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CAPITULO ΙΙ
MARCO TEORICO
A. ANTECEDENTES HISTORICOS.
A.1 SISTEMAS DE CONTROL DIGITAL.
Al hablar sobre sistemas de control nos ubicamos en una de las
ramas de la ingeniería que más cambios a generado en él acontecer
tecnológico del mundo moderno. Su dominio abarca todos los quehaceres
humanos, desde él simple sistema de mantenimiento de nivel de un
reservorio de agua hasta los “megasistemas” que conformar él control de
una planta generadora de energía eléctrica.
Así mismo, en años recientes se ha incrementado el uso de
controladores digitales en sistemas de control. Los controladores digitales
se utilizan para alcanzar el desempeño optimo, por ejemplo en la forma de
productividad máxima, beneficio máximo, costo mínimo o la utilización
mínima de energía. Actualmente, la aplicación de control por computadora
ha hecho posible el movimiento "inteligente" en robots industriales, la
optimización de economía de combustible en automóviles y el refinamiento
en la operación de enseres y maquinas de coser, entre otros. La
capacidad en la toma de decisiones y la flexibilidad en los programas de
control son las mayores ventaja de los sistemas de control digital.
La tendencia actual de controlar los sistemas dinámicos en forma
digital en lugar de analógicos, se debe principalmente a la disponibilidad
de computadoras digitales de bajo costo y a las ventajas de trabajar con
señales digitales en lugar de señales en tiempo continuo. Actualmente los
sistemas de control han asumido un papel cada vez más importante en el
desarrollo y avance de la civilización moderna y la tecnología.
Prácticamente cada aspecto de las actividades de nuestras vidas está
afectadas por algún tipo de sistema de control que manipulan nuestros
quehaceres en el hogar y en la industria en particular, siendo esta ultima la
mas beneficiada por estos sistemas.
A.2 MAQUINAS ELECTRICAS.
Las máquinas eléctricas son dispositivos de conversión de energía.
Casi todas las aplicaciones de la electricidad consisten en la conversión
de la energía de eléctrica a mecánica, o a la inversa. En un principio la
energía se obtiene por medio de procesos químicos, mecánicos o
nucleares. La conversión o la forma en la que se le dará uso final debe ser
tan eficiente como sea posible tanto por razones económicas como
sociales.
Un 80 por ciento de las máquinas motrices mayormente utilizadas
en la actualidad son los motores de inducción, estas máquinas han
evolucionado con el tiempo de una manera muy radical, el auge de la
misma ha contribuido al desarrollo del hombre, permitiéndole avances
tecnológicos importante tales como las máquinas de escribir, trenes
urbanos de alta velocidad para pasajeros, etc.
B. FUNDAMENTACION TEORICA.
B.1 TEORIA ELECTRONICA.
La teoría electrónica según Valkenburgh (1992), dice "todos los
efectos de la electricidad puede explicarse y predecirse presumiendo la
existencia de una diminuta partícula denominada electrón".
Al aplicar esta teoría electrónica los hombres de ciencia han hecho
predicciones y descubrimientos que pocos años atrás parecían imposibles.
La teoría electrónica no solo constituye la base para el diseño de equipos
eléctricos y electrónicos de todo tipo, sino que explica los fenómenos
químicos que permiten a los químicos predecir y formar nuevos
compuestos, como la maravillosa droga sintética.
En vista que la presunción de la existencia del electrón ha
conducido a importantes descubrimientos en el campo de la electricidad,
la electrónica, la química y la física atómica, se puede suponer sin temor a
equivocarse que el electrón es una realidad. Todos los equipos eléctricos
y electrónicos han sido diseñados sobre la base de la teoría de los
electrones. El estudio de la electricidad se basara exclusivamente en la
teoría electrónica. Esta teoría afirma que todos los efectos eléctricos y
electrónicos obedecen al desplazamiento de electrones de un lugar a otro,
o que en un lugar determinado hay una cantidad demasiado grande o
demasiado pequeña de electrones, tomando en cuenta esta afirmación, la
misma servirá de apoyo fundamental para el estudio de esta investigación,
esto debido a que los motores de inducción tienen en su interior una
variedad de características que permiten el desplazamiento de electrones
de un lugar a otro, en cantidades grandes o pequeñas.
B.2 TEORIA DE SISTEMAS.
Día a día se evidencian mas las interrelaciones de distintas áreas
del conocimiento, las ciencias tienden hacia la integración, la cual se
refleja también en los recursos humanos. Los problemas ahora se atacan
de manera multidiciplinaria. Ante este estado de cosas, surge la visión
sistemática, como una posición holistica para comprender e influir la
realidad, sea cual fuese él contexto. Así, cuando se habla de “sistemico”
se denota el trabajo (cualquiera que sea) con sistemas.
Los conceptos de sistemas proveen una infraestructura útil para la
descripción y comprensión de muchos fenómenos organizacionales
incluyendo las características de los sistemas.
Según Belove (1992), “definir él termino sistema no es una tarea
simple, por que esa palabra ha invadido la sociedad tecnológica actual y
se emplea en muchas áreas diferentes con muchos significados
diferentes. Un sistema debe producir una salida, ejecutar una acción o
llegar a un objetivo. La mayor parte de los sistemas requieren asimismo
una entrada, el sistema debe gobernarse por reglas de operación cuya
meta sea minimizar o maximizar alguna función de las entradas y salidas;
los sistemas de control suelen diseñarse para minimizar errores; los
sistemas administrativos, para minimizar ganancias, etc. Por otra parte la
teoría de la optimización trata sobre la búsqueda de la mejor regla o
control para producir la minimización o maximización deseada del sistema
en particular que se optimiza”.
