CI7web

Número 7 Mayo / Agosto 2008 Publicación Cuatrimestral de la UTM División Industrial

MESA DE TRABAJO

HIDRÁULICA

DEMOSTRACIÓN DE LA EXISTENCIA DE CORRIENTES ARMÓNICAS EN UN SISTEMA TRIFÁSICO EMPLEANDO

LA TEORIA PQ CON MATLAB®

PROCESO DE RECICLADO PARA

ENVASES PET

SISTEMA DE MONITOREO REMOTO CON

LABVIEW

EJEMPLAR GRATUITO

DIRECTORIO TELEFÓNICOUniversidad Tecnológica MeT-

ropoliTana

01(999) 940611001 (999) 9406120

división indUsTrial

01(999) 940611901 (999) 9406112

M.C. Carlos Morcillo HerreraDirector División IndustrialTel. 9406112 Ext. 228 [email protected]

L.E. Ivette Cárdenas Aguayo Profesor de Tiempo Completo EEI Tel. 9406112 Ext. 229 [email protected]

M.C. Diego Medina CarrilCoordinador Mantenimiento Industrial Tel. 9406112 Ext. 230 [email protected]

Ing. Manuel Loría Martínez Profesor de Tiempo Completo MILab. pesado IITel. 9406112 [email protected]

Ing. Juan Carlos Manzanilla Coordinador Electricidad y Electrónica IndustrialTel. 9406112 Ext. 232 [email protected]

QFB Teresa Góngora Franco Profesor de Tiempo Completo MI Tel. 9406112 Ext. 231 [email protected]

M.C. Miguel Cervera Morales Coordinador Modalidad 2x3 Tel. 9406112 Ext. [email protected]

Ing. Arturo Córdova Aparicio Profesor de Tiempo Completo EEILab pesado II (Desarrollo Tecnológico) Tel. 9406112 [email protected]

M.C. Thelma Novelo Moo Profesor de Tiempo Completo MILab. pesado I (Simulación) Tel. 9406112 [email protected]

Ing. Maria Espinosa Trujillo Profesor de Tiempo Completo EEIVinculaciónTel. 9406113 Ext. 198 [email protected]

M.C. Diego Cisneros CastilloProfesor de Tiempo Completo MILab. pesado I Tel. 9406112 Ext. 256 [email protected]

Ing. Xavier Sierra Canto Profesor de Tiempo Completo EEILab. pesado II Tel. 9406112 [email protected]

M.I. Javier Martín Vela Profesor de Tiempo Completo EEILab pesado II (Desarrollo Tecnológico)Tel. 9406112 [email protected]

M.C. Genaro Soberanis Monforte Profesor de Tiempo Completo MILab pesado I Tel. 9406112 Ext. 262 [email protected]

En portada: Sistema de monitoreo remoto con LABVIEW

Dirección de InformaciónM.C. Diego Cisneros CastilloM.I. Javier Martín [email protected]

ArtículosIng. Wilbert Castro SauriJulio José Campos FernándezPedro Baltazar Tamayo NoveloRicardo Adolfo Canul RamosM.I. Javier Martín VelaAndrés Caro GarcíaFranco Alfonso García Zapata José Jeremías Tun MayIng. Diego Cisneros CastilloJorge Chuc PatJesús Pérez AldázEduin Pech CatzínM. I. Bernardo Villalobos BlasM. I. Roberto Villalobos BlasM.C. Carlos Morcillo HerreraM.C. Miguel Cervera MoralesM.C. Genaro Soberanis MonforteIng. Juan Carlos ManzanillaIng. Luigi Chulim CarballoIng. Carlos Canul ChíIng. Diego Medina Carril

Arte y DiseñoL.D.G. Alejandra Escalante Abreu

ImpresiónImpresos “La Ermita”

DIRECTORIO

revisTa nÚMero 7 / edición MaYo-agosTo 2008

Es una publicación de:UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA METROPOLITANA, DIVISIÓN INDUSTRIALOrganismo Público Descentralizado del Gobierno del Estado de Yucatán. Calle 115 (Circuito Colonias Sur) No. 404, Col. Santa Rosa C.P. 97279 / Mérida, Yucatán, México.Tel. 01 (999) 940 61 12 ó 19 / www. utmetropolitana.edu.mx Correo electrónico: [email protected]

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INDUSTRIAL

EDITORIAL

Es indudable el trabajo realizado en los últimos años por nuestra institución, referente a proyectos tecnológicos.Como cada cuatrimestre, tratamos de mejorar y desarrollar nuevos proyectos que juegan un papel importante para el desarrollo de las actividades empresariales, la educación y

¿por qué no?, en la vida cotidiana. En esta revista nos enfocaremos a hablar de algunos temas como el polietilentereftalato PET, que es sin duda alguna, la estrella del mercado del envasado de los últimos diez años; un mercado que ha ido conquistando segmento a segmento. Primero fueron las bebidas carbonatadas, después los zumos y, ahora, les toca a los productos lácteos. En el ramo de seguridad, mencionaremos una nueva rama que poco a poco ha ido creciendo, que es el monitoreo de su casa o empresa, vía Internet, ya que desde cualquier lugar que usted se encuentre, incluso fuera de la ciudad de origen, se puede realizar este monitoreo

siempre y cuando se cuente con una conexión a Internet. Hablaremos también de la realización de una mesa de trabajo

hidráulica de bajo costo, realizado con material comercial de la entidad, que puede servir para realizar trabajos complicados

como cambiar el embrague o una transmisión de un carro. Este elemento tiene la función de facilitar la labor mecánica, en trabajos a mediana altura, aumentando la seguridad y rapidez en el servicio prestado disminuyendo la cantidad de mano de obra empleada para dichas labores. Por último, y no por eso menos importante, presentamos un artículo de nuestra institución hermana del Sureste de Veracruz en conjunto con la empresa Pemex(exploración y producción), referente al tema de armónicos de corriente que se encuentran presentes debido a las cargas no lineales, para esta comprobación se ha elegido la teoría PQ desarrollada por Akagi y Nabae. Nos despedimos, no sin antes agradecer a nuestro

compañero Ing. Manuel Loria Martínez, por su trabajo, esfuerzo y dedicación para con esta revista de contacto industrial, que

hoy en día, sigue cumpliendo su propósito de difusión de conocimientos, experiencias y vivencias en este quehacer docente-industria.

CARTA DEL EDITOR

AtentamenteM.C. Diego Cisneros Castillo

M.I. Javier Antonio Martín VelaDocentes de la División Industrial

[email protected]

CONTENIDO

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INDUSTRIAL

DESARROLLO TECNOLÓGICOPag. 3

• PROCESO DE RECICLADO PARA ENVASES PET

Pag. 8 • SISTEMA DE MONITOREO

REMOTO DE LABWIEWPag. 14

• MESA DE TRABAJO HIDRÁULICAPag. 17

• DEMOSTRACIÓN DE LA EXISTENCIA DE CORRIENTES ARMÓNICAS

EN UN SISTEMA TRIFÁSICO EMPLEANDO LA TEORÍA PQ

CON MATLAB®

¿SABÍAS QUE...?Pag. 22

• ¿CUÁL ES LA ISLA MÁS GRANDE HABITADA DE MÉXICO?

