El problema
La falta de datos precisos sobre el caudal y la presión en una tubería conectada a una turbina impide evaluar adecuadamente su funcionamiento y detectar posibles problemas en el sistema hidráulico.
La meta:
Desarrollar un prototipo experimental de medición y almacenamiento de datos de sensores para registrar con precisión el caudal y la presión en la tubería. El objetivo es obtener información fiable en tiempo real para analizar y asegurar el funcionamiento óptimo de la turbina mediante la evaluación de su comportamiento hidráulico.
Mi rol: |
Público objetivo: |
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Ingeniera Electrónica del Departamento de Proyectos Fotovoltaicos |
Clientes, Ingenieros de Proyecto y Diseño, Ingenieros de Mantenimiento y Operaciones, Equipo de Calidad y Control de Procesos. |
Mis responsabilidades: |
Duración: |
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Identificación, Investigación, Evaluación, Desarrollo, Diseño, Planificación, Documentación y Presentación. |
Noviembre - Diciembre 2021 |
Objetivos Generales y Especificos
General
Desarrollar un prototipo experimental de medición y almacenamiento de datos de sensores para comprobar el funcionamiento de un sistema en donde se encuentra una turbina.
Específicos
- Diseñar y construir un prototipo que mida y almacene los datos de los sensores que se usaran para el proyecto.
- Programar respectivos menús para observar los datos obtenidos de los sensores durante la medición y pantallas de errores.
- Realizar pruebas para el funcionamiento del prototipo con su respectivo circuito y poder observar si funciona con las condiciones que se le presentan.
Variables a medir
Se han identificado las variables críticas para evaluar el desempeño de la turbina, siendo estas el caudal y la presión.
En el contexto de la dinámica de fluidos, el caudal se define como la cantidad de fluido que atraviesa una sección específica de un conducto (como una tubería, canal, río, entre otros) por unidad de tiempo. Por su parte, la presión se describe como la fuerza ejercida por un cuerpo (ya sea gaseoso, líquido o sólido) sobre la superficie con la que interactúa. La presión es una magnitud física, medida en pascales (Pa) de acuerdo con el Sistema Internacional de Unidades. Es importante destacar que la presión absoluta se determina sumando la presión atmosférica y la presión manométrica.
Sensores Investigados
Para este proyecto, se seleccionaron cuidadosamente los siguientes sensores: el caudalímetro ultrasónico con montaje en la pared, siendo el modelo FDT-25W de la marca Omega o el modelo TDS-100F de la marca Dalian; y el transductor de alta precisión para la medición de presión, ya sea el modelo PX409-050AV o el PX409-050A5V, ambos de la marca Omega.
Estos sensores fueron elegidos después de una evaluación exhaustiva de las condiciones actuales del sistema de la turbina, así como considerando las restricciones presupuestarias asociadas al proyecto.
Diseño del Circuito
El diseño del circuito fue concebido considerando las limitaciones presupuestarias, dado que esta propuesta se encuentra en fase inicial. Se incluyeron características de interfaz de usuario con menús interactivos para visualizar los datos directamente en el dispositivo. Además, se incorporó un registrador de datos (data logger) para almacenar la información localmente, junto con un módulo de procesamiento de datos que permite la transmisión de los mismos a través de Wi-Fi para su visualización en una página web.
El diseño también incluyó la implementación de códigos de error para identificar posibles problemas en el funcionamiento de la turbina, permitiendo su monitoreo remoto. Se tomaron en consideración las condiciones eléctricas en las que operarían tanto los sensores como los demás componentes del circuito, garantizando así un rendimiento óptimo y seguro.
Diseño Exterior del Dispositivo
El diseño exterior del dispositivo se caracteriza por su simplicidad y funcionalidad, facilitando la conexión y operación de los sensores. Incorpora una entrada para una memoria SD para el almacenamiento de datos, una pantalla que permite la visualización de menús interactivos y datos en tiempo real, así como LEDs indicadores que muestran el estado y funcionamiento de los sensores, además de la transmisión de datos.
Se han incorporado etiquetas informativas que detallan el manual de funcionamiento y advertencias pertinentes para el usuario, asegurando una operación segura y eficiente del dispositivo. Asimismo, se ha diseñado el dispositivo con la capacidad de ser montado de forma fija en la pared, proporcionando flexibilidad en su ubicación y facilitando su uso en entornos industriales o de instalaciones específicas.
Conclusiones y Recomendaciones
Durante la elaboración de esta propuesta, adquirí un profundo entendimiento de las necesidades específicas y detalladas del entorno donde se requieren este tipo de dispositivos. Este proceso me permitió identificar las variables críticas necesarias para evaluar con precisión el estado actual de la situación a medir. A partir de esta comprensión, pude seleccionar los sensores más adecuados considerando diversas condiciones, como las ambientales, presupuestarias y operativas. El diseño del circuito electrónico se delineó cuidadosamente según el comportamiento esperado, así como el diseño exterior del dispositivo se orientó hacia la intuición y simplicidad para facilitar su uso. Aunque este proyecto permaneció en fase de propuesta, si se hubieran considerado pasos adicionales, estos habrían incluido la mejora del circuito, la optimización del código de funcionamiento del dispositivo, la realización de pruebas exhaustivas para garantizar un rendimiento óptimo, la creación de un sitio web para visualizar los datos y la posibilidad de desarrollar una aplicación móvil para brindar acceso más práctico al funcionamiento del sistema a través de nuestro dispositivo.