TIPOS DE SISTEMAS.
Estos pueden ser abstractos o físicos.
SISTEMAS ABSTRACTOS: Es una disposición de manera
ordenada de ideas interdependientes o artefactos.
SISTEMA FISICO: Es un conjunto de elementos que operan
conjuntamente para cumplir un objetivo.
B.3 INTRODUCCION AL ANALISIS DE SISTEMAS DE
CONTROL.
Según Ogata (1993), "El control automático ha jugado un papel vital
en el avance de la ciencia y de la ingeniería. Además de su extrema
importancia en vehículos espaciales, sistemas de guías de proyectiles,
sistemas de piloto automático de aeronaves, sistemas roboticos y otros, el
control automático se ha vuelto parte integral e importante de los procesos
industriales y de manufactura modernas. Por ejemplo, el control
automático resulta esencial en el control numérico de las maquinas
utilizadas en las industrias manufactureras. También resulta esencial en
operaciones ind ustriales tales como el control de presión, temperatura,
humedad, viscosidad y flujo en las industrias de transformación”.
Como los avances en la teoría y practica de control automático
brindan Medios para lograr el funcionamiento optimo de sistemas
dinámicos, mejorar la productividad, liberarse de la monotonía de muchas
operaciones manuales rutinarias y repetitivas, y otras ventajas, la mayoría
de los ingenieros y científicos deben poseer un buen conocimiento en el
campo de los sistemas de control.
B.4 SISTEMAS DE CONTROL Y TERMINOLOGIA.
Savant y Hostetter (1993), plantearon "Los sistemas de control
ejercen poderosas influencias sobre cada faceta de la vida moderna. Las
secadoras y lavadoras automatices, los hornos microondas, satélites
espaciales, plantas de procesos químicos, sistemas de orientación y
navegación, control de la contaminación, transito colectivo y regulación
económica son unos cuantos ejemplos. En el sentido más amplio, un
sistema de control es cualquier interconexión de componentes que
satisfacen una función deseada. La parte de un sistema que va a ser
controlado se denomina planta o proceso. Esta parte es afectada por las
señales aplicadas, llamadas entradas, y produce señales de interés
particular, llamadas salidas”.
Se puede usar un controlador o regulador para producir un
comportamiento deseado de la planta. Este controlador produce las
señales de entrada a la planta que ha sido diseñada para producir las
salidas planeadas.
Algunas de las entradas a la planta son accesibles al diseñador y
otros, por lo general, no lo son. Las señales de entrada no accesibles por
lo general son perturbaciones externas a la planta. Este sistema se
denomina ciclo abierto porque las entradas de control no son
influenciadas por las salidas de la planta, es decir, no se produce
retroalimentación al rededor de la planta.
Este sistema de ciclo abierto posee la ventaja de la simplicidad,
pero su funcionamiento es fuertemente dependiente de las propiedades
de la planta, las cuales pueden también crear respuestas indeseables que
seria conveniente reducir.
En sistemas como el automóvil, el operador es capaz de realizar los
ajustes a los cambios y perturbaciones que se presenten en la planta. Al
conducir otro auto, por primera vez, se debe desarrollar un nuevo sentido,
porque ningún par de automóviles produce exactamente el mismo
funcionamiento de la maquina con la misma presión del acelerador.
REALIMENTACION Y EFECTOS.
Según Ogata (1994), "para entender los efectos de la
reglamentación sobre un sistema de control, es esencial examinar el
fenómeno en su más amplio sentido. Cuando la realimentación es
introducida en forma deliberada para propósito de control, su existencia se
identifica fácilmente. Sin embargo, existen numerosas situaciones en
donde un sistema físico, que normalmente se reconocería como un
sistema inherentemente no realimentado, se vuelve uno realimentado
cuando se observa de cierta manera’’. En general, se puede establecer
que cuando una secuencia cerrada de relaciones causa-efecto existe
entre las variables de un sistema, se dice que existe realimentación. Este
punto de vista admitirá, inevitablemente, realimentación en un gran
numero de sistemas que normalmente se identifican como sistemas no
realimentado. Sin embargo, con la disponibilidad de la realimentación y de
la teoría de sistemas de control, esta definición general permite que
numerosos sistemas, con o sin realimentación, sean estudiados en una
forma sistemática una vez que la existencia de la realimentación en el
sentido mencionado previamente sea establecida.
EFECTO DE LA REALIMENTACION EN LA GANANCIA
GLOBAL.
La realimentación afecta la ganancia G de un sistema no
realimentado por un factor de 1+GH. La cantidad GH puede incluir los
signos menos, por tanto el efecto general de la realimentación es que
puede incrementar o disminuir la ganancia G. En un sistema de control
practico, G y H son funciones de la frecuencia, por tanto, la magnitud de
1 + GH puede ser mayor que 1 en un intervalo de frecuencia pero menor
que 1 en otro. En consecuencia, la realimentación puede incrementar la
ganancia del sistema en un intervalo de frecuencia pero reducirla en otro.