NOTICIAS DE LA DIVISIÓNPag. 23

• SERVICIOS TECNOLÓGICOS:PROYECTO DE MEJORA ELÉCTRICO-

HIDRÁULICO DEL SISTEMA DE BOMBEO DE AGUA POTABLE DEL

MUNICIPIO DE PROGRESOPag. 24

• CURSO DE SOLDADURA PARA LA EMPRESA HIDROGENADORA YUCATECA

• CURSO DE CNC CAD-CAM PARA PROFESORES DE LA UTM

REVISTA NÚMERO 7 / EDICIÓN MAYO-AGOSTO 2008

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INDUSTRIAL

DESARROLLO TECNOLÓGICO

Por: Ing. Wilbert Castro Sauri, Julio José Campos Fernández, Pedro Baltazar Tamayo Novelo, Ricardo Adolfo Canul Ramos

Universidad Tecnológica Metropolitana

PROCESO DE RECICLADO PARA ENVASES PET

RESUMEN

Nuestro objetivo es reincorporar a la vida útil los desechos plásticos derivados del material pet del pos-consumo, mediante el cual se realiza el proceso de transformación

de plástico y contribuir a la conservación del medio ambiente. El prototipo se basa en la utilización de envases desechables o envases PET como materia prima que actualmente se encuentra en cualquier parte del mundo y de los hogares. Estos envases pueden ser aprovechados para realizar diferentes productos que existen en el mercado y pueden sustituir a otros materiales que están siendo explotados en diferentes partes del mundo y que actualmente están siendo escasos para algunos países.

�. INTRODUCCIÓN Debido a las grandes cantidades de materiales reciclables que se producen a diario, entre ellos, los envases PET y a los múltiples procesos mecánicos y químicos que es necesario aplicar para el reciclado de este material, nos lleva a tomar una solución en la cual obtendremos resultados significativos que ayudarán a mejorar y preservar el medio ambiente y a la comunidad en general de una manera fácil y sencilla logrando así minimizar el volumen y peso de los residuos generados por la industria petroquímica, industria transformadora y por los consumidores. La demanda de PET reciclado ha hecho que se incremente de forma importante la capacidad y el número de las plantas de reciclado, especialmente a partir de 1994. Sin embargo, el crecimiento de la producción no ha sido tan pronunciado. Para el presente año se espera reciclar unas 46.000 toneladas, lo que significa que en su conjunto

las plantas de reciclado están trabajando ligeramente por encima del 50% de su capacidad, así como se observa en la foto.

Hay que tener en cuenta que en los principales países consumidores de PET: Italia, Francia, Reino Unido y España, los sistemas de recogida selectiva de envases aún se encuentran en una etapa relativamente incipiente. Así, en Italia se recupera un 10% del consumo total de PET, mientras que en los otros tres países las cifras son aún más modestas, entre el 1 y el 3%. Comparativamente, estas cifras están muy lejos del 35% que se alcanza en Estados Unidos, o de porcentajes cercanos al 90% de reciclado que se consiguen en Holanda, Suiza y Suecia.

�. PROCESO DE FABRICACIÓN El prototipo se basa en el proceso de termo formado por compresión: Consta de dos placas de metal de forma rectangular uno hembra y uno macho, en la placa de metal (hembra) que se encuentra en la parte inferior se deposita una cantidad considerable de materia prima. Se cierra entonces la prensa hidráulica, lo que hace que el material fluya para llenar la cavidad del molde.

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PROCESO DE RECICLADOPARA ENVASES PET

El calor es conducido desde las paredes del molde (hasta 200 ºC) y, por la acción de calor y presión, el material del molde se polimeriza en una masa sólida que no puede volver a moldearse, este tiempo de curado varia entre aprox. 0.5 y 3 minutos, y depende de la configuración y dimensión de la pieza. Tapando la parte superior con la placa de metal (macho) aplicando fuerza para presionar la materia prima luego las placas son calentadas por medio de resistencias calefactoras distribuidas en diferentes partes de las placas tanto inferior como superior para obtener una temperatura uniforme y así pueda realizar la función de fundir la materia prima. Cuando se termina el curado, se abre el dado y se saca la pieza fundida, así como se observa en la foto.

El proceso de reciclado y recuperación de envases PET, inicia desde el acopio del envase PET como materia prima la cual se transporta a una unidad trituradora. El proceso de triturado opera por medio de cuchillas que giran a altas revoluciones que dan como resultado el triturado de la materia prima, así como se observa en la foto.


La materia prima opcionalmente se puede mezclar con material reciclado como por ejemplo, mezclar las tapas de los envases de diferentes colores para así lograr la pigmentación del producto final. Otra opción seria si la materia prima llegara muy contaminada podría pasarse por un proceso de lavado para descontaminar el producto y eliminar las impurezas para que nuestro producto final salga lo más puro posible. En el proceso siguiente tenemos el moldeado por compresión para dar forma al producto que se va a realizar. En el proceso de moldeado la estructura esta hecha por dos placas una hembra un macho a las cual se les agrega una cantidad considerable de material para proceder a fundirlo y lograr un material compacto de la materia prima obtenida, así como se observa en la foto.

Actualmente se cuenta con este tipo de procesos pero a diferencia al propuesto se utiliza material reciclable conocido por envases PET lo cual representa un ahorro significativo al no utilizar material virgen, el cual podríamos sustituir por material reciclado. Reduciendo así los agentes contaminantes que dañan el ecosistema. Si el proceso se lleva a cabo industrialmente tendrían un nivel con más complejidad significativa en su automatización total de todo el proceso y generaría empleos. Cuyo enfoque en el mercado como producto, determinaría la necesidad del consumidor y satisfaciendo la calidad de vida en el entorno en el cual se podrían aplicar en diferentes mercados, como por ejemplo en áreas de oficinas, usos domésticos e industriales, en la industria de la construcción, etc.

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�.�. DIAGRAMA DE PROCESO DE FABRICACIÓN DE TABLITAS DE PET

El proceso comienza a partir de un repartidor automatizado así como se muestra en el diagrama 1 programado por medio de un PLC el cual comanda tres pistones neumáticos. Cuando el PLC entra en funcionamiento lanza un molde a la mesa transportadora que a la vez activa un sensor que hace que entre en funcionamiento el segundo PLC transportando el molde a una escotilla, así como se observa en la foto.

Diagrama 1. Proceso de fabricación de tablitas de PET

Cuando llega se abre esta escotilla y se cae el material reciclable se cierra la escotilla y va de camino a la prensamolde donde al prensarse con el molde forma las tablillas de PET. Recordando anteriormente que la prensa molde tiene una temperatura de 200 ºC para que el material se pueda fundir y tomar la forma del molde. Una vez que el molde esta en el presa molde el operador activa dos botones que hacen que entre en funcionamiento el tercer PLC para que el prensa molde en un tiempo de 20 min. se empiece a calentar el molde para fundición del PET reciclable.

Ya que haya pasado su tiempo de programación la prensa molde se empieza levantar liberando el molde para que un cilindro neumático empuje el molde a la banda trasportadora, así como se observa en la foto.

Esta banda se activa cuando el pistón neumático empuja el molde llevándolo a la cámara de enfriamiento.

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En el transcurso de su recorrido del molde se encuentra instalado un sensor que al pasar por el hace que se detenga la banda transportadora dejándolo justó en cámara de enfriamiento, así como se observa en la foto.



Ya estando en la cámara de enfriamiento se activa aire acondicionado dando la temperatura de enfriamiento en un tiempo de 15 min. Una vez que ha transcurrido el tiempo se vuelve a activar la banda trasportadora llevándolo a una mesa donde el operador retira la tapa del molde y retira el producto final, así como se observa en las fotos.

Cuando el producto final se ha retirado la tablita en este caso se le quita las rebabas que se llega a formar con la temperatura se retira y se obtiene una tablita de PET sin rebabas y anomalías. Ya una vez retirado el producto del molde este molde regresa al repartidor de moldes para que se vuelva a hacer el recorrido que ya hemos mencionado así formado un ciclo. Este prototipo como se menciona no sólo puede formar tablitas de PET. Estas son algunas aplicaciones simples obtenidas del proceso:• Porta vasos• Porta maceteros• Cancelería• Decoración• Repisas• Maceteros• Etc.

Algunas otras aplicaciones industriales:

• Tejas plásticas individuales• Bloques para construcción.• Losetas de colores para interiores.• Base para maquinaria

Ventajas de este prototipo

• Actualmente, se cuenta con este tipo de procesos de reciclaje, pero la diferencia al que se propone, es que se utiliza material reciclable conocido por envases PET lo cual representa un ahorro significativo al no utilizar material virgen, el cual podríamos sustituir por material reciclado. • Se reducen así los agentes contaminantes que dañan el ecosistema. • Si el proceso se lleva a cabo industrialmente tendrían un nivel con más complejidad significativa en su automatización total de todo el proceso y generaría empleos. • El tipo de mercado al que se enfocaría el producto, lo determinaría la necesidad del consumidor y la de el entorno pudiendo ser estas las de diferentes mercados como por ejemplo en áreas de oficinas, usos domésticos e industriales, en la industria de la construcción, etc.

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Otras ventajas de este prototipo

• El prototipo se basa en la utilización de envases desechables o envases PET como materia prima que actualmente encontramos en las calles de la ciudad y sobre todo en los hogares de diferentes partes del mundo.• las ventajas:1) Disminución de la cantidad de PET en el medio ambiente.2) El aprovechamiento de la saturación de los rellenos sanitarios.3) Ahorro de recursos naturales.

�. CONCLUSIONES YRECOMENDACIONES Se logro alcanzar el objetivo propuesto el cual era hacer que todas las máquinas realizaran su función para así lograr nuestro producto final el cual cumplió con todas nuestras expectativas. Este prototipo es muy interesante ya que a partir de una idea de tratar de disminuir la contaminación de las calles se obtuvo un proceso de reciclado el cual ayuda a aprovechar los desechos de envases PET y volverlos en productos útiles para la vida diaria.

�. REFERENCIAS[EDM] Edman/ Sandor, Diseño de mecanismos Análisis y Síntesis, México, Prentice Hall[EDW] J. Edward Shigley Teoría de máquinas y mecanismos.[JOS] Joseph Edward Shigley, Diseño en ingeniería mecánica, México, McGRAW-HILL [¨LAU] Laura Talavera, “El vació y sus aplicaciones”, FONDO DE CULTURA ECONOMICA”



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M.I. Javier Martín Vela, Andrés Caro García, Franco Alfonso García Zapata, José Jeremías Tun May Universidad Tecnológica Metropolitana

SISTEMA DE MONITOREO REMOTO CON LABVIEW

RESUMEN

En el presente artículo se plantea un sistema de control de iluminación y monitoreo vía Internet, en base a una interfaz hardware de puerto paralelo, que permite activar

una carga alterna mediante una etapa de potencia con opto electrónica y un software desarrollado en LabVIEW 8.0. Se desarrolló un enlace en lenguaje G que permita enviar y recibir datos del puerto paralelo de la PC. El cliente envía pulsos al servidor y este lo interpreta para generar la señal correspondiente, logrando así controlar la carga desde una PC remota. Este sistema fue probado con éxito en los laboratorios de la universidad.

�. INTRODUCCIÓN El Sistema de Monitoreo Remoto Con Labview es un proyecto basado en las necesidades de las empresas para el control de sus áreas y equipos como son: iluminación, aire acondicionado y el monitoreo con cámaras vía Internet; ya que esto es una de las grandes necesidades de las empresas que no cuentan con un sistema de vigilancia y control de áreas y equipos o la que tienen no es la adecuada, y que debido a esto, genera pérdidas económicas. Un ejemplo claro de este caso es el de olvidar apagar los aires acondicionados, equipos de computo, iluminación etc. ya que esto ocasiona la perdida de la energía. Este sistema de monitoreo pretende eliminar este problema utilizando al Internet como un medio de comunicación entre el personal y los equipos, de esta forma, se podrá monitorear en tiempo real el estado de los equipos desde un lugar remoto con solo tener acceso a la Web, pero solo un cliente puede controlar

el panel frontal a la vez, reduciendo así los costos de energía eléctrica y ofreciendo mayor seguridad en el sistema y vigilancia en las zonas donde se encuentre instalado este sistema. Para la elaboración de este sistema fue necesario el estudio del software LabVIEW 8.0 con kit de visión, así como estudiar las necesidades que puedan tener las empresas en general; por ello se tomó el área de desarrollo tecnológico ubicado en el laboratorio pesado nº 2 de la universidad con el fin de realizar los estudios y pruebas correspondientes en las etapas de programación, comunicación y potencia.

�. SISTEMA DE MONITOREO REMOTO CON LABVIEW Para poder elaborar este sistema, primero fue necesario el estudio de la versión LabVIEW 8.0 con Kid de visión ya que esta versión contiene las herramientas, parámetros, controles e indicadores necesarios para llevar a cabo la programación de este proyecto. LabVIEW es un lenguaje de programación grafico de propósito general desarrollado por National Instruments para el control de aplicaciones específicas, adquisición, análisis y presentación de datos como señales, imágenes gráficas y otros datos.

�.�. ETAPA DE PROGRAMACIÓN: LabVIEW tiene como ventaja la reducción del tiempo del desarrollo de las aplicaciones específicas, adquisición, análisis y presentación de datos, ya que es un lenguaje muy fácil de aprender. Con un único sistema de desarrollo se integran las aplicaciones ya


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mencionadas que en este caso son las que necesitamos para poder manipular los equipos del área a controlar.Los programas que hemos desarrollado en este lenguaje se denominan Instrumentos Virtuales (VIs) ya que su funcionamiento y apariencia son parecidos a un instrumento real. Estos VIs tienen una parte interactiva con el usuario y aceptan parámetros que pueden proceder de otros VIs y ser modificados mediante las paletas que contienen las opciones para estas acciones. Para crear un interfaz entre el usuario y el programa es necesario un panel frontal que tome las entradas procedentes del usuario. El panel frontal está formado por botones, pulsadores, gráficos, etc. que puedan introducir y leer los datos y resultados producidos de alguna operación. El panel frontal del programa (sistema de monitoreo con LabVIEW) está creado para que cualquier persona pueda entender y manipular de forma sencilla los equipos que se encuentran conectados a dicho programa. Este panel está formado por entradas y salidas (boolean, string & table) para la manipulación y visualización de datos. Estos controles se definen como sigue:• Numeric: para introducción y visualización de cantidades numéricas.• Boolean: para entrada y visualización de valores booleanas.• Image display: para mostrar imágenes en el panel frontal de LabVIEW.

Figura 1. Panel frontal

SISTEMA DE MONITOREOREMOTO CON LABVIEW


Los controles e indicadores que se colocaron previamente en el panel frontal se conectan en el diagrama de bloques mediante terminales.

El diagrama de bloques constituye el código fuente del VI; aquí es donde se realiza la implementación de este programa para controlar o realizar cualquier proceso de entradas y salidas que se crearon con anterioridad en el panel frontal. Otras herramientas que utilizamos para la creación del programa son las paletas, diseñadas para editar y depurar los objetos tanto del panel frontal como del diagrama de bloques. Existen tres tipos de paletas y cada una tiene lo necesario para modificar los objetos.1. Paleta de herramientas (tools palette): éste se emplea tanto en el panel frontal como en el diagrama de bloques, se utiliza para cambiar el valor de los controles, modificar objetos, así como crear puntos de prueba en los cables.2. Paleta de controles (control palette): esta paleta se utiliza únicamente en el panel frontal. Contiene todos los controles e indicadores que se emplearon para crear la interfaz del VI con el usuario.3. Paleta de funciones (functions palette): se emplean en el diseño del diagrama de bloques. Contiene todos los objetos que se emplean en la implementación del programa VI, ya sea funciones aritméticas, de entrada/salida de señales, entrada/salida de datos a fichero, adquisición de señales, estructuras. En este programa (sistema de monitoreo remoto con LabVIEW) se utiliza alguna de esas estructuras que a continuación se explican:While loop (realizar mientras): equivale al bucle while empleado en los lenguajes convencionales de programación y su funcionamiento es similar al bucle for. Sequense structure (estructura en serie): este tipo de estructuras presenta varios subdiagramas y únicamente se puede visualizar uno en pantalla. También posee un identificador del sub-diagrama mostrado en su parte superior, con posibilidad de avanzar o retroceder a otros subdiagramas gracias a las flechas que se sitúan en ambos lados del mismo. Esta estructura secuencia la ejecución del programa. Primero ejecutará el subdiagrama de la hoja o estructura n°0, después el del n°1 y así sucesivamente. Para instalar y programar la cámara, se siguió una guía de usuario llamada NI-IMAQ for USB cameras (NI-IMAQ para cámaras USB) que

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Figura 2. NI-IMAQ

Tomado de [NI]

Figura 3. NI-IMAQ

Tomado de [NI]

proporciona la habilidad de utilizar cámaras de USB. La cámara que se usó para este programa puede operar a varias resoluciones, por lo cual se vio en la necesidad de instalarlo correctamente para ser reconocido por el sistema operativo. NI-IMAQ procesa y analiza la imagen que enviaremos al panel frontal.Para poder acceder al NI-IMAQ se selecciona la paleta de funciones del diagrama de bloques.

El nombre puesto a la imagen es una etiqueta para el buffer creado y cada buffer deberá tener un único nombre. Para la instalación y programación de la cámara utilizamos dos VIs, los cuales son IMAQ USB grab setup (organizar grabación del IMAQ USB) y el IMAQ USB grab acquire (obtener grabación del IMAQ USB), que servirá para obtener una grabación o visualización de una imagen en LabVIEW. Primero se llamó al IMAQ USB grab setup para inicializar la adquisición y salida que capture la imagen y llevarlo al buffer; después se llamó al IMAQ USB grab acquire para copiar en tiempo real las imágenes y guardarlas en el buffer interno de LabVIEW. Después de que el programa haya realizado las acciones antes mencionadas, el programa llama al IMAQ USB close (cierre del IMAQ USB) para cerrar la visualización de imágenes.

El NI-IMAQ para cámara USB tiene una ventana auxiliar que nos permite seleccionar otra cámara de una lista que el sistema ha reconocido, así como mostrar las propiedades de la misma para la adquisición de imágenes fijas y móviles (video). Después de haber estudiado a fondo este lenguaje de programación se inició la programación a partir del panel frontal (figura 1). Una vez colocados todos los objetos necesarios en la ventana correspondiente al panel frontal, continuamos en la ventana Diagram (diagrama de bloques) que se encuentra en menú Windows > show diagram que es donde realizaremos la programación del sistema. Al abrir esta ventana, se encuentran las terminales correspondientes a los objetos situados en el panel frontal puestos automáticamente por el programa donde se situaron todas las funciones, estructuras, etc. que se requirieron para el desarrollo del mismo, los cuales se unen a las terminales mediante cables quedando de la siguiente manera.

Figura 4. Programa

�.�. PUBLICACIÓN DEL PANEL FRONTAL Se empleó el labVIEW Web Server para crear un documento HTML para publicar imágenes del panel frontal en la Web.



Figura 5. Ventana de publicación

Figura 6. Panel frontal publicado

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Para iniciar con la publicación se habilitó el servidor Web en la página Web Server: configuration (configuración) de la ventana de dialogo options (opciones), antes de publicar el VI en la Web. Los VIS deben estar en la memoria antes de publicarlos; luego se empleó la página Web Server: browser Access de la ventana de dialogo options para configurar la dirección del navegador del panel frontal y los VIs. A continuación se describen los pasos que se realizaron para publicar el panel frontal:1. abrir el archivo de programa (Sistema de monitoreo remoto con LabVIEW, de la figura 1).2. habilitar y configurar el servidor Web seleccionando las opciones tools>options y escoja Web Server: configuration, después se colocó una marca para verificar en la ventana enable web Server. Aceptar para cerrar la ventana de dialogo options (ahora el servidor debe estar corriendo).3. se corrió el VI por unos segundos, luego se detuvo.4. se seleccionó la opción tools>Web publishing tool para mostrar la ventana de dialogo Web publishing tool.5. se configuró la ventana Web publishing tool que a continuación se presenta.

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6. luego se seleccionó el botón preview in browser para abrir y mostrar el panel frontal del navegador Web.

7. se regresó a la ventana Web publishing tool para hacer clic en el botón save to disk (guardar) para guardar el titulo, texto e imagen del panel frontal de VI en un documento HTML. Guardamos el documento con extensión htm en el directorio labview\www.8. Clic en botón preview in browser para abrir el archivo HTML que se guardó en el paso 7 y cerramos cuando termine.9. Clic en el botón done para salir de Web publishing tool.10. se cerró el VI enhanced acquire data.

De esta forma se ha publicado nuestro panel remoto, ahora se puede controlar y visualizar un panel frontal del VI desde un navegador Web conectando al servidor Web incluido con labVIEW, cuando se abre el panel frontal, el servidor envía el panel frontal mas no el diagrama de bloques y todos los subVIs que permanecen en el servidor.

�.�. ETAPA DE COMUNICACIÓN Es bien sabido que todas las máquinas que están conectadas a Internet tienen asignadas una dirección IP, la dirección IP es un número de 32 bits, que se forma con 4 cifras de 8 bits separadas por un punto, por lo tanto el número IP máximo que se puede encontrar es: 255.255.255.255, Internet usa el protocolo TCP/IP (Transmisión Control Protocol / Internet Protocol), es el que se encarga de recibir paquetes de información y redirigirlos al usuario que los solicitó. Este protocolo es el preferido por la mayoría de los desarrolladores de aplicaciones Cliente-Servidor. TCP/IP puede verificar que el paquete de información haya llegado con éxito al destinatario, concretando así la transacción de manera fiable. La etapa de potencia requiere de una señal digital que controle la carga alterna, es por eso que requerimos de una interfaz hardware que permita de manera sencilla entregar una señal digital a la etapa de potencia. En el sistema elegimos el puerto paralelo para construir un interfaz hardware debido a que es de fácil implementación. La siguiente tabla muestra como se distribuyen los registros del puerto paralelo de un conecto DB25.

PINES REGISTRO

1,14,16,17 Control

2-9 Datos

10-13,15 Estado

18-25 Masa

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Tabla 1. Registro de pines

Tomado de [CON]

De igual manera se presenta la distribución de los pines en los conectores correspondientes.

Tomado de [CON]

Figura 7(A). Distribución en un conector DB25 macho

Figura 7(B). Distribución en un conector DB25 hembra



Para la construcción de la interfaz utilizamos dos conectores DB25 macho ya que el conector DB25 hembra se encuentra en la PC y uno más en la tarjeta.

�.�. ETAPA DE POTENCIA Las instalaciones eléctricas en la mayoría de las oficinas, departamentos, y casas habitación utilizan corriente alterna a 127 V por lo tanto en el diseño se incluyó una etapa de potencia a base de optoacoladores que nos permite controlar una carga alterna, y así poder encender o apagar el sistema que funcione a 127 V. La razón fundamental para llevar a cabo acoplamiento óptico y aislamiento eléctrico es por protección de la etapa digital ya que si ocurre un corto en la etapa de potencia el optoacoplador protege toda la circuitería digital, de lo contrario, podríamos causar daños en la computadora. La siguiente figura muestra el circuito que utilizamos para el control de las cargas alternas.

Para la construcción de la etapa de potencia utilizamos lo siguiente:• Optoacopladores MOC3011.• Triac MAC228.• Resistencia de 4.7 K a 5 Watt.• Resistencia de 330 Ohms a 1/2 Watt.• Tablilla fenólica. Los MOCs son dispositivos de TRIAC aislados de forma óptica. Estos dispositivos contienen un diodo infrarrojo y una luz activada de silicón con un switch bilateral, que funciona como un TRIAC. Son interfaces entre controles digitales y TRIAC de potencia para controlar cargas alternas. El Optoacoplador MOC3011 viene en un encapsulado DIP de 6 pines, de los cuales sólo se conectan 4 tal como lo muestra la figura 9.

Figura 8. Circuito de potencia

Tomado de [CON]

Figura 9. Configuración de MOC 3011

Tomado de [MOT1]

El MAC228, es un componente que realiza una función análoga al tiristor, pero para corriente alterna. Al igual que el tiristor tiene dos estados de funcionamiento: bloqueo y conducción. El paso de bloqueo al de conducción se realiza por aplicación de un impulso de corriente en la puerta, y el paso del estado de conducción al de bloqueo por la disminución de la corriente por debajo de la corriente de mantenimiento. El TRIAC conduce la corriente entre los dos ánodos (A1 y A2) cuando se aplica una señal a la

Tomado de [CON]

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puerta (G) en un sentido o en el inverso, por ello, es un dispositivo bidireccional, el encapsulado del TRIAC es idéntico al de los tiristores, el MAC228 tolera 8 Amperes a 800 V.

Figura 10. Configuraciones MAC 228

Tomado de [MOT1]

Una vez estudiado el comportamiento de cada uno de los componentes que integrarán el circuito, se continuó con la fabricación de la tarjeta de potencia la cual fue muy sencilla por no contar con muchos elementos en el circuito. La siguiente figura muestra el diagrama y circuito impreso de la tarjeta de potencia con los componentes antes descritos.

Figura 11. Diagrama de circuito impreso

Figura 12. Circuito impreso de etapa de potencia

�. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES Se diseñó y construyó un circuito que permite controlar cargas alternas mediante señales digital, también se desarrolló un software en LabVIEW que permite activar esta carga alterna de manera remota El software emplea un protocolo de comunicación seguro, de esta forma tendremos una conexión fiable que permite controlar los equipos de un área específica vía Internet. Utilizando como base este programa, podemos tener infinidad de aplicaciones que se puedan utilizar en la vida diaria. Realizar este sistema, fue muy económico, ya que no se necesitó de gran inversión en los componentes que se utilizaron

�. REFERENCIAS[MOT1] Motorola, Data sheets MAC228[MOT2] Motorola, Data sheets MOC3011[CON] Control de Iluminación Vía Internet. M en C Juan Carlos Herrera Lozada Profesor - Investigador del CIDETEC IPN 2008. [email protected][NI] www.ni.com: user guide ni-imaq for usb cameras jun 2005 National Instruments Corporation. All rights reserved.[LAB] :manual de curso LabVIEW básico II: desarrollo. Octubre 2003. numero de parte 322681C-01 National Instruments Corporation. All rights reserved.



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RESUMEN

Se presenta un sistema de ayuda mecánica de bajo costo realizados con material comercial de la entidad, para cargas pesadas de 350 kg. Una plataforma de elevación, para llevar

acabo uno de los trabajos más complicados por la posición de trabajo, que es el cambiar un embrague, o una transmisión. Este elemento tiene la función de facilitar la labor mecánica, en trabajos a mediana altura, aumentando la seguridad y rapidez en el servicio prestado y disminuyendo la cantidad de mano de obra empleada para dichas labores. El sistema se compone de dos tijeras que empotradas en una base mecánica con ruedas, con la ayuda de un cilindro neumático éste se eleva; alcanzando una altura de 65 cm para utilizar en trabajos a mediana altura.

�. INTRODUCCIÓN Es común que siempre se esté trabajando en la seguridad, rapidez y calidad de servicio, y más cuando se habla de la industria automotriz. Muchas personas se encuentran en la necesidad de realizar estos servicios en lugares donde les resulte mejor económicamente. Esto es más notorio cuando se presentan fallas imprevistas en los automóviles. En el caso cuando el servicio que se presenta es el de cambiar o reparar una caja de transmisión o un embrague, se topa uno con la necesidad de realizar el trabajo en una posición la cual no es muy apta para aplicar fuerzas de apriete o para mover y desplazar estos elementos para su cambio o reparación además de que se corren riesgos de accidentes que son provocados durante alguna reparación o cambio, sobre todo cuando una sola persona lo realiza, y sin mencionar que el proceso

Por: Ing. Diego Cisneros Castillo, Jorge Chuc Pat, Jesús Pérez Aldáz, Eduin Pech Catzín Universidad Tecnológica Metropolitana

MESA DE TRABAJO HIDRÁULICA

de reparación es más retardado en cada punto, ya que una sola persona es la que realiza cada actividad. El proyecto del mini elevador o plataforma de elevación realizada servirá para ayudar en el manejo del elemento que se repara o se cambia, mejorando no solamente la calidad de servicio, si no también en la cuestión de seguridad en la persona encargada de prestar servicio. Con este sistema de elevación se protege de posibles ralladuras y golpes que pudiera sufrir el elemento mecánico a cambiar en caso de alguna caída y el mismo elemento provoca incluso la ruptura o daño incluso permanente de algun otro objeto u elemento cercano a la pieza a reemplazar. Este mecanismo de elevación, desplazará horizontal y verticalmente cargas como cajas, algunos contenedores, motores para su reparación, entre otros, ya que su diseño nos permite arrastrarlo y no solamente alzar, disminuyendo la posibilidad de sufrir alguna lesión. Se elaboró un diseño que sea confiable por la selección de cada uno de los materiales a utilizar, fácil de trasladar, ya que al ser plegable llega a ocupar un especio minimizado, con un mecanismo fácil de operar por medio de movimientos cómodos para el brazo del operador y que no requiera de un mantenimiento especializado sino que con conocimientos mínimos de mecánica e hidráulica incluso pudiera repararse el cilindro hidráulico.

Figura 1. Solución propuesta


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�. IDENTIFICACIÓN DEL MATERIAL USADO

Los materiales utilizados para este proyecto son los que se encuentran en el mercado local, haciendo de éste una forma más fácil de obtener el material necesario, el que a continuación se mencionará es el que se empleó para fines del proyecto y en caso de requerir mayor fuerza, se emplearían materiales con mayor resistencia aumentando también su precio.

Solera de 2” x 1/4” x 16ft: Utilizado para hacer el sistema de tijeras que soportará la parte superior del mecanismo (figura 1), cada un de las cuatro piezas cortadas a 750 mm y perforadas en los extremos a una distancia de 25 mm y con una perforación más en el centro para unir las dos piezas que conforman la tijera que servirá para desplazar verticalmente la carga situada en la plataforma. Se optó este mecanismo por la facilidad de su construcción y manejo, considerando algunas otras opciones como la que pudiera ser la doble tijera o doble equis, favorecería incluso en duplicar la altura de elevación aunque ofrecería menor fuerza con el tipo de material que se utiliza el cual es un acero convencional sin ningún tratamiento, pero de acuerdo a algunas pruebas, se concluyó en que la mejor opción es la de una sola tijera como se muestra en la siguiente foto.

Angular de 1 1/2” x 1/4” x 16ft: Conforma la estructura de casi todo el mecanismo, ya que es el soporte inferior al que van adheridos cada uno de los elementos de traslación y fuerza. Cuatro piezas cortadas a una distancia de 800 mm y cuatro piezas cortadas con una longitud de 400 mm, en



Figura 2. Vista lateral

cada extremo de cada una de las 8 piezas se le realizó un corte de 45 grados para formar un ángulo. Tanto para la base como la mesa, está hecho con este material por la necesidad de usar rodamientos en los extremos de las tijeras, para un mejor deslizamiento de las mismas, este material ofrece buena resistencia a pesar de ser igualmente un acero convencional y se debe a que al formar un ángulo se encuentra un apoyo en el mismo y la estructura puede tomar mayor fuerza ya que no se deforma con facilidad y con las ventajas de que en los espacios interiores se guardan todos los mecanismos posibles.

Acero 1018 de 3/4 Ø x 16ft Material usado para hacer los pernos que unen las tijeras con el mecanismo y el eje de la base del cilindro neumático. Es el ideal, los tornillos comunes no soportan la compresión necesaria para este proyecto.

Lámina calibre 18, 450x750 mm. Colocada en parte superior como base o dimensión útil para trabajar

Placa de 400 x 150 x 1/4 de espesor Conforma la base para poner el cilindro junto con sus aditamentos.

Rodamientos de 20 mm de Ø, capacidad de carga 4.05 KN, Masa 0.05 Kg. Empotrados en los extremos de la tijeras para deslizarse fácilmente. Las idóneas para este proyecto, por la necesidad de ahorrar.

Cilindro hidráulico 2 toneladas con carrera 200 mm. Utilizado para accionar el sistema de tijeras, es lo que conforma todo el sistema hidráulico, se eligió este cilindro puesto que es el más adecuado, impulsa a un par de las tijeras para obtener una altura de 600 mm.

Figura 3. Vista frontal

Carga máxima estimada

Longitud Ancho Altura Máxima

350 Kg 800 mm 400 mm 500 mm

Dimensión útil

Peso máquina

Presiónhidraúlica

Velocidadde subida

800*400 mm

30 Kg 160 bar 200-250 mm/s

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Ruedas metálicas de 2 pulgas de diámetro con capacidad de carga de 100 kg. Arrastran todo el mobiliario de la mesa, se optó por que fuesen metálicas para evitar el desgaste rápido y conforman la parte de transporte del móvil.

�. PROCESO DE CONSTRUCCIÓN Y ARMADO Para comenzar la realización del proyecto, primero se cortan los materiales comenzando por la solera, cuidando que cada corte tenga las medidas establecidas y calculadas, terminada la labor se redondea las puntas donde se realizará el orificio a un 1/4 de pulgada del centro de la misma en una de los extremos donde será colocado en rodamiento junto con su eje pasante. Realizado lo anterior se corta el angular con las medidas marcadas, para el corte de este material se recomienda usar un seguetero mecánico, puesto que puede fallar el corte si es manual. Luego en las esquinas se hace un corte de 45 grados a todas las piezas, posteriormente serán unidas con soldadura. Las cuatro piezas formar un “rectángulo” este procedimiento se repite para formar la partes superior. Este mismo material será cortado 6 piezas de 2 pulgas de longitud, el cual 4 servirá para colocar las ruedas de deslizamiento, se acoplarán en las esquinas de la base y 2 se utilizarán para soportar el eje de la base del cilindro neumático. Mientras se realiza el procedimiento anterior se tornean los pernos a y el eje pasante para los rodamientos, la primera tendrá una medida de 1/2 de pulgada diámetro x 3/4 de largo y la segunda a la medida del centro del balero, en cada perno se realiza un orificio a una distancia de 1/2 de pulgada, donde será empotrado un pasante. Para colocar el cilindro en su posición se requiere soldar la placa debajo de uno de los armados por que se corta en forma de “u” cuadrada.

�. PROCESO DE ENSAMBLADO Para el ensamblado primero se toman las dos soleras con el agujero para eje de rodamiento se les

inserta en los extremos los rodamientos junto con su eje pasante cuidando que los rodamientos no se maltraten al insertarlos, después se toma otra se juntan las dos por el centro y se les une con un perno; con ello se consigue hacer un sistema de tijeras. Estas mismas serán colocadas y empotradas a la base armada junto con el perno para evitar que salga de su posición. Para la colocación del cilindro es necesario hacer un eje con acero 1018 junto con tubo en medio para ser unido posteriormente con la base del cilindro misma que la rotará conforme toma altura la mesa.

Longitud: Ancho: Carga máxima estimada

�. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES Con este mecanismo de elevación, es más práctico desempeñar actividades que representen un riesgo para la integridad de la persona que este le-vantando cargas pesadas, o que repare o cambie una caja de transmisión. Sin este mecanismo el trabajo se tiene que realizar empleando la fuerza de todo el cuerpo en posiciones no muy seguras aumentando la posibilidad de sufrir algún tipo de accidente. En general representa una buena opción en servicios de manejo de cargas, reparación y cambios de embragues, transporte de diversos materiales, etc.

�. REFERENCIAS Manual didáctico de Festo, Festo Didactic GMBH and Co. KG. Revisión de abril de 2003.Equipos de elevación http://www.equiposdeelevacion.com.mx. Mecánica Vectorial Para Ingenieros Estática. Sexta edición.

Tabla 1. Dimensiones de la mesa



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M. I. Bernardo Villalobos BlasUniversidad Tecnológica del Sureste de Veracruz.

E- mail: [email protected]

M. I. Roberto Villalobos Blas.PEMEX Exploración y Producción.

Centro de Proceso y Transporte de Gas y Condensados Atasta.Teléfono: (52) 938 3811200 Ext. 29106 y 29133 E- mail: [email protected]

DEMOSTRACIÓN DE LA EXISTENCIA DE CORRIENTES ARMÓNICAS EN

UN SISTEMA TRIFÁSICO EMPLEANDO

LA TEORÍA MATLAB®

RESUMEN

En este trabajo se presenta el tema de armónicos de corriente que se encuentran presentes debido a las cargas no lineales, para esta comprobación se ha elegido la

teoría PQ desarrollada por Akagi y Nabae [1] y [2]. Para este caso el objeto de estudio se enfocará en un rectificador trifásico no controlado de seis pulsos, ya que es una carga no lineal muy común en la industria. Para validar los resultados de este análisis se realizaron simulaciones para demostrar la existencia de armónicos de corriente debido a la interacción de esta carga no lineal con el sistema de distribución eléctrica por medio del programa conocido como Matlab®.

�. INTRODUCCIÓN El incremento acelerado del uso de cargas no lineales en los sistemas eléctricos, debido principalmente al auge de la electrónica de potencia en estos últimos años, ha permitido un uso más eficiente de la energía eléctrica y por lo tanto, ha provocado una situación problemática, a veces grave donde las corrientes armónicas generadas por los propios equipos eléctricos distorsionan la forma de onda de corriente sinusoidal y perturban la operación de estos mismos equipos provocando, además, calentamientos excesivos y pérdidas de energía en máquinas eléctricas conductores y además equipos del sistemas eléctrico. Una vez más, el progreso tecnológico ha traído consigo una

contaminación grave del medio (eléctrico en este caso) que es preciso y urgente tomar medidas a fin de poder controlar estos disturbios con una tecnología adecuada.

�. ¿EL POR QUÉ LA TEORIA PQ? La teoría PQ o también llamada teoría de potencia reactiva instantánea es un método que se basa en los valores instantáneos de sistemas trifásicos con o sin neutro aterrizado, para obtener el valor de las corrientes armónicas en sistemas trifásicos balanceados es muy útil ya que entre sus características principales se tiene que las componentes fundamentales de tensión y de corriente se refleja en un término de continua y las componentes armónicas de tensión y de corriente en una componente de alterna. Gracias a esto es posible separar la componente fundamental de los armónicos. A continuación se presenta el desarrollo teórico para calcular las corrientes armónicas.

�. TEORIA PQ Debido a ciertas limitantes que presenta la teoría convencional para el cálculo de flujo de potencia cuando el sistema eléctrico tiene cargas no lineales o durante estados transitorios, es muy recomendable la utilización de conceptos diferentes sobre el flujo de potencia instantánea. Debido a lo anterior, suele utilizarse otro método de análisis para estimar el flujo de potencia y está basado en una teoría de potencia reactiva instantánea desarrollada por Akagi y Nabae


DEMOSTRACIÓN DE LA EXISTENCIA DE CORRIENTES ARMÓNICAS EN UN SISTEMA TRIFÁSICO EMPLEANDO LA TEORÍA PQ CON MATLAB®


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[1] y [2]. Esta teoría se basa en valores instantáneos en sistemas de alimentación de tres fases con o sin el neutro aterrizado, y es válido para estado estable o para operaciones transitorias. Este trabajo se enfoca al estudio del caso balanceado el cual tiene como condición de validez que las suma de las variables en las tres fases debe ser cero pues sólo así la transformación matemática queda bien definida; dada la manipulación matemática de las variables que exige esta teoría, el software Matlab® se convierte en una herramienta muy poderosa por la flexibilidad de manipulación que cuenta desde el punto de vista de programación. La teoría PQ consiste en una transformación algebraica conocida como transformación de Clarke (en honor a su descubridora Ing. Edith Clarke, 1943) de los voltajes y las corrientes de tres fases de las coordenadas a, b y c a las coordenadas __ y __ seguido por el cálculo de las componentes de la teoría de potencia instantánea PQ. Antes de analizar la teoría de potencia activa y reactiva instantánea propiamente dicha es importante caracterizar un sistema trifásico genérico [3]. En primer lugar es necesario analizar a la expresión de la potencia tradicional, supóngase la tensión y la corriente de una fase como:

Donde_______e_______son los valores instantáneos de tensión y de corriente del sistema y es el ángulo de desfasamiento entre la onda fundamental de corriente respecto a la fundamental de tensión por efecto de las cargas, y___es la frecuencia de red. Con estos valores se puede conocer la potencia instantánea demandada por la carga, la cual queda expresada como sigue:

De esta forma, la potencia en las tres fases en un sistema equilibrado en tensión y en corriente queda de la siguiente forma:

En la expresión anterior se tiene contenida toda la información necesaria de potencia trifásica; es decir, potencia active y potencia reactiva. Reescribiendo y separando la parte activa ___y reactiva ___ instantáneas, esto queda de la siguiente forma:

Siendo las expresiones anteriores, el valor de la potencia activa y reactiva respectivamente, del sistema trifásico bajo un régimen de tensión y corriente respectivamente, así que puede concluirse que (6) y (7) son constantes. Ahora bien, el concepto de potencia reactiva instantánea, se basa en una transformación de variables en ejes a, b y c, los cuales se desea descomponer en los ejes ortogonales alfa _ y beta _ que giran a la frecuencia _t. En los ejes se define una nueva cantidad denominada “potencia imaginaria instantánea”. Sean________________corrientes y voltajes sinusoidales arbitrarias desfasadas en (rad). Estas variables pueden ser expresadas con respecto a un sistema de ejes coordenados en cuadratura (figura 1). La transformación se realiza a través de una matriz de transformación, que se obtiene al proyectar las variables a, b y c sobre sus nuevos ejes .

Figura 1. (a) Transformación de coordenadas______; (b) Potencia imaginaria instantánea.

(6)

(7)

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

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De esta figura obtenemos:

La potencia instantánea en un sistema trifásico, es igual a la suma de potencias de cada una de las fases y queda expresado de la siguiente forma:

Esta ecuación también se puede expresar en término de las componentes ortogonales______, por lo tanto:

Matricialmente es posible relacionar las ecuaciones (8), (9), (10) y (11) como:

Y para las corrientes:

En donde:__= es la componente de tensión en el eje__= es la componente de tensión en el eje__= es la componente de corriente en el eje__= es la componente de corriente en el eje

Una vez que se conocen las tensiones y las corrientes en los ejes _ y _, se obtienen unos nuevos ejes llamados p y q con los cuales se puede conocer el valor de la potencia reactiva imaginaria, ver figura 1 (b).

La ecuación (16) se define en el dominio del tiempo, por lo cual es válida tanto en régimen permanente como transitorio. De igual forma, la potencia imaginaria instantánea, queda definida como sigue:

Siendo:p= Componente de potencia en el eje pq= Componente de potencia en el eje q

Las ecuaciones anteriores quedan expresadas de la siguiente manera en notación matricial:

La matriz de la ecuación (18), se puede escribir respectivamente como sigue:

La matriz (18) representa a las potencias activa y reactiva bajo el concepto de la teoría PQ. En un sistema trifásico bajo el régimen senoidal, la potencia total trifásica es de valor constante (ver ecuaciones 6 y 7). Considérese que V e I son los valores eficaces de tensión y de corriente respectivamente. Sin embargo, con la presencia de armónicos en el sistema, este concepto ya no es válido ya que estos ocasionan variaciones a la componente constante de potencia, de tal manera que las potencias se puedan separar en una parte constante o de CD y en una parte variable o de CA. En la siguiente ecuación se observa de manera más clara:

De igual forma q puede separarse en sus componentes de CA y CD.

En el caso más general en que estas imperfecciones estén presentes puede decirse que

DEMOSTRACIÓN DE LA EXISTENCIA DE CORRIENTES ARMÓNICAS EN UN SISTEMA TRIFÁSICO

EMPLEANDO LA TEORÍA PQ CON MATLAB®


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las potencias instantáneas reales e imaginarias tendrán componentes en continua y valores en alterna, esto es:

___= Valor promedio de la potencia activa y corresponde a la energía por unidad de tiempo el cual está asociada a las componentes fundamentales de tensión y de corriente.___= Valor alterno de la potencia activa y está asociada a las componentes armónicas.___= Corresponde al valor de la potencia reactiva a las componentes fundamentales de tensión y de corriente.___= Potencia imaginaría instantánea, y es el valor de la potencia reactiva asociada a las componentes armónicas de tensión y de corriente.

De esta forma es posible que, manipulando las ecuaciones (20) y (21) se logre extraer la información del factor de potencia y las corrientes armónicas, ya sea de forma separada o en conjunto. Obviamente al filtrar los términos p y q es posible separar el contenido armónico, de la corriente fundamental.

�. SIMULACIÓN En este apartado se muestran los resultados obtenidos mediante la ayuda del simulador Matlab®; se implementaron las ecuaciones enumeradas anteriormente en este programa para observar las formas de onda generadas y se realizó el modelado matemático de una carga no lineal de uso industrial como lo es un rectificador trifásico no controlado. En la figura 2 podemos apreciar de manera más clara el efecto que generan las cargas no lineales, estás corrientes distorsionan a la forma de onda, que idealmente sería una forma de onda senoidal.

Se observa que el sistema es balanceado en voltaje, quiere decir que la amplitud de la forma de onda no presenta alguna distorsión en voltaje, más sin embargo podemos observar que la forma de onda de corriente contiene los armónicos 5, 7, 11, 13, etc. Ahora, el sistema trifásico representado por los vectores a, b, c, (figura 1a) se desea descomponer en los ejes alfa ___y beta___(figura 1b), el resultado de esta transformación lo podemos observar en la figura 3 y 4. En la figura 3 se tiene la forma de onda de tensión y se observa que no existe una perturbación, pero en la figura 4 se observa el contenido armónico en la forma de onda de corriente.

Figura 2

Figura 3

Figura 4

En la figura 5 se muestran los términos p y q. Un valor positivo de p; indica que la carga está consumiendo potencia activa, el nivel de CD que se observa representa la potencia activa que maneja

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la carga; el rizado de CA depende del contenido armónico de la forma de corriente y q, tiene un valor promedio menor que cero denotando que existe un flujo de potencia reactiva fundamental.

�. CONCLUSIONES Con la ayuda de la teoría de potencia reactiva nos damos cuenta que existe un intercambio de energía reactiva y esto es debido a la interacción que tiene una carga no lineal con la red de distribución eléctrica, para nuestro caso de estudio se trató de un rectificador trifásico no controlado. En estos casos la teoría PQ es muy eficaz ya que nos ayuda a encontrar el contenido armónico que existe en la forma de onda de corriente; cabe mencionar que esta teoría sirve para encontrar “corrientes de referencia o de compensación” que se emplea para controlar a los filtros activos de potencia [4]. El software Matlab® [5] fue de gran utilidad para demostrar la veracidad de este teorema, ya que nos arroja una aproximación lo que podemos esperar de manera real.

�. REFERENCIAS[1] H. Akagi, Y. Kanazawa, K. Fujita, A. Nabae, “Generalized Theory of Instantaneous Reactive Power and Its Applications”, Electrical Engineering in Japan, vol. 103, n°4, pp. 58 – 66, 1983.[2] H. Akagi, Y. Kanazawa, A. Nabae, “Instantaneous Reactive Power Compensators comprising Switching

Devices Without Energy Storage Components”, IEEE Trans. on Industry Applications, vol. IA-20, n°3, pp. 625 – 630, May/June, 1984.[3] Mohan, N., Undeland, T. M., Robbins, W.P., “Power Electronics – Converter, Applications and Design”, John Wiley and Sons. INC. Second edition, pp. 67, 1995.[4] DixonJ., Tepper, S., Morán, L., “Practical Evaluation of different Modulation Techniques of current Controlled Voltage Source Inverters”, IEEE Proc.- Electr., Power Applications, vol. 143, n° 4, July 1996.[5] The Math Works, “The Student Edition of MATLAB”, Prentice-Hall, 1995.

Figura 5. Componentes de potencia reactiva imaginaria obtenidos con ayuda del software Matlab® el rizo en las componentes p y q

es debido a la presencia de armónicos en el sistema.

¿SABÍAS QUE...?

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¿CUÁL ES LA ISLA MÁS GRANDE HABITADA DE MÉXICO?

Por Careaga, Lorena (1997), Quintana Roo: Monografía estatal, Ciudad de México: Secretaría de Educación Pública.

Sobre la estructura ancestral del Arrecife Mesoamericano (también conocido como SAM: Sistema Arrecifal Mesoamericano, que es el sistema de arrecifes más largo de

las Américas, con una extensión de cerca de 1000 kilómetros), se yergue la isla de Cozumel. Ubicada al Este de la Península de Yucatán, Cozumel se formó de piedra caliza coralina y suelos arenosos. Es la más grande isla habitada en México y el Caribe, principal lugar para buceo (declarada Parque Nacional en 1996). Cozumel del maya yucateco “Kosom” que significa “golondrina” y “Lumil” que significa “tierra de” formando la palabra Kosomil: Tierra de las golondrinas. Se ubica al sureste de México, en el Mar Caribe, a unos cincuenta kilómetros de Cancún y constituye (junto a dos enclaves continentales Calica y Xel-Há) uno de los nueve municipios de Quintana Roo. La isla de Cozumel mide 48 km de Norte a Sur pero sólo 16 de Este a Oeste. En cada lado de la isla, sus playas forman una costa de arenas blancas. Olas suaves y aguas transparentes bañan el lado occidental de la isla, mientras que grandes olas rompen en el lado Este.

BIODIVERSIDAD Cozumel tiene al menos 27 tipos de vertebrados endémicos (que únicamente habitan Cozumel):• Mapache enano (Procyon pigmaeus)• Pizote enano (Nasua nelsoni)• Danta cozumeleño (Tapirus cozumelae)• Lagartija picasombra (Aspidoscelis cozumela)• Cenzontle de Cozumel (Toxostoma guttatum)• Vireo de Cozumel (Vireo bairdii)

También cuenta con especies marinas, conocidas como Sanoplus splendidus.

ECONOMÍA Cozumel no posee industrias, por lo que depende del turismo para desarrollarse. Los alimentos y bienes manufacturados, son embarcados desde tierra firme hacia la isla, la cual se destaca como destino turístico, principalmente por sus sitios dedicados al buceo.

Uno de los muchos cruceros que llegan a Cozumel

RESPUESTA A LA TRIVIA DECONTACTO INDUSTRIAL NO.�

(PÁG.��)

¿ CUÁL ES EL

VOLCÁN MÁS PEQUEÑO

DEL MUNDO? Y ¿ CUÁL ES

EL VOLCÁN MÁS GRANDE

DEL MUNDO?

EN EL PRÓXIMO NÚMERO,

ENCONTRARÁS LAS RESPUESTAS A ESTAS PREGUNTAS

SI SABES LAS RESPUESTAS, ESCRÍBENOS A

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NOTICIAS DE LA DIVISIÓN

PROYECTO DE MEJORA ELÉCTRICO-HIDRÁULICO DEL SISTEMA DE BOMBEO DE AGUA POTABLE

DEL MUNICIPIO DE PROGRESO Por: M.C. Carlos Morcillo Herrera, M.C. Diego Medina Carril, Ing. Juan Carlos Manzanilla,

M.C. Miguel Cervera Morales, Ing. Luigi Chulim Carballo y Ing. Carlos Canul ChíUniversidad Tecnológica Metropolitana

Se firmó un convenio de colaboración entre UTM, a través de su Centro de Atención Tecnológica en Energía (CATe) de la División Industrial con el Sistema Municipal de Agua

Potable del Ayuntamiento de Progreso (SMAPAP), para desarrollar el “Proyecto de mejora, eléctrico -hidráulico del sistema de bombeo de agua potable del Municipio de Progreso”. El convenio lo firmaron: La Presidenta Municipal de Progreso, Ing. Reina Quintal Recio, el Rector de la UTM, Ing. Ricardo Bello Bolio y como testigos de honor: el Director de la JEDEY, Ing. José Novelo Flores y el Director de la JAPAY, CP. Roberto Pinzón Álvarez. El proyecto comprende todo el municipio de Progreso y no sólo la cabecera municipal, por lo que atenderá las 7 zonas de extracción de agua con un total de 36 pozos con sistemas de bombeo y los 5 cárcamos de rebombeo con 19 sistemas de rebombeo. Las 7 zonas de extracción son: Sierra Papacal, Chicxulub, Temozón, San Ignacio, Paraíso, Flamboyanes y Tamanché; así como cárcamos de rebombeo son: Chuburná, Chelem, Progreso, Flamboyanes y Tamanché. Se determinará la eficiencia eléctrica e hidráulica de cada uno de los 55 sistemas de bombeo, así como, la eficacia de todo el sistema en su conjunto, de acuerdo a la demanda de agua potable necesaria en todo el municipio, sin descuidar los impactos ambientales y de la extracción de agua de los mantos acuíferos, de forma que se atiendan a todas las poblaciones y comisarías que pertenecen al municipio, además de considerar a la población flotante en los periodos vacacionales. Gracias al proyecto se podrán ahorrar más de 5 millones de pesos al año en su facturación eléctrica con CFE, y así mismo, mejorar el servicio al usuario

final sobre todo que considera 2 operaciones para temporada vacacional y normal. El proyecto permitirá ahorrar poco más de 150 lts/s; es decir 388,800 m3 de agua potable al mes. Este proyecto, fue desarrollado por personal de la División Industrial con equipos de alta tecnología y prevé un proyecto alterno de Telecontrol de las bombas para mejora de operación, control y mantenimiento empleando tecnología GSM.

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CURSO DE SOLDADURAPARA LA EMPRESA

HIDROGENADORA YUCATECA

CURSO DE CNC CAD-CAMPARA PROFESORES

DE LA UTM Por: M.C. Genaro Soberanis Monforte y Ing. Wilberth Castro Sauri

Universidad Tecnológica Metropolitana

Así mismo, la División Industrial, impartió el curso de Soldadura Industrial, a la empresa Hidrogenadora Yucateca. Donde el objetivo final es que el participante

conozca los diferentes tipos de soldadura industrial así como sus aplicaciones, usos, equipamientos y requerimientos a través de la práctica de cada uno de ellos. Este curso tuvo una duración de 80 horas el cual se realizo en las instalaciones de la empresa y en laboratorios de la universidad, en el participaron 16 personas del área de mantenimiento de la empresa.

Continuando con el programa de Capacitación Disciplinaria para profesores, la empresa Inteligencia Colectiva con base en la ciudad de Querétaro, impartió el curso de

Programación CNC CAD-CAM. La aplicación de sistemas de CNC en las máquinas-herramienta han hecho aumentar enormemente la producción, al tiempo que se hace posible efectuar operaciones repetitivas de conformado que era difícil de hacer con máquinas convencionales, incidiendo favorablemente en los costos de producción y mejorando su calidad. Este curso con duración de 40 horas, se llevo a cabo en el área de CAD-CAM del laboratorio Pesado 2, utilizando máquinas de CNC de la universidad, contando con la participación de profesores de la división.

Por: M.C. Genaro Soberanis MonforteUniversidad Tecnológica Metropolitana

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