Sistema de control de un calorímetro adiabático resistivo

Abstract

RESUMEN: Los calorímetros adiabáticos se emplean en el estudio de las capacidades caloríficas y transiciones de fase de los materiales. Una de las principales fuentes de imprecisión de estos dispositivos es precisamente el grado de adiabaticidad que puede lograrse. La condición adiabática se logra al mantener la temperatura de la muestra y la temperatura de la celda iguales, de forma tal que el intercambio de calor entre la muestra y la celda sea nulo. En la práctica esto no sucede debido a las restricciones naturales y características de los sistemas térmicos y siempre existe intercambio de calor entre la celda y la muestra por lo que parte del diseño de los dispositivos se concentra en minimizar éste factor de imprecisión. Una de las partes fundamentales para minimizar ésta diferencia de temperaturas es el sistema de control empleado en el dispositivo, pues es el encargado de regular la temperatura durante las mediciones. El avance en la tecnología permite en la actualidad tener acceso a sistemas de cómputo con suficiente poder de procesamiento para implementar algoritmos de control en línea, lo que permite explorar con facilidad el desempeño de controladores digitales para la solución de éste problema, ya que una vez instrumentado el dispositivo, el diseño e implementación de un controlador únicamente implica desarrollo de software, a diferencia de los sistemas analógicos donde el diseño de un controlador implica el diseño e implementación de una tarjeta electrónica. En éste trabajo se instrumenta un diseño de calorímetro adiabático resistivo y se implementa un sistema de control digital con la finalidad de lograr la condición adiabática.

ABSTRACT: The adiabatic calorimeters are used in the study of calorific capacities and phase transitions of materials. One of the main source of inaccuracy of this devices is the grade of adiabaticity that can be achieved in actual implementations. The adiabatic condition can be achieved by keeping the temperature of the sample and the measurement cell at the same value avoiding the heat transfer between each other. In practical implementations the heat transfer between the sample and the measurement cell can not be avoided because of the natural restrictions and characteristics of thermal systems so one of the main objectives in the design of calorimeters is to minimize this effect in order to minimize inaccuracy. One of the fundamental part to minimize the difference of temperatures is the control system since it is the commissioned to regulate the temperature during the measurements. The Technological breakthrough allows today to have computer systems with enough processing power to implement in line control algorithms, this allows to easily exploit the performance of digital controllers to solve this problem, since once the system has been instrumented, the design and implementation of a new controller implies only new code in contrast with analog systems where new controller design implies new printed circuit board implementation. In this thesis a new design of adiabatic resistive calorimeter is instrumented and a digital control system is implemented with the objective of achieve the adiabatic condition.