EFECTO DE LA REALIMENTACION EN LA ESTABILIDAD.
La estabilidad es una noción que describe si un sistema es capaz
de seguir el comando de entrada, o en general, si dicho sistema es útil. En
una forma rigurosa, un sistema se dice inestable si sus salidas salen de
control. Por tanto, se debe establecer que la realimentación puede
ocasionar que un sistema que es originalmente estable, se convierta en
inestable. Evidentemente, la realimentación es un arma de dos filos;
cuando no se usa adecuadamente, puede ser dañina, es decir; la
realimentación puede mejorar la estabilidad o serle dañina si no se aplica
adecuadamente.
EFECTO DE LA REALIMENTACION EN LA SENSIBILIDAD.
A menudo, las consideraciones sobre sensibilidad son importantes
en el diseño de sistemas de control. Ya que todos los elementos físicos
tienen propiedades que cambian con el ambiente y la edad, no se pueden
considerar a los parámetros de un sistema de control como
completamente estacionarios durante la vida de operación del sistema.
Por ejemplo, la resistencia del embobinado de un motor eléctrico cambia a
medida que la temperatura del motor se eleva durante la operación. La
maquina de escribir electrónica, algunas veces no funciona normalmente
cuando se enciende por primera vez debido a que los parámetros están
cambiando durante el calentamiento. Este fenómeno es llamado
"enfermedad de las mañanas". La mayoría de las maquinas de duplicación
tiene un periodo de calentamiento durante el cual la operación es
bloqueada cuando se enciende por primera vez.
En general, un buen sistema de control debe ser inestable a la
variación de los parámetros pero sensible a los comandos de entrada.
EFECTO DE LA REALIMENTACION SOBRE PERTURBACIONES
EXTERNAS O RUIDOS.
Todos los sistemas físicos están sujetos a algunos tipos de señales
exógenas o ruido durante su operación. Ejemplo de estas señales son los
voltajes de ruido térmico en circuitos electrónicos y el ruido de
conmutación en motores eléctricos. Las perturbaciones externas, tal como
el viento que actúa sobre una antena, son también muy comunes en
sistemas de control. Por tanto, en el diseño de sistemas de control, se
deben dar consideraciones para que el sistema sea inestable a ruido y
perturbaciones externas y sensible a comandos de entrada.
El efecto de la realimentación sobre el ruido y perturbaciones
depende grandemente de en que parte del sistema ocurren las señales
exógenas. No se pueden obtener conclusiones generales, pero en
muchas situaciones, la realimentación puede decir los efectos del ruido y
las perturbaciones en el desempeño del sistema.
Por otro parte la realimentación también tiene efectos sobre el
ancho de banda, la impedancia, la respuesta transitoria y la respuesta en
frecuencia.
B.5 TIPOS DE SISTEMAS DE CONTROL.
Según kuo (1997), los sistemas de control se pueden clasificar de
diversos modos tales como:
Sistema de control lineales versus no lineales: Estrictamente
hablando, los sistemas lineales no existen en la practica, ya que todos los
Sistemas físicos son lineales en algún grado. Los sistemas de control
realimentado son modelos ideales fabricados por el analista para
simplificar el análisis y diseño. Cuando las magnitudes de las señales en
un sistema de control están limitadas en intervalos en los cuales los
componentes del sistema exhiben una característica lineal, el sistema es
esencialmente lineal. Pero cuando las magnitudes de las señales se
extienden mas allá del intervalo de porción lineal, dependiendo de la
severidad de la no-linealidad, el sistema no se debe seguir considerando
lineal. Por ejemplo, los amplificadores usados en los sistemas de control a
menudo exhiben un efecto de saturación cuando la señal de entrada es
muy grande; el campo magnético de un motor normalmente tiene
propiedades de saturación. Otros efectos no lineales que se encuentran
en sistemas de control son el juego entre dos engranes acoplados, la
característica de resorte no lineal, la fuerza de fricción no lineal o par entre
dos miembros móviles, etc. Muy a menudo las características no lineales
son introducida en forma intencional en un sistema de control para mejorar
su desempeño o proveer un control más efectivo.
Sistemas invariantes con el tiempo versus variantes con el
tiempo: un sistema de control invariable con el tiempo (Sistemas de
control con coeficientes constantes) es aquel en el que los parámetros no
varan en él tiempo. La respuesta de tal sistema es independiente en el
tiempo en le que se aplica la entrada. En cambio, un sistema de control
variable con el tiempo, es decir; su respuesta depende del tiempo en el
que se aplica una entrada.
Sistemas de control continuo versus sistemas de control de
tiempo discreto: en un sistema de control de tiempo continuo, todas las
variables están en función de un tiempo continuo; mientras que en un
sistema de control de tiempo discreto se abarca una o más variables que
son conocidas solo en instantes discretos de tiempo.
Sistemas de control con una entrada y una salida versus
múltiples entradas múltiples salidas: un sistema puede tener una
entrada y una salida, por ejemplo, un sistema de control de posición,
donde hay un comando de entrada (la posición deseada) y una salida
controlada (la posición de salida).
Algunos sistemas pueden tener múltiples entradas y múltiples
salidas, por ejemplo, un sistema de control de procesos con dos entradas
(entrada de presión y entrada de temperatura) y dos salidas (presión
controlada de salida y temperatura controlada de salida).
