Desarrollo de un sistema didáctico de termofluidística controlado por medio de lógica programada

Abstract

Como respuesta a la necesidad de mejorar el campo técnico educativo en el control automático. Este proyecto se centra en el diseño y desarrollo de un sistema didáctico que simula un proceso de transferencia de calor en fluidos. El sistema tiene la expectativa de proveer a las personas estudiantes una experiencia cercana a lo que es la integración de sensores, actuadores y controladores de lógica programada. La configuración permite a la persona estudiante relacionarse con la automatización en el ámbito industrial, la transferencia de calor y los sistemas de control, apoyando el desarrollo de habilidades técnicas y conocimiento en esas áreas. Este proyecto se implementa en colaboración con el Laboratorio Delta de la Escuela de Ingeniería Electromecánica y se concentra en proveer una herramienta de educación práctica. El sistema se diseña para transferir calor por medio de módulos Peltier, los cuales pueden calentar y enfriar un fluido, según la corriente aplicada. Mediante sensores de temperatura y de flujo, se monitorea el comportamiento del sistema, mientras que dos bombas centrífugas hacen circular el fluido por todo el trayecto. La simulación se realizó en Matlab y su extensión Simulink, que permite modelar este tipo de sistemas antes de su implementación física. El sistema final demuestra la integración de los sistemas de automatización, entregando un sistema didáctico y flexible que se adapta a varios objetivos de aprendizaje. Este proyecto opera a una temperatura que va de 5 °C a 55 °C y se ofrece un control preciso de la transferencia de calor.

In response to the need for improving the technical education field in automatic control, this project focuses on the design and development of a didactic system that simulates a heat transfer process. The system aims to provide students with a real-world experience of the integration of sensors, actuators, and programmable logic controllers. This configuration allows students to engage with automation, heat transfer, and control systems, supporting their technical abilities and knowledge in these areas. This project is implemented in collaboration with the Laboratorio Delta of the Escuela de Ingeniería Electromecánica, focusing on providing a practical tool for education. The system is designed to transfer heat using Peltier modules, which can heat or cool a fluid, depending on the applied current. With temperature sensors and actuators, the system behavior is monitored, while two centrifugal pumps circulate the fluid throughout all the pipes. The simulation was made out in Matlab and an extension called Simulink, which allows the modeling of this type of systems, before physical implementation. The final system demonstrates the integration of automation systems, providing students with a flexible, didactic station that can be adapted for various learning objectives. This project operates at a temperature of 5°C to 55°C, offering precise control of the heat transfer system.