Proyecto Final Termodinamica.docx

PROYECTO DE INVESTIGACIÓN TERMODINAMICA

TEMA: SISTEMA AUTONOMO DE TEMPERATURA CURSO: TERMODINAMICA Sección: 6675 Apellidos y Nombres del estudiante:     

Espinoza Campos María M. Cancho Casas Juan Carlos Montero Quincho Williams Ojeda Caisahuana Gianella Trujillo Bustillos Christiam

N° Cel.:977760896 N° Cel.: 938830606 N° Cel.: 932743851 N° Cel.: 995230007 N° Cel.:941886139

Responsable del equipo de trabajo: Espinoza Campos María M.

N° Cel.:977760896

CODIGO: 71126468

Docente: WILFREDO VICTOR MORALES SANTIVAÑEZ Fecha de entrega: 5 DE JULIO DEL 2018 Horario: JUEVES (9:00PM – 10:30 PM)

HUANCAYO - PERÚ 2018

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PROYECTO DE INVESTIGACIÓN TERMODINAMICA

INDICE Introducción..................................................................................................3 CAPITULO I PLANTEAMIENTO DE LA INVESTIGACION 1.1.

Fundamentación del problema……………………………………....….4

1.2.

Formulación del problema……………………………………………….4 1.2.1. Problema general…………………………………………………4

1.3.

Objetivos de la investigación…………………………………………….4 1.3.1. Objetivo general…………………………………………………..4 1.3.2. Objetivo específico………………………………………………..4

1.4.

Justificación ……………………………………………………………….5

1.5.

Limitaciones del estudio………………………………………………….5

CAPITULO II MARCO TEORICO 2.1.

Antecedentes de la investigación………………………………………..6

2.2.

Bases teóricas de la investigación……………………………………….7

CAPITULO III METODO PRÁCTICO DE LA INVESTIGACION 3.1.

Propuestas y bocetos del diseño del prototipo elaborado…………....9

3.2.

Diseño definitivo……………………….…………………………………10

3.3.

Materiales usados ……………………………………………………….10

3.4.

Presupuesto y costo ……………………………………………………..11

3.5.

Resultados de la investigación…………………………………………..11 3.5.1. Diseño vs maqueta……………………………………………...…12 3.5.2. Inconvenientes presentados durante la investigación …………13 3.5.3. Resultados logrados……………………………………………..…13

CONCLUCIONES RECOMENDACIONES BIBLIOGRAFÍA .

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INTRODUCCIÓN

El presente informe llevara a cabo la realización de un sistema autónomo de temperatura, donde se observara los beneficios de este sistema para las personas, ya que la problemática en la cual basamos el trabajo es que en la ciudad de Huancayo existe un clima irregular que afecta el rendimiento de las personas en los diferentes ámbitos (estudio, trabajo, hogar, etc.).

Cualitativamente, la temperatura está asociada a la sensación de frío y calor. Sin embargo, para poder definir operacionalmente este concepto es necesario disponer de alguna propiedad termométrica. En la actualidad existen numerosos tipos de termómetros o sensores de temperatura que pueden ser usados para diferentes aplicaciones como en este trabajo que usaremos el sensor ML 35 que es un sensor de temperatura con una precisión calibrada de 1 °C.

En el experimento propuesto se busca poder tener una temperatura de ambiente constante para poder hacer las actividades con normalidad sin tener sueño o cansancio como son los efectos de la temperatura de 5° a menos y el estar sofocados son los efectos de una temperatura de 30° como máximo en los ambientes de la ciudad de Huancayo.

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El sistema mantiene de forma autónoma y controlada la temperatura de la habitación o cuarto establecido, de tal forma que puede aplicar o disipar calor en función a los parámetros establecidos.

CAPÍTULO I PLANTEAMIENTO DE LA INVESTIGACIÓN 1.1 Fundamentación del problema: Todas las personas (estudiantes, trabajadores, etc.) que habitan en la ciudad de Huancayo están expuestas a condiciones de bajas y altas temperaturas ya que esta zona presenta una temperatura irregular que condiciona negativamente en la salud de las personas.

1.2 Formulación del problema: 1.2.1 Problema General: Consecuencias negativas en la salud de la población Huancaína por la irregularidad de bajas y altas temperaturas.

1.3 Objetivos de la investigación. 1.3.1 Objetivo general: Controlar la temperatura de un cuarto (habitación), basada en un calefactor y un ventilador de forma autónoma. 1.3.2 Objetivos específicos (opcional: Diseñar un prototipo que se ajuste a las expectativas necesarias para el adecuado control de temperatura en un ambiente. Investigar los elementos necesarios para realizar el sistema de temperatura.