Sistemas de control con parámetros concentrados versus con
parámetros distribuidos: los sistemas de control con parámetros
concentrados pueden describirse mediante ecuaciones diferenciales
ordinales, mientras que los sistemas de control con parámetros
distribuidos son aquellos que pueden describirse mediante ecuaciones
diferenciales parciales.
Sistema de control deterministico versus estocasticos: un sistema
de control es deterministico si la respuesta a la entrada es predecible y
repetible, de no hacerlo el sistema es estocasticos.
B.6.- Modos de control en sistemas de bucle cerrado.
La manera como el controlador reacciona a una señal de error es
una invocación del modo de control. Es un poco difícil de hacer una
clasificación pormenorizada de los modos de control, pero generalmente
se coincide en que hay cinco modos básicos, a saber:
B.6.1.- Todo o Nada.
B.6.2.- Proporcional (P).
B.6.3.- Proporcional - Integral (PI).
B.6.4.- Proporcional - Integral - Derivativo (PID).
La lista anterior esta ordenada por complejidad del mecanismo y la
circuiteria involucrada. Es decir, el primer modo todo o nada, es él más
simple de implementar; a medida que se mueve mas abajo en la lista, la
construcción física de controlador se vuele más compleja.
Naturalmente el modo más complejo de control es también él más
difícil de entender. En general, entre más difícil sea el problema de control,
se debe ir mas abajo en la lista para encontrar el modo apropiado. Sin
embargo, en muchos procesos industriales el control necesario no es muy
preciso; o la naturaleza del proceso podría ser tal que es fácil realizar un
control preciso. En estas situaciones, los modos de control más simples
son completamente adecuado. De hecho el método más simple, Todo o
Nada, es él mas ampliamente utilizado. Es barato, confiable, fácil de
ajustar y mantener.
B.6.1 CONTROL TODO O NADA.
En el modo de control todo o nada, el dispositivo corrector final
tiene solamente dos posiciones o estados de operación. Por esta razón, el
control todo o nada también se conoce como control de dos posiciones y
también como control Bang Bang. Si la señal de error es positiva el
controlador envía el dispositivo corrector final a la otra posición. El control
todo o nada puede Visualizarse convenientemente considerando como
dispositivo de corrector final una válvula operada por un selenoide, la
válvula esta completamente abierta o completamente cerrada; no hay
posición intermedia.
Zona de actuación: la zona de actuación de un controlador Todo o
Nada esta definida como él más pequeño rango de valores medidos que
debe atravesar para hacer que el dispositivo corrector vaya de una
posición a la otra. La zona de actuación esta definida especialmente para
un controlador todo o nada; no tiene significado una zona de actuación en
los otros modos de control. Usualmente se expresa como un porcentaje de
la plena escala.
La zona de actuación es una expresión del hecho que el valor
medido debe pasar por encima del valor de referencia cierta pequeña
cantidad (la señal de error debe alcanzar cierto valor positivo) para poder
cerrar la válvula. Igualmente, el valor medido debe caer por debajo del
valor de referencia cierta pequeña cantidad (la señal de error debe
alcanzar un cierto valor negativo) para poder abrir la válvula.
B.6.2 CONTROL PROPORCIONAL.
En el modo de control proporcional, el dispositivo corrector final no
es forzado a tomar toda o ninguna posición. En lugar de esto, tiene un
rango continuo de posiciones posibles. La posición exacta de toma es
proporcional ala señal de error. En otras palabras, la salida del bloque
controlador es proporcional a su entrada.
BANDA PROPORCIONAL.
La banda proporcional es el porcentaje de rango total del
controlador en el cual el valor medido cambiaría en orden de producir que
el dispositivo de corrección cambie en un 100%. La mayoría de los
controladores proporcional ajustable, usualmente comprendida entre poco
porcentaje a no muchos cientos por cientos.
B.6.3.- CONTROL PROPORCIONAL - INTEGRAL.
Anteriormente se hablo que el control proporcional elimina la
oscilación en la variable medida y reduce el desgaste en el sistema de
control pero introduce un desbalance permanente en la variable medida.
El control estrictamente proporcional puede utilizarse solamente cuando
los cambios en la carga son pequeños y lentos y la variación en el valor
de referencia es pequeño. Para las situaciones de procesos más
comunes, en las cuales los cambios en la carga son grandes y rápidos, y
el valor de referencia puede variar considerablemente, el modo control
proporcional - integral se adapta mejor. Al control proporcional - integral
también se le denomina control proporcional reposicionador.
En el control proporcional - integral, la posición del sistema control
esta determinado por dos factores:
a.- La magnitud de señal de error. Esta en la parte proporcional.
b.- La integral con respecto al tiempo de la señal de error; en otras
palabras, la magnitud del error multiplicada por el tiempo que ha
permanecido Esta en la parte integral.
Dado a que el sistema puede responder a la integral con respecto al
tiempo del error, cualquier desbalance permanentemente del error que
resulta del control proporcional solo es recogido eventualmente a medida
que pase el tiempo. Se puede ver de esta forma: La parte del control
proporcional posiciona el sistema en proporción al error que exista.
