Instrumentación de un colector de polvos ciclónicos para el monitoreo y control de su eficiencia

Abstract

RESUMEN (Introducción):Los separadores de partículas sólidas en un flujo de aire son estudiados en 8vo semestre de la carrera de Ingeniería en Sistemas ambientales de la Escuela Nacional de Ciencias Biológicas, en la unidad de aprendizaje “Gestión de la Calidad del Aire”. Para auxiliar el aprendizaje de estos equipos la escuela cuenta con material y equipo de laboratorio, entre los cuales se encuentra un colector de polvos ciclónico de alta eficiencia; sin embargo las condiciones de operación del mismo eran muy básicas ya que no contaba con una base o soporte para sostenerlo ni sensores que permitieran visualizar el comportamiento de las variables, por lo que ha sido utilizado únicamente para prácticas demostrativas conectando una aspiradora para generar la succión y dosificando algún tipo de partícula, lo que permite mostrar a los alumnos como un porcentaje de éstas es colectada y otra parte consigue circular y salir del equipo, pero sin tener ningún tipo de medición tal como la eficiencia de colección. Este proyecto planteo el objetivo de instalar una serie de sensores los cuales muestren por medio de una HMI, los valores de las variables involucradas como son: flujo, concentración de partículas y temperatura del aire, y a su vez se tenga la posibilidad de modificar el flujo de aire por medio de una acción de control, alterando de este modo la eficiencia del equipo, con lo que se espera que durante las prácticas, los alumnos obtengan más datos del fenómeno. Para presentar el proyecto, este trabajo se organizó en cuatro capítulos. En el primero se mencionan de manera muy general los conocimientos básicos que fueron necesarios para poder llevar a cabo este proyecto, tales como la definición y funcionamiento de un colector de polvos ciclónico, electrónica básica y de potencia, las partes principales de un microcontrolador, enfocándose principalmente al ATmega 328/P en su presentación más comercial por medio de una placa de Arduino UNO y el funcionamiento de un sensor óptico entre otros puntos. En el capítulo 2, se hace un reconocimiento del contexto en que se desenvuelve la problemática, desde las características de la Escuela Nacional de Ciencias Biológicas, el estado en que se encuentra el laboratorio en que se imparten las clases de Gestión de la Calidad del Aire, unidad de aprendizaje en la que se emplea el colector y el estado en que se encontró este equipo. En el capítulo 3 se detalla la forma en que se realizó el proyecto, dividiendo el capítulo en las diferentes etapas de un lazo de control retroalimentado, como son sensores, planta, elemento final de control, controlador, además del diseño de la HMI, el montaje del equipo en un soporte apropiado y explicándose como funciona cada una de las etapas y cómo interactúan entre ellas. También se menciona la normatividad que se empleó para poder realizar los planos y las normas sobre el color que se utilizó para dar los acabados al proyecto. En el capítulo 4 se mencionan los materiales (y su costo) necesarios para desarrollar el proyecto, así como el costo por el trabajo de ingeniería empleado en decidir cómo se llevó a cabo la solución a la problemática, con la finalidad de proporcionar una idea aproximada de la inversión económica que requirió el trabajo. En este capítulo también se menciona una propuesta de precio para poder comercializar el prototipo generado. Finalmente se consiguió entregar a la carrera un equipo funcional que permite realizar prácticas más completas al obtener una mayor cantidad de datos del fenómeno observado, lo que permite afianzar los conocimientos y comparar lo teórico con lo práctico. En las pruebas finales se comprobó que no fue posible modificar la eficiencia del colector por ahora, debido a que el soplador con que se cuenta resultó estar sobredimensionado en su capacidad y por lo tanto, aunque se varíe de manera exitosa el comportamiento del soplador, este cambio no se ve reflejado en la eficiencia del equipo.