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1.4 Justificación: El sensor de temperatura es un dispositivo de seguridad que asume la supervisión continua de la temperatura. Nos brinda estabilidad para poder realizar las distintas actividades que el ser humano realizara.

Huancayo es una ciudad de la que se dice que su frío es terrible, esto no es cierto ya que comparado a ciudades como Lima en invierno por lo general no llega a tanto, Huancayo posee un clima templado, de día por lo general es puro sol el cual no es asfixiante como el clima de Lima y el frío tampoco traspasa paredes y abrigos, con estar algo abrigado es suficiente para no sentir frío. Bueno para ser más concretos la media anual de la temperatura máxima es de 23 grados centígrados y la mínima de 4 grados centígrados, a través de este sensor se modificara la temperatura de los ambientes. . 1.5 Limitaciones del estudio: 



El primer inconveniente del proyecto fue los materiales para la elaboración del prototipo (la madera) ya que no se pudo observar la temperatura por el interior de la habitación, entonces decidimos colocar el vidrio y ahí mejoro el proyecto ya que la medición de temperatura fue más visible y podíamos ver el cambio de calor a frio o de frio a calor y que este en temperatura estable. El segundo inconveniente fue el primer sensor que adquirimos con modulo integrado, lo cual no se adaptó a la programación del arduino, ya que esto incluye un valor estable de escritura de programación. Por lo que decidimos cambiar de sensor sin modulo esto nos favoreció en la programación y costo del proyecto.

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CAPÍTULO II MARCO TEÓRICO 2.1 Antecedentes de la investigación: Nestor, Q. (2001). La planta o sistema controlado consta de dos elementos actuadores, el calefactor (con el que aportamos calor al sistema) y el ventilador (con el que disipamos calor del sistema), además de dos sondas de temperatura que monitorizan continuamente la temperatura del bloque calefactor y la temperatura de planta, siendo esta última nuestro referente. El sistema, a partir de un valor de consigna programable de temperatura llevara a ese punto la temperatura real de planta, con la tolerancia adecuada previamente establecida, reaccionando ante posibles perturbaciones o cambios de consigna y haciendo uso de diferentes algoritmos de control. El resultado del proyecto es un sistema autónomo de temperatura, capaz de mantener de forma autónoma y precisa la temperatura entre los límites establecidos.

Perea J. (2016). Diseño De Un Sistema De Monitoreo. El presente proyecto se desarrolla en el ámbito de los sistemas empotrados (embebidos). Un sistema empotrado se define como un sistema de computación diseñado para realizar funciones específicas encapsuladas en un dispositivo electrónico. En la actualidad los avances tecnológicos han permitido reducir el tamaño de estos dispositivos y aumentar sus prestaciones, a la vez que se han reducido sus costes de fabricación.

Bécares, J. (2016). Control climático en Invernaderos .El proyecto nace de la necesidad de optimizar recursos y costes destinados al control y vigilancia en los procesos de control de temperatura. En cualquier proceso industrial o en el ámbito doméstico existen situaciones en la que se requiere un control preciso sobre alguna variable física (temperatura, humedad, iluminación, etc.) de forma autónoma y desatendida. Con él pretendemos sentar una base o punto de 6

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partida para resolver este y otros aspectos relacionados, ya que es fácilmente adaptable, configurable y ampliable. El sistema desarrollado mantiene de forma autónoma y controlada la temperatura de un entorno (planta) en el nivel establecido, de tal forma que puede aplicar calor o disiparlo en función de la necesidad puntual existente para conseguir sus objetivos.

2.2 Bases teóricas de la investigación: 2.2.1 Sistema autónomo: La automatización es un sistema donde se trasfieren tareas de producción, realizadas habitualmente por operadores humanos a un conjunto de elementos tecnológicos. Un

sistema

automatizado

consta

de

dos

partes

principales: -Parte de Mando -Parte Operativa

La Parte Operativa es la parte que actúa directamente sobre la máquina. Son los elementos que hacen que la máquina se mueva y realice la operación deseada. Los elementos que forman la parte operativa son los accionadores de las máquinas como motores, cilindros, compresores. Y los captadores como fotodiodos, finales de carrera. La Parte de Mando suele ser un autómata programable (tecnología programada), aunque hasta hace bien poco se utilizaban relés electromagnéticos, tarjetas electrónicas o módulos lógicos neumáticos (tecnología cableada). En un sistema de fabricación automatizado el autómata programable esta en el centro del sistema. Este debe ser capaz de comunicarse

con

todos

los

constituyentes

de

sistema

automatizado.

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2...2.2 Modulo arduino: Arduino es una plataforma de prototipos electrónica de código abierto (open-source) basada en hardware y software flexibles y fáciles de usar. Está pensado para artistas, diseñadores, como hobby. Arduino puede sentirel entorno mediante la recepción de entradas desde una variedad de sensores y puede afectar a su alrededor mediante el control de luces, motores y otros artefactos. 2.2.3 Calefactor y ventilador: El calefactor o estufa es un aparato, normalmente eléctrico, que proporciona a una estancia o recipiente un flujo rápido de aire caliente continuo mediante un radiador que genera una fuente de calor y un ventilador que calienta rápidamente el aire y lo transmite al lugar en que se encuentre. Aparato para ventilar o refrigerar un lugar impulsando aire a una presión moderada, generalmente mediante un motor que hace girar unas aspas. 2.2.4 Sensor LM35 El LM35 es un sensor de temperatura con una precisión calibrada de 1 °C. Su rango de medición abarca desde -55 °C hasta 150 °C. La salida es lineal y cada grado Celcius equivale a 10 mV, por lo tanto: 150 °C = 1500 mV.

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CAPÍTULO III MÉTODO PRÁCTICO DE LA INVESTIGACIÓN 3.1 Propuestas y bocetos del diseño de la maqueta: Propuestas: - Biohuerto. - Incubadora. - Temperatura constante. - Temperatura autónoma. Boceto:

Boceto del prototipo inicial de la propuesta

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3.2 Diseño Definitivo:

Diseño del prototipo definitivo y construido

3.3 Materiales usados: MATERIALES Arduino. Cables para Arduino. Cables. Sensor de temperatura LM35. Ventiladora 12V. Resistencia de nicrom. Leds. Madera MDF 3mm. LCD 16*2 Vidrio

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3.4 Presupuesto y Costos investidos: COSTOS MATERIALES

PRECIO (Nuevos soles)

Arduino

45.0

Cables para Arduino

5.0

Cables

5.0

Sensor de temperatura

6.0

Ventilador 12V

19.0

Resistencia de nicrom

15.0

Madera MDF 3mm

20.0

Leds

1.0

LCD 16*2

16.0

Vidrio

15.0

Total

147.0

3.5 Resultados de la investigación: 3.5.1 Diseño VS maqueta o producto elaborado o fabricado:

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LCD-16X2

LEDS.

VENTILADOR .

ARDUINO

CABLES.

CALEFACTOR .

SENSOR.

3.5.2 Inconvenientes presentados durante investigación: Tras la realización de proyecto la programación del arduino al detectar el sensor nos dio resultados negativos a consecuencia que el modulo comprado tiene características estables de temperatura, por lo cual optamos adquirir un sensor con las características favorables. 3.5.3 Resultados logrados, tiempo empleado en su fabricación y evidencias de proceso de elaboración o fabricación de la maqueta o prototipo:

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ANEXOS IMAGEN 1: Sensor de Temperatura LM35

IMAGEN 2: Multímetro

IMAGEN 3: Arduino UNO y placa impresa para el funcionamiento del

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IMAGEN 4: Conjunto de materiales a utilizar para el sistema autónomo de temperatura

IMAGEN 5: Armado de los componentes en protoboard

IMAGEN 6: simulación en protoboard y programación del sensor de temperatura

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CONCLUSIONES: Los sistemas de control de temperatura requieren un actuador y una realimentación, esto permite realizar cambios en la temperatura y conocer su valor a esto se le llama sensor donde se puede controlar los actuadores que adapten la temperatura requerida. RECOMENDACIONES: Se recomienda utilizar una tecnología de sensores de rango alto para evitar incompatibilidades.

BIBLIOGRAFÍA  Nestor, Q. (2001). Sistemas de Aire Acondicionado (1ra Edición). Buenos Aires – Argentina. Librería y Editorial Alsina.  Bécares, J. (2016). Control climático en Invernaderos. Tesis de Titulación en Ingeniería Técnica Telecomunicaciones Telemática, Universidad Oberta de Catalunya.  DÍAZ, J.R.; PÉREZ, J. 1994. Tecnología de invernaderos. Curso superior de especialización. Ed. Fundación para la Investigación Agraria en la Provincia de Almería (FIAPA). Almería. 352 pp.  Baldine E. 1986. Transmisión de calor y luz por materiales utilizados en el invernadero como cubierta, sombreado. USA. Irsia – Bruxelles.  Perea J. (2016). Diseño De Un Sistema De Monitoreo, Registro Y Control De Temperatura Y Humedad Para Un Cultivo De Invernadero. Tésis de Ingeniería Eléctrica, Universidad Tecnológica de Pereira, Pereira-Colombia

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