Entonces la parte del control integral se da cuenta que existe un pequeño
error (desbalance). A medida que pasa el tiempo, la parte integral corrige
el error reduciéndolo a cero (por ejemplo moviendo la válvula de
selenoide). El movimiento se detiene porque a medida que pase mas
tiempo, la integral con respecto al tiempo del error no aumenta mas,
debido al hecho que el error ahora es cero.
B.6.4.- CONTROL PROPORCIONAL - DERIVATIVO.
Aun cuando el control proporcional - integral es adecuado para la
mayoría de las situaciones de control, no es adecuado para todas las
situaciones. Hay algunos procesos que presentan problemas de control
muy difíciles que no pueden manejarse por un control proporcional -
integral. Específicamente aquí tenemos dos característica de procesos
que presentan dichos problemas difíciles de control para los cuales no es
suficiente el control proporcional - integral:
a.- Cambios muy rápidos en la carga
b.- Retardos de tiempos grandes entre la aplicación de la acción
correctora y el aparecimiento de los resultados de dicha acción de la
variable medida.
En los casos donde uno cualquiera (o ambos) de estos dos
problemas prevalezcan, la solución puede ser un control proporcional -
integral - Derivativo. En el control proporcional - integral - Derivativo la
acción correctora es determinada por tres factores:
a.- La magnitud del error esta en la parte proporcional.
b.- La integral con respecto al tiempo del error o la magnitud del
error multiplicada por el tiempo que ha permanecido. Esta es la parte
integral.
C.- La razón del tiempo de cambio del error; un rápido cambio en el
error produce una acción correctora mayor que un cambio lento en el
error. Esta es la parte derivativa.
En un sentido intuitivo la parte derivativa del controlador intenta
mirar adelante y prevee que el proceso sufrirá un gran cambio, basándose
en las medidas actuales. Es decir, si la variable medida esta cambiando
muy rápidamente, es seguro que tratara de cambiar en una gran cantidad.
Siendo este el caso, el controlador trata de anticiparse al proceso
aplicando mas acción correctora que la que aplicaría un control
proporcional integral solo.
B.7 TIPOS DE CONVERTIDORES ANALOGICOS
DIGITALES (A/D).
El proceso mediante el cual una señal analógica muestreada se
cuantifica y se convierte en un numero binario es conocido como
conversión analógica - digital. De esta manera, un convertidor analógico -
digital (A/D) transforma una señal analógica (por lo general en la forma de
voltaje o corriente) en una señal digital o una palabra codificada
numéricamente. En la practica, la lógica esta basada en dígitos binarios
compuesto por 0s y 1s, y la representación tiene un numero finito de
dígitos. El convertidor A/D ejecuta las operaciones de muestreo y
retención, cuantificaron y codificación. Entre los circuitos A/D disponibles,
los siguientes tipos son los mas frecuentemente utilizados:
a.- Del tipo de aproximaciones sucesivas.
b.- Del tipo de integración.
C.- Del tipo contador.
C.- Del tipo paralelo.
Cada uno de estos cuatro tipos tiene sus propias desventajas y
ventajas. En cualquier aplicación particular, la velocidad de conversión,
precisión, longitud de palabra y el costo son los principales factores a
considerar en la elección del tipo de convertidor A/D. (Si se requiere de
una mayor precisión, por ejemplo, se debe incrementar en numero de bits
en la señal de salida.)
CONVERTIDORES DIGITALES - ANALOGICOS (D/A).
Un convertidor D/A es un dispositivo que transforma una entrada
digital (números binarios) en una salida analógica. La salida, en la mayoría
de los casos, es una señal de voltaje.
En general se emplean dos métodos para la conversión D/A: el
método que utiliza resistores ponderados y el otro que utiliza la red en
escalera R-2R. El primero es sencillo en la configuración del circuito, pero
su exactitud puede no ser muy buena. El segundo es un poco mas
complicado en configuración, pero es más exacto.
B.8 SISTEMAS DE COMPUTO.
Una vez estudiado los sistemas de control se conocerán los sistemas
de cómputos y al final se ara la unión de ambos para obtener los sistemas de
control asistidos por computadora.
Según Belove (1992), "los sistemas de computo son un conjunto de
elementos relacionados, cuya evolución en el tiempo se describe por una
secuencia de cambios de estados". Dentro de los sistemas de cómputo se
puede hacer la adquisición de datos de dos maneras:
ADQUISICION DE DATOS POR UN PC.
En un PC existen tres vías para la adquisición de datos. Estas son el
bus interno del PC donde directamente se puede conectar tarjetas logrando
de este modo una alta velocidad de muestreo, puerto serial (COM) llamado
también RS -232 o de comunicaciones y a través del puerto paralelo (LPT).
El puerto paralelo utiliza un conector DB-25 hembra y el puerto serial utiliza
un conector DB-25 macho, conjuntamente un conector DB9 hembra.
ADQUISICION DE DATOS A TRAVES DEL PUERTO PARALELO.
El puerto paralelo o puerto de impresora, también llamado Centronics,
está compuesto por un conjunto de entradas y salidas digitales que
permiten la operación de la impresora. Este puerto es ideal para diseñar
sistemas de control por computadoras, y en algunas excepciones se le
puede conectar directamente los sensores y los actuadores. Cada puerto
paralelo (LPT1, LPT2 y LPT3), poseen 12 líneas de salidas y 5 líneas de
entrada.
Las líneas de datos transportan información desde el computador
hacia el periférico, lo hacen en grupo de 8 bits y utilizan los terminales del 2
al 9. Las líneas de tierra cumplen dos funciones, una de ellas es la de unir las
tierras entre el computador y el periférico y la otra es realizar el blindaje de
las señales contra el ruido.
Las líneas strobe (inicio), busy (reconocimiento) y acknowledge
(reconocimiento) son las más usadas para realizar la coordinación entre el
PC y los periféricos.
Para el control de los procesos es necesario utilizar un software
adecuado que permita comparar el valor medido (valor real), con el valor
deseado para posteriormente a través de un actuador, lograr los correctivos
para obtener la salida deseada del sistema.
El control de sistemas a través de computadores posee
características inmensas donde solo la imaginación del diseñador impone un
limite. En la actualidad se pueden crear sistemas para cualquier uso, ya sea
este pequeño o grande. Existen a nivel comercial sistemas preestablecidos
donde las características del sistema a controlar determinan la configuración
del equipo. Un ejemplo de ellos son los sistema SCADA (Sistema de Control
Supervisorio y Adquisición de Datos), los sistemas SCADA desarrollan tres
funciones que son la supervisión, el control y la adquisición de datos, por
ello es que son ampliamente utilizados en la industria petrolera.
También existe la posibilidad de crear tarjetas que permitan la
adquisición de datos y control de sistemas, manipuladas a través de un
software especifico.
B.9 MOTORES ELECTRICOS FUNCIONAMIENTO.
Según Chapman (1993) tenemos:
MOTORES ASINCRONOS.
Se llaman maquinas asincronas de corriente alterna que, a
diferencia de los motores sincronos, giran a velocidad distinta a la del
sincronismo, pero siempre muy cerca a esta, incluso a plena carga.
Esta clase de maquinas, derivadas del descubrimiento del campo
giratorio de galileo ferraris (1985), llamadas también de campo giratorio y
de inducción, constituyen el tipo de motores eléctricos mas difundido,
puesto que presenta una gran simplicidad de construcción una
excepcional robustez, no requieren complicadas maniobras de puesta en
marcha y soporta notables sobrecargas.
Funcionamiento: El estator (formado por una serie de chapas
magnéticas) lleva en sus ranuras el devanado trifasico conectado en
estrella o en delta que, si se alimenta por medio de un sistema trifasico de
tensiones simétricas, determinan en las tres fases tres corrientes iguales
de valor eficaz y desfasadas 120 grados entre sí, que generan un campo
giratorio de intensidad constante. Este campo giratorio da lugar a
variaciones periódicas del flujo concatenado con la espira de cobre fijada
al eje de rotación del rotor.
De acuerdo con la ley de inducción electromagnética, la espira
rotativa será sede de una fuerza inducida, y como constituye un circuito
cerrado, circulara por ella una corriente inducida. Esta corriente inducida
se opone a la causa que la ha generado, o sea a la variación del flujo
concatenado, por lo cual la espira girara en el sentido del campo giratorio,
intentando mantenerse a la velocidad sincrona del campo.
Sin embargo, la espira no podrá alcanzar nunca esta velocidad
porque si esto sucede se anulara la variación del flujo conectado y por
consiguiente la corriente inducida en ella, la cual da lugar al sistema de
fuerzas que originan el par motriz indispensable para equilibrar debido a
las resistencias pasivas.
Si coaxialmente con la espira considerada se colocan otras espiras
iguales, uniformemente distribuidas en el espacio, se forma una jaula. Esta
jaula, situada en la periferia de un cilindro de chapa solidaria con el eje,
constituye el rotor.
Como ya se ha dicho la velocidad del rotor será siempre inferior a la
velocidad del campo giratorio estatorio. La diferencia se llama
deslizamiento absoluto del motor.
MOTORES ASINCRONOS TRIFACICOS.
En los motores de jaula simple, durante la puesta en marcha,
circulan por el rotor corrientes intensas, debido al hecho de que la
resistencia del devanado rotorico es pequeña. Estas corrientes rotoricas
producen en el estator corrientes elevadas, que calientan el motor y
causan disturbios en la línea. Además estas corrientes, que en la puesta
en marcha están fuertemente desfasadas, determinan un par motor de
arranque limitado.
Con el fin de evitar, durante la puesta en marcha del motor, el
doble inconveniente de corrientes demasiado intensas y para motores
demasiado pequeños, es necesario aumentar la resistencia del rotor.
Con tal fin se recurre al motor asincrono de jaula doble, o mejor a los
motores de anillos.
MOTORES SINCRONOS.
Se llaman motores sincronos a los que funcionan a velocidad
siempre constante, en función de la frecuencia de la corriente alterna y él
numero de polos. El motor sincrono es el único ejemplo de motor de
velocidad constante (siempre que permanezca constante la frecuencia en
la línea de alimentación). Uno de los defectos del motor sincrono es el de
no poder arrancar por sus propios medios.
MOTORES DE INDUCCION.
Según Chapman (1993) "un motor de inducción es una maquina
que solo tiene embobinado amortiguadores. Tales maquinas se llaman así
porque el voltaje del rotor (que produce tanto la corriente como el campo
magnético del rotor) es inducido en el embobinado del rotor, en lugar de
conectarse físicamente por medios de conductores. La característica que
distingue un motor de inducción es que no se necesita de corriente de
campo de corriente continua (CC) para poner a funcionar la maquina".
