendo con ello atender de manera inmediata las inquietudes de los pacientes. El principal problema que afronta la institución es la carencia de personal médico especializado en el rubro de neumología, para atender a más de 500 pacientes al día, tal situación se complica aún más por la carencia de un sistema informático para el apoyo del diagnóstico. El presente trabajo de investigación se realiza con la finalidad de aminorar los tiempos de respuesta del diagnóstico de las enfermedades respiratorias; debido a la afluencia de pacientes los médicos no se dan abasto en la atención, demorando en analizar los síntomas, por lo tanto, el tiempo de consulta es mayor; como consecuencia la atención es más prolongada de lo esperado, generando la reducción de pacientes a atender. En el área de neumología debido al clima, la cantidad de incidentes va en aumento, a ello se suma la contaminación ambiental, y el poco personal especializado para la atención. Al implementar un sistema experto, para la toma de decisiones en el diagnostico respiratorio, facilita a la institución a atender más pacientes. Registrando de manera sistemática y ordena la información e historial del atendido; el cual será útil para el siguiente chequeo. Este sistema ayudara a descongestionar, la elevada concurrencia de pacientes; a su vez controlar los procesos de los servicios de dicha área y aumentar la calidad de pacientes atendidos.The main objective of the present work is to create an expert system for the diagnosis of respiratory diseases, which will be initially used in Pneumology Area of PNP Central Hospital Luis N. Saenz; Thus, allowing immediate attention to the patients' concerns. The main problem facing the institution is the lack of specialized medical personnel in the field of pulmonology, to attend more than 500 patients per day, such situation is further complicated by the lack of a computer system to support the diagnosis. The present investigation is carried out with the aim of reducing the response times of the diagnosis of respiratory diseases; Due to the influx of patients, the doctors do not give enough attention, delaying the analysis of the symptoms, therefore, the consultation time is greater; Therefore, the attention is more prolonged than expected, generating the reduction of patients to attend. In pneumology due to the climate, the number of incidents is increasing, to that is added the environmental contamination, and the little specialized personnel for the attention. By implementing an expert system for decision making in the respiratory diagnosis, it facilitates the institution to attend more patients. Systematically registering and ordering the information and history of the attendee; Which will be useful for the next check. This system will help to decongest, the high number of patients; In turn control the processes of the services of said area and increase the quality of patients cared for

(el caso del Macizo de Caroig)

Se estudian los regímenes selvícolas más adecuados para la utilización energética y maderable de las masas de pino carrasco (Pinus halepensis) del Macizo del Caroig, partiendo de los datos de un inventario LIDAR y de una revision bibliográfica amplia sobre la especie. Se proporcionan datos sobre los sistemas de aprovechamiento más adecuados, sus rendimientos y costes estimados para los distintos tipos de masas forestales inventariadas, se estudia la influencia de esos tratamientos sobre el riesgo de incendios forestales y se recomiendan prácticas para reducir su incidencia y gravedad a través de selvicultura preventiva e infraestructuras de defensa optimizadas mediante algoritmos basados en lógica fuzzy. Se proporcionan también datos sobre transformación energética y características de los combustibles

Análisis de colectores solares de media temperatura

Inspirándose en trabajos anteriores desarrollados por la Agencia Internacional de la Energía, que determinan las necesidades de calor de proceso en la industria y el potencial de aplicación de la energía solar de concentración, este informe realiza un estudio del estado actual de los sistemas solares de media temperatura, y sus aplicaciones potenciales en diferentes sectores industriales y sector servicios, conectados a la red o en aplicaciones distribuidas. Se realiza un análisis de los mercados solares de pequeña escala, y se comparan con aquellos donde dominan captadores solares de gran tamaño, especialmente diseñados para el sector termoeléctrico. Por otra parte, este informe analiza los distintos tipos de módulos solares de media temperatura, y las soluciones técnicas aplicadas en cada uno de ellos, para posteriormente realizar una valoración comparativa de las distintas tecnologías de concentración. Se describe el modelado óptico y térmico de estos sistemas, y se investigan aspectos como los nuevos diseños de espejos finos de primera superficie, basados en múltiples películas de polímeros ligeros y revestimientos de plata, aluminio y óxidos reflectantes. Igualmente, se investigan los nuevos desarrollos de estructuras específicamente diseñadas para módulos de pequeño tamaño, las cuales deben ser simples, ligeras y baratas, para que estos sistemas puedan ser competitivos frente a otros tipos de fuentes de energía. Se abordan otros aspectos, como los recubrimientos selectivos, los sistemas de seguimiento y los requerimientos de instalación. Finalmente se realiza un análisis de la productividad de estos sistemas y del coste de cada tipo de módulo solar.Inspired by previous work carried out by the International Energy Agency (IEA), which determined the needs of process heat in industry and the potential application of solar energy concentration, this report makes a study of the current state of solar systems of medium temperature, and its potential applications in various industries and service sector, for on-grid or off-grid applications. An analysis of small scale solar markets is performed, and compared with those on which large solar collectors dominate, specially designed for the thermoelectric sector. Moreover, this report analyzes the different types of solar modules medium temperature (CSP), and technical solutions applied in each one, in order to make a comparative assessment of the various solar concentration technologies. An optical and thermal modeling of such systems are described, and aspects such as new designs of first surface thin mirrors, based on multiple lightweight polymer films and reflective silvered or aluminized coatings, and reflective and protective oxides front films are also investigated. Similarly, this research focuses on new developments of structures specifically designed for small modules, which should be simple, light and cheap, so that these systems could be competitive with other energy sources. Other aspects, such as selective coatings, tracking systems and installation requirements are addressed as well. Finally, an analysis of the thermal efficiency of these systems and the cost of each type of solar module has been made.Ingeniería Industria