Universidad Politécnica Salesiana-Sede Cuenca – Campús el Vecino Vecino - Teoría Teoría de Control II.
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8dison 6uri 0drián 0%uilar 0%uilar @at,e:s Castillo C,ristian Cedillo 7aime Auilca. e!uriBest.ups.edu.ec e!uriBest.ups.edu.ec aa%uilar1 aa%uilar1Best.ups.edu.ec Best.ups.edu.ec (castilloBest.up (castilloBest.ups.edu.ec s.edu.ec ccedillodBest.ups.edu.ec (,uilcaBest.ups.edu.ec (,uilcaBest.ups .edu.ec
Túnel Túnel de de Vient Viento. o.
Universidad Politécnica Salesiana - Sede Cuenca Teoría de Control II Abstract-- The project aims to improve the t he sense of balance of athletes who have suffered an accident or an injury inside or outside the sport. Palabras Claves— atheltes, balance, injury.
I. INTRODUCCIÓN. Los túneles aerodinámicos tam!ién llamados de "orma no mu# correcta túneles de viento son instrumentos cientí"icotecnol$%icos cu#a aplicaci$n es la %eneraci$n de una corriente "lui "luida da de prop propie ieda dade dess cono conoci cida dass para para la medi medida da de las las acci accion ones es del del vien viento to so!r so!ree o! o!st stác ácul ulos os de mu# mu# dive divers rsaa naturale&a # más %eneralmente el estudio de los "en$menos "ísicos en los 'ue el aire en movimiento (ue%a un papel dominante. )*+ Siendo a,ora indispensa!le para el desarrollo moderno aeronáutico es di"ícil contemplar la posi!ilidad de dise disea arr o! o!(e (eto toss aero aerodi diná námi mico cos s sin sin prim primer eroo medi medirr las las propiedades de sustentaci$n # arrastre en un túnel de viento. )+) )+)//+ 0ctua ctuallment mentee es apl aplica icado doss en las las ind ndus usttrias ias automo automovil vilíst ística icass # aeroná aeronáuti uticas cas )1+)2+ )1+)2+)3+ )3+ 'ue son las principales usuarios para este tipo de control4 aun'ue desde ,ace al%un tiempo se utili&a en deportes como el es'uí # el paracaídismo. II. 5678TIV5S Objetivo General: Contr Con trola olarr el altura altura de un o!(eto o!(eto dentro dentro de un tunel tunel de viento.
Objetivos Específicos: 0d'uirir datos a través del modelo implementado. 5!tener la "unci$n de trans"erencia de la planta. Implem Implement entar ar los compen compensad sadore oress # con contro trolad ladore oress adecuados a la "unci$n de trans"erencia de la planta. 9eali&ar varias prue!as para demostrar el adecuado "uncionamiento. Compa Compara rarr los los valo valore ress del del dise diseo o "ísi "ísico co con con los los calculados matemáticamente. matemáticamente. Impl Implem emen enta tarr la plat plata" a"or orma ma La!v La!vie ie: : para para la visuali&aci$n.
III. DESCRICIÓN DE! RO"!E#$ ;entro de los deportes el e'uili!rio es al%o primordial para reali&ar cu#a actividad es por esto 'ue los deportistas cuando
les sucede un accidente #a sea dentro o "uera del am!ito deportivo puede ser al%o mu# "rustrante no estar al má
I%. &USTI'IC$CIÓN Las personas 'ue práctican deportes como es'uí # ciclismo pueden lle%ar a tener pro!lemas con el e'uili!rio e'uili!rio de!ido a una lesi$n 'ue a"ecta su condici$n "isica por lo 'ue lue%o de encont encontrar rarse se en una con condic dici$n i$n optima optima pod podr=a r=a reali reali&ar &ar un tratamiento para poder recuperar el e'uili!rio en su cuerpo #a 'ue dentro de sus deportes es de suma importancia. ;ado a las caract caracteri eristi sticas cas de pod poder er con contro trolar lar dic,o dic,o tunel tunel se lo pue puede de util&iar para preparaci$n para paracaídismo # asi tener una ma#or se%uridad al momento de reali&ar dic,a práctica en el aire. ;entro de la 0utomovilística muc,as de las veces los in%enieros a car%o de disear los autos no estan 1>>? se%uros de 'ue el producto sea se%uro. )+ %. SO!UCIÓN $! RO"!E#$. La soluci$n 'ue se propone a dic,os deportistas es reali&ar un tunel de viento donde ellos pordrán in%resar # literalmente podrán volar con esto poco a poco pueden recuperar su sentido de e'uili!rio # poder volver a practicar su deporte con una condici$ condici$nn "ísica # mental mental $ptima $ptima.. Para el caso caso de la 0utomo 0utomovil vilíst ística ica pod podemo emoss decir decir 'ue se usar usar para para simula simular r condiciones donde el auto este su(eto "uer&as 'ue pudieran a"ectar su "uncionamiento así mismo 'ue su diseo sea acorde al o!(etivo del mismo para el caso de autos rápidos involucra menor "ricci$n. %I. #$RCO TEÓRICO. Un tunel de viento es una ,erramiento donde el o!(eto puede permanecer de manera estacionaria siempre # cuando pase aire por el el cual es impulsado por un ventildaor en la parte !a(a del o!(eto. 8l tunel de viento se encuentra "ormado por un conducto tu!ular en cu#o interior se coloca el o!(eto para reali&ar los e
Clasificaci(n. Los túneles de viento pueden ser clasi"icados de di"erentes modos se%ún múltiples criterios teniendo en cuenta sus diversas características. características. Sin em!ar%o ,a# dos parámetros
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'ue de"inen este tipo de instalaciones por encima de los demás ran%o de velocidades de operaci$n # topolo%ía "ísica.
Ran)o *e veloci*a*es *e operaci(n. Teniendo en cuenta la velocidad del "lu(o a su paso por la secci$n de test los túneles de viento pueden clasi"icarse como
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de in"raestructuras 'ue permitan am!as con"i%uraciones consi%uiendo así ma#or polivalencia de cara al desarrollo de di"erentes clases de test.
Tabla 1. Tipo de túnel de viento se%ún su topolo%ía "ísica.
Tabla +. 9an%o de velocidades de operaci$n.
Topolo)ía 'ísica. ;os parámetros son considerados en la clasi"icaci$n de túneles de viento por su topolo%ía "ísica se%ún tipo de retorno # con"i%uraci$n de la cámara de ensa#o. Se),n tipo *e retorno Circ-ito abierto: 8l "lu(o de aire 'ue circula por su interior descri!e una tra#ectoria recta4 penetra en el circuito desde el e
'i) +. Circuito a!ierto con cámara de ensa#os cerrada DTipo EPLF
'i) 1. Circuito a!ierto con secci$n de ensa#os a!ierta DTipo 8i""elF %entila*or. Un ventilador es una tur!omá'uina 'ue trans"iere potencia a un "luido con un rendimiento determinado induciendo en él una so!represi$n e incrementando su movimiento.
Se),n confi)-raci(n *e la c/ara *e ensa0o Secci(n abierta: La cámara de ensa#o comunica por al%uno de sus límites o por todos ellos con el e
'i) 2. Ventilador comercial. 'ototransistor.
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'i) 3. Gototransistor 8ste dispositivo se di"erencia de un transistor común por 'ue su !ase ,a sido sustituida por un cristal "otosensi!le 'ue re%ula el "lu(o de corriente colector – emisor de acuerdo a la lu& incidente so!re él Den nuestro caso lu& in"rarro(aF. 8l "ototransistor aun'ue con la apariencia de un L8; común de!e conectarse con la patilla lar%a a masa # la corta a volta(e.
Para una amplia %ama de aplicaciones se utili&an $pticas 'ue reducen el campo visual con el a%re%ado de un valor predeterminado de temperatura de conmutaci$n. 8l sensor in"rarro(o re'uiere de una comunicaci$n lineal entre transmisor # receptor lo 'ue ,ace impredeci!le la línea de vista para su e"ectiva transmisi$n por lo tanto siempre será uno a uno de(ando de lado las con"i%uraciones punto multipunto. )1+ 8l sensor de distancia por in"rarro(o tiene un alcance má
Tarjeta *e $*5-isicion *e Datos D$6 8l modulo EI de ad'uisici$n de datos ;0H multi"unci $n US6 – >>J de Eational instruments DEIF es una opci$n de ad'uisici$n a !a(o costo el sistema Kplu%- and-pla# 1/ US6 de cone
+ Posee las si%uientes característ icas de ad'uisici$n M entradas anal$%icas D1/ !its /M NSOsF 2 salidas anal$%icas D12 !its a 1*> SOsF 12 8OS di %itales4 contador de 2 !its 8ner%i&ado por !us para una ma#or movilidad conect ividad de seal inte%rada La versi$n 58@ está disponi!le Compati!le con La!VI8Q La!Qindo:sOCVI # @easuremen t Studio para Visual Studio .E8T. So"t:are controlador EI-;0Hm< # so"t:are interactiv o EI La!VI8Q Si%nal8
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'i) 4. 8s'uema de Cone
'i) 7. ;0H de Eational Instruments ;onde las tapas de 1- lo 9eali&a la ;0H. La etapa / es la visuali&aci$n en la Plata"orma La!vie:. Los sensores in"rarro(os son a'uellos 'ue detectan la radiaci$n emitida por los materiales calientes # la trans"orman en una seal eléctrica.)1+
%II.ESECI'IC$CIONES DE DISE8O. La propuesta en la cual 'ueremos reali&ar el KTunel de
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viento es en el entorno de desarrollo La!vie: con el 'ue se puede controlar el altura 'ue se desea de este o!(eto es decir se usa un control di%ital mediante la EI ;0H de la marca Eational Instruments se puede o!tener los datos del pro#ecto 'ue con la a#uda de la Inter"ace de La!vie: se podrá visuali&ar %ra"icamente como se reali&a el "uncionamiento del mismo asi como in%resar la distancia a la 'ue se va a encontrar el o!(eto 'ue se colo'ue en su interior dic,a distancia será controlada con un toolNit de las li!rerias de la!vie: llamada Gu&&# Lo%ic ToolNit el cual a#uda a adaptar # controlar los sistemas di"usos. 0demas tiene las opciones de P PI P; # los al%oritmos de control PI; en sus aplicaciones de La!VI8Q %anancias de autoa(uste en línea # "uera de línea !asados en di"erentes al%oritmos para me(orar el rendimiento de control # la e
/
%III. RESUUESTO 8l material re'uerido para este pro#ecto es detallado en la si%uiente ta!la estando el mismo a cam!ios de!ido a modi"icaciones encontradas en el desarrollo del diseo.
I;. CRONOGR$#$ Se plantea un estimado de tiempo para reali&ar las di"erentes actividades en el desarrollo del pro#ecto. 0ne
;. "I"!IOGR$'<$ )1+
)2+ )+
'i) 9. Inter"a& de Comunicaci$n Pro#ecto -PC )/+
;onde las etapaas de 1- seran la toma de datos para la %rá"ica # las etapa / sera la visuali&acion en la plata"orma de La!vie:.
)*+
)+
)3+
'i). . 8s'uema de comunicaci$n de componetes del pro#ecto.
;ie%o Patricio Pineda @ai%ua # Qilliam Aernán Ve%a Santillán. ;iseo # construcci$n de un túnel de viento su!s$nico con sistema de ad'uisici$n de datos para el estudio de la aerodinámica de los ve,ículos. Latacun%a 8cuador.2>1>. 9u!én 8milio Campos L$pe&. ;iseo de un aler$n de un ve,ículo de competici$n comparaci$n de la simulaci$n aerodinámica numérica # la simulaci$n aerodinámica e>M. 0nalisis del "lu(o "luido dentro de un tunel de viento su!sonico empleando me". Scillone Ruillermo. Universidad Tecnol$%ica Eacional. 9evisado >O>/O2>1. ;isponi!le ,ttpOO:::.edutecne.utn.edu.arOc#tal"rvmOC#T0L2>1>OTra!a(os?2># ?2>Prolo%oOTra!a(os?2>C#T0L?2>2>1>OTG?2>-?2>>>1?2>?2>?2>0n?C?01lisis?2>del?2>Glu(o.pd" ;iseo # construcci$n de un túnel de viento. Grancisco ernesto c,icas molina. Pu!licado >*O2>12. 9evisado >O>/O2>1. ;isponi!le ,ttpOOce".uca.edu.svOdescar%a!lesOtesisdescar%a!lesOtunel.pd" 8nsa#os de Túnel 0erodinámico. Tra!a(os # Pro#ectos "in de estudios de la 8TSI. Pu!licado >1O>1O;isponi!le ,ttpOO!i!in%.us.esOpro#ectosOa!repro#O31MO"ic,eroOParteI ?2*2GCapitulo*.pd" ;iseo # análisis computacional para túnel de viento de !a(a velocidad. 0l!erto @uo& @e(ías. Pu!licado 1>O2>12 9evisado >O>/O2>1. ;isponi!le ,ttpOOearc,ivo.ucm.esO!itstreamO,andleO1>>1O1*J>1Op"cal!ertomuno&me( ias2>12.pd"se'uence1 ;ie%o Patricio Pineda @ai%ua # Qilliam Aernán Ve%a Santillán . ;iseo # construcci$n de un túnel de viento su!s$nico con sistema de ad'uisici$n de datos para el estudio de la aerodinámica de los ve,ículos . Latacun%a 8cuador. 2>1>. Pu!licado ;isponi!le ,ttpsOO:::.%oo%le.comOurl satWrct(W'WesrcsWsource:e!Wcd2Wcadr(aWuactMWved>a ,UX8:ipaC,Mr&@0,Q;R9/XAVC*;(/HG%%m@08Wurl,ttp ?0?2G?2Gdspace.ups.edu.ec?2G!itstream
Universidad Politécnica Salesiana-Sede Cuenca – Campús el Vecino - Teoría de Control II. ?2G12/*3MJ?2G2>>1?2G1*?2GUPSCT>>21.pd"Wus%0GH(CEA' !;S2M/Y95S*2C3*HWsi%2oPTI<C@p:Q,9G%MZ d0H )M+ 9o!erto @artíne&. Construcci$n # caracteri&aci$n de túnel de viento a !a(as velocidades. ;epartamento Gísica Universidad Eacional de Colom!ia. 2>11. ;isponi!le ,ttpOOinvesti%acion#pro%ramacion.comOarticulosOTunelParte1T,eor#.p d" ,ttpOOinvesti%acion#pro%ramacion.comOarticulosOTunelParte28>>. ;isponi!le ,ttpsOO:::.academia.eduO1**>>3MOT ?C?J0E8L;8VI8ET5P0908STU;I5S8ZP89I@8ET0L8 S;80895R8E890;598SYSUSC5@P5E8ET8S autodo:nload )1>+ 6us-Po:ered @ulti"unction ;0H US6 ;evice. EI US6->>MO>>J. US89 RUI;8. Eational Instruments. 9evisado >O>/O2>1. ;isponi!le ,ttpOO:::.ni.comOpd"OmanualsO31>n.pd" )11+ ;atas,eet Sensor de distancia in"rarro(os AIT8C. ;isponi!le en ,ttpOO:::.d"ro!ot.comOima%eOdataOS8E>>1/OAIT8C.pd"
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)12+ E0S01. Qind tunnels o" E0S0 DE0S0 SP 4 //>F. 2>>1. ,ttpOO:::.,'.nasa.%ovOo""iceOpaoOAistor#OSP-//>Oc ontents.,tm )1+ Peter 6rads,a: and 9a!i @e,ta. ,ttpOO:::,t%l.stan"ord.eduO!rads,a:OtunnelOscree n.,tml 0utores 8dison 0rturo 6uri 0!ad. Eacido en 0&o%ues 8studiante de la Universidad Politécnica Salesiana. Séptimo Ciclo de la Carrera de In%eniero 8lectr$nica de Sistemas Industriales.
@at,e:s Castillo Eaci$ en Cuenca-8cuador en 1JJ* reali&o sus estudios en el Cole%io KUnidad 8ducativa Técnico Salesiano de la ciudad Cuenca desde el ao 2>>* ,asta el 2>12. 5!tuvo !ac,illerato técnico en @ecatr$nica. Sus estudios de tercer nivel los reali&a en la KUniversidad Politécnica Salesiana Sede Cuenca en la carrera de In%eniería 8lectr$nica.