PARTES DE UN MOTOR DE INDUCCION.
Un motor de inducción tiene físicamente el mismo estator que la
maquina sincrona, con diferentes construcciones de rotor. Hay dos tipos
diferentes de rotores de motores de inducción, que pueden colocarse
dentro del estator. A uno se le llama rotor de jaula de ardilla, mientras que
el otro se le llama rotor devanado. Un rotor de motor de inducción de jaula
de ardilla consiste en una serie de barras conductoras, colocadas en
ranuras talladas en la cara del rotor y con sus extremos puestos en corto,
por medio de anillos de cortocircuito.
El otro tipo de rotor es el denominado rotor devanado. Este tiene un
juego completo de embobinados trifasico que son la imagen reflejada de
los embobinados del estator, están conectados generalmente en "Y" y los
extremos de los tres conductores del rotor están conectados a los anillos
de rozamientos sobre el eje del rotor. Los embobinados de rotor están
colocados en corto circuito por medios de escobillas montadas sobre los
anillos de rozamientos.
Los rotores devanados de los motores de inducción, tienen, por lo
tanto, sus corrientes del estator con accesos por las escobillas del estator,
donde pueden examinarse y donde se puede insertar una resistencia extra
en el circuito del estator. Es por esta razón que es posible estos rasgos
especiales, para modificar las característica momento de torsión -
velocidad, del motor.
CONCEPTOS BASICOS SOBRE EL MOTOR DE INDUCCION.
El funcionamiento del motor de inducción es básicamente el mismo
de los embobinados amortiguadores en los motores sincronos.
Velocidad de rotación del campo magnético:
(1)
En donde fe es la frecuencia del sistema en hertzios y p es él
numero de polos en la maquina.
nsinc = 120fe/p.
Voltaje inducido en una barra de rotor:
(2)
En donde v= velocidad de las barras del rotor con relación al campo
magnético.
b = densidad del flujo magnético del estator.
I= longitud de la barra del rotor.
El movimiento relativo del rotor con relación al campo magnético del
estator es lo que produce un voltaje inducido en una barra de rotor. La
velocidad de las barras superiores del rotor, con relación al campo
magnético es hacia la derecha, en tal forma que le voltaje inducido en las
barras superiores estará hacia fuera de la pagina, en tanto que el voltaje
inducido, en las varillas inferiores esta por el interior de la pagina.
Velocidad de deslizamiento:
(3)
en donde:
ndesliz = velocidad de deslizamiento de la maquina.
ns= velocidad de campo magnético.
nm= velocidad mecánica del eje del rotor.
Frecuencia eléctrica del eje del rotor:
Un motor de inducción trabaja induciendo voltajes y corrientes en el
Eind = (v*b)*I
Ndesliz = nsinc - nm
rotor de la maquina y por esta razón algunas veces ha sido llamado
transformador giratorio. A la manera de un transformador, el primario
(estator) induce un voltaje en el secundario (rotor), pero a diferencia del
transformador, la frecuencia secundaria no es necesariamente la misma
que la frecuencia primaria.
Si el rotor de un motor esta bloqueado, de tal modo que no se
puede mover, entonces este y el estator tendrá la misma frecuencia. En
cambio si el rotor gira a velocidad sincrona, la frecuencia del rotor será
cero.
El deslizamiento del motor se define como:
(4)
la frecuencia del rotor se expresa como:
(5)
Realizando sustituciones de ecuaciones anteriores, se llega a la
siguiente expresión:
( 5.1)
s = (nsinc-nm) / nsinc
Fr = sfe
fr = p(nsinc - nm) / 120.
Un motor de inducción depende para su funcionamiento de que el
circuito del estator induzca voltajes y corrientes en el circuito del rotor
(acción transformadora). Puesto que la inducción de voltajes y corrientes
en el circuito del rotor de un motor de inducción es, esencialmente una
acción de transformación, el circuito equivalente de un motor de inducción,
terminara por ser muy similar al circuito equivalente de un transformador.
A un motor de inducción se le da el nombre de maquina doblemente
excitada (al contrario de la maquina sincrona doblemente excitada),
puesto que la potencia se entregara únicamente al circuito del estator.
En un motor de inducción, cuando se aplica el voltaje a los
embobinados del estator, se induce un voltaje a los embobinados del rotor
de la maquina. En general, cuanto más grande sea el movimiento relativo
entre los campos magnéticos del rotor y del estator, mayor será el voltaje
resultante en el rotor. El mayor movimiento relativo se da cuando el rotor
se encuentra en estado estacionario, condición conocida como de rotor
frenado, por lo cual el mayor voltaje se induce en le rotor cuando alcanza
dicha condición. El menor voltaje se alcanza cuando el rotor se mueve a la
misma velocidad del campo magnético del estator, es decir no hay
movimientos relativos.
PARAMETROS DE DESEMPEÑO DE MOTORES DE
INDUCCION.
Según Richardson (1994), para analizar el arranque, aceleración,
funcionamiento y eficiencia de motores de inducción, es necesario definir
ciertos términos y encontrar los medios para determinar sus valores. Estos
valores son fácilmente encontrados aplicándole al motor una serie de
pruebas:
PRUEBA EN VACIO O PRUEBA DE PERDIDAS POR
ROTACION.
Esta prueba se realiza para determinar las perdidas mecánicas y
magnéticas del motor. En esta prueba se pone a trabajar al motor con
voltajes nominales y con el eje girando libremente. Al igual que en la
prueba de transformadores en circuito abierto, todas las perdidas se
cargan al primario o, en este caso, al circuito del estator. La reducción de
potencia durante el calentamiento puede ser de 10 a 20%. Puesto que el
deslizamiento es mínimo durante esta prueba, las corrientes del rotor, las
perdidas magnéticas en este y las perdidas en le cobre del rotor se
consideran como insignificantemente pequeñas.
Cuando se determinan las perdidas debidas a la resistencia de CA
de los devanos del estator, la potencia restante se puede asignar a todas
las perdidas mecánicas y magnéticas de potencia.
Según Chapman (1994), "el ensayo en vacío de un motor de
inducción mide las perdidas rotacionales del motor y proporciona
información sobre su corriente de magnetización”.
PRUEBA DE ROTOR BLOQUEDO.
Según Richardson (1994), "esta prueba se realiza para determinar
la resistencia total efectiva, la resistencia del rotor y las perdidas por
resistencia eléctrica o perdidas en el cobre”.
Según Chapman (1994), "Este ensayo corresponde al de corto
circuito de los transformadores. En él, el rotor esta bloqueado de modo
que no se pueda mover, se le aplica un voltaje al motor y se mide el
voltaje, la corriente y la potencia resultante”.
PRUEBA DE RESISTENCIA DE ESTATOR.
Según Richardson (1994), "esta prueba es realizada para
determinar la resistencia del estator por separado de la resistencia del
rotor”.
Chapman (1994), asegura que esta prueba es realizada para
determinar la resistencia total del circuito del motor, sin embargo, por
medio de esta prueba solo se encuentra la resistencia total.
B.10 METODOLOGIA DE LA INVESTIGACION.
La metodología a utilizar se tomo del libro de Robótica Practica por:
José María Angulo, la cual servirá como guía para la realización de
sistemas de control como unidad funcional, clasificándose esta en nueve
fases fundamentales:
FASE 1.- DEFINICION DE LAS ESPECIFICACIONES.
En esta fase se define con la mayor precisión posible el
funcionamiento del sistema a desarrollar, para esto, solo debe
establecerse los estímulos de entrada y de salida, sin detenerse a explicar
las razones, es decir, se debe especificar el que y NO el por qué.
FASE 2.- ESQUEMA GENERAL DEL HARDWARE.
En esta fase se debe desarrollar en forma de BLOQUES
FUNCIONALES todas las etapas del sistema interconectadas entre sí de
manera lógica. Se asume con bloques funcionales, cada una de las
etapas elementales del sistema encargado de hacer un único trabajo en
particular.
FASE 3.- ORDINOGRAMA GENERAL.
Aquí se establece el diagrama de flujo que se estima será el que
regirá el funcionamiento del circuito. Este diagrama se denomina general
porque su propósito es el de servir como base para el desarrollo del
software, el cual esta sujeto a modificación. Este se realizara en forma
general pero que ilustre el funcionamiento del sistema.
FASE 4.- ADAPTACION ENTRE EL HARDWARE Y EL
SOFTWARE.
Una vez establecida la forma del hardware y el software se
establecen los diferentes mecanismos para la comunicación entre ambos,
garantizando que la información entra y sale en forma correcta.
FASE 5.- ORDINOGRAMA MODULARES Y CODIFICACION DE
PROGRAMAS.
En esta etapa, cada uno de los diferentes bloques generales del
diagrama de flujo se codifica individualmente, asegurándose que cada
parte realiza el trabajo en forma eficiente y segura. Esto se hace
codificando el programa directamente en el lenguaje seleccionado para tal
fin.
FASE 6.- IMPLEMENTACION DEL HARDWARE.
Acá, es necesario materializar el circuito. Para ello se debe estudiar
las hojas del fabricante de los diferentes circuitos a utilizar. Debe tenerse
especial cuidado en las corrientes de consumo y las que pueden entregar
cada una de las salidas, con el fin de no sobrecargarse cada una de las
partes. Así mismo, se debe preveer el uso de todos y cada uno de los
pines, para no dejar ninguno desconectado.
FASE 7.- DEPURACION DEL SOFTWARE.
En está, el programa se prueba y se depura hasta que su
funcionamiento sea el adecuado. Es imperativo probar todas y cada una
de las diferentes bifurcaciones del programa exhaustivamente, incluso, se
debe determinar su funcionamiento bajo condiciones extremas.
FASE 8.- INTEGRACION DEL HARDWARE CON EL
SOFTWARE.
En esta fase se prueba la interacción entre ambas partes,
confirmando que la totalidad del sistema interactúa de manera correcta y
eficiente.
FASE 9.- CONSTRUCION DEL PROTOTIPÒ DEFINITIVO Y
PRUEBAS FINALES.
Si es necesario implantar todo el sistema, a nivel de hardware debe
materializarce con una placa de baquelita o fibra de vidrio y el programa
debe establecerce compilado y debe probarse nuevamente la
funcionalidad de la totalidad del sistema. El sistema no será materializado
en una placa de baquelita o fibra de vidrio, