Gestión de ensayos con autómatas

Ahora es posible controlar ensayos de forma remota por medio de la interconexión de autómatas y otros equipos de control como variadores de velocidad.

La mayor parte de equipos industriales disponen de diferentes módulos de comunicaciones (ModBUS, Ethernet, etc.) que permiten que su control sea realizado desde otro equipo remoto.

Uno de los protocolos más habituales en la industria es el protocolo ModBUS, que posibilita la conexión (comunicación) de diversos equipos de campo en sistemas de automatización. De este modo, la interconexión de los equipo se hace con un bus simple (en el caso de ModBUS serie simplemente se necesitan tres hilos).

En el laboratorio de Máquinas Eléctricas de la Escuela de Ingenierías Industriales de la Universidad de Valladolid disponemos de equipos (aparatos de medida, autómatas, variadores, etc.) con comunicación ModBUS que nos permite realizar de forma automática los distintos ensayos de las Máquinas y Circuitos Eléctricos, controlar el ensayo y obtener las lecturas desde un computador. Una vez adquiridas las medidas, se almacenan de manera automática, con lo que se puede reproducir en cualquier momento el ensayo. Por otra parte, estas lecturas pueden ser tratadas, y mediante fórmulas podemos calcular otras magnitudes o parámetros. También se representan de manera automática las curvas características a partir de los datos almacenados.

Hemos modificado el software gratuito (Medidas Eléctricas) para que nos permita su conexión con autómatas con lo que conseguimos controlar (medir, conectar y desconectar) los ensayos de laboratorio e interconectar con aparatos de medida con protocolo de comunicaciones ModBUS disponible de forma gratuita en Gestión de ensayos eléctricos. El uso de este software es para las Prácticas de Laboratorio de las distintas asignaturas, una vez realizado en ensayo, se genera un nuevo fichero con las lecturas obtenidas, y los alumnos pueden disponer de las mismas incorporando el citado fichero al software que deberán tener instalado en su computadora. De esta manera es más sencillo la realización de informes. Este software es totalmente configurable con lo que con un solo programa podemos realizar todos los ensayos. Es más, es posible añadir nuevos ensayos sin modificar el software.

Como en el caso del programa de medidas eléctricas, el control también lo podemos hacer sobre Ethernet, con lo que ya no es necesario que el equipo de control esté en el mismo recinto que los equipos del laboratorio. Ahora podemos hacerlos ensayos de forma remota, por ejemplo, desde un aula podemos acceder a los datos de los ensayos del laboratorio, o cualquier alumno puede obtener las medidas de los ensayos reales, sin más que disponer del software comentado. Para seguir utilizando los equipos ModBUS serie hemos adquirido conversores de puerto serie a Ethernet.

Con las comunicaciones Ethernet y usando la red de Internet, el acceso a los equipos de medida lo podemos hacer desde cualquier parte del mundo. Incluso varios usuarios de manera simultánea pueden estar adquiriendo las medidas de forma remota.

Si bien en nuestro laboratorio todas las medidas son de tipo eléctrico (tensiones, corrientes, potencias, etc.) de igual manera serviría para otro tipo de medidas (temperatura, presión , velocidad, etc.) con la única condición de disponer de protocolo ModBUS.

Toda la información de prácticas eléctricas, ensayos con este software la podéis encontrar en la siguiente publicación (también gratuita): http://books.google.es/books?id=UPYI1D58ADcC&source=gbs_navlinks_s.

Moisés San Martín

Armónicos en circuitos con condensadores

En el análisis de la tensión (y sobretodo la corriente) en un condensador eléctrico se observa cierta deformación de la onda, lo que genera ciertos armónicos. La siguiente gráfica se ha obtenido midiendo la tensión instantánea (en color azul) y la corriente instantánea (en color rojo) en un circuito en el que tenemos conectado un condensador a la red eléctrica.

El circuito correspondiente está montado en el Laboratorio de Máquinas Eléctricas de la Escuela de Ingenierías Industriales de la Universidad de Valladolid y se puede acceder de forma remota desde el siguiente enlace:
http://157.88.64.159/Practica3.htm

Para estudiar el origen de los armónicos realizamos un análisis armónico tanto de la tensión como de la corriente que representamos en la siguiente figura. El análisis consiste en descomponer cada una de las ondas deformadas en una onda fundamental y una serie de ondas armónicas (cuya frecuencia es múltiplo de la onda fundamental), lo que ha sido ampliamente estudiado por Fourier (Series de Fourier).

De aquí podemos deducir, que el condensador no genera nuevos armónicos, sino que en realidad la corriente amplifica los armónicos que pueda tener la tensión. Y la explicación es clara, dado que la impedancia de un condensador disminuye con la frecuencia, por lo tanto, cuando el armónico es mayor, la impedancia es menor y por tanto la corriente es mayor.

En el caso de que la tensión aplicada fuera senoidal pura, la corriente también sería senoidal pura.

Moisés San Martín

Análisis del consumo en lámparas de bajo consumo

Continuando con el estudio del consumo de diversas lámparas pasamos a analizar el consumo de otro tipo de lámparas, las de bajo consumo.

Como en el artículo anterior disponemos en un laboratorio del Departamento de Ingeniería Eléctrica de la Universidad de Valladolid un circuito en el que tenemos conectado una lámpara de bajo consumo a la que medimos su tensión aplicada y la corriente establecida mediante tarjetas de adquisición de datos, es decir, obtendremos sus valores instantáneos. El ensayo lo comenzaremos con la lámpara desconectada, ponemos a medir la tensión y corriente, y procedemos a conectar la lámpara, continuando con la medición. Al final desconectamos la lámpara y los medidores. De este modo tenemos dos ondas, una de tensión y otra de corriente, correspondiente a la conexión y funcionamiento de una lámpara fluorescente.

A continuación procedemos a tratar estos datos. Multiplicando la tensión por la corriente obtenemos la potencia eléctrica instantánea consumida por la lámpara. Conocida la potencia podemos saber la energía consumida, dado que la potencia es la derivada temporal de la energía, es decir, la variación de energía en la unidad de tiempo. Con el fin de visualizar estos datos, hemos determinado el valor medio de la potencia instantánea (lo que se conoce como potencia activa) y también los valores eficaces de la tensión y corriente (valores cuadráticos medios). La representación está en la siguiente figura:


En color azul tenemos representada la tensión eficaz, en color rojo la corriente eficaz establecida y en color verde la potencia activa consumida.

En este caso se aprecia que el consumo en los momentos del arranque de la lámpara de bajo consumo (al contrario que en las lámparas fluorescentes) es mayor que en el periodo estacionario, una vez que se ha producido el encendido de la misma. Lo mismo sucede con la corriente establecida.

Por otra parte se puede observar que durante el arranque de la lámpara, tanto la corriente como la potencia nos son constantes sino que van aumentando hasta que se produce el encendido definitivo provocando un descenso de estas magnitudes.

Moisés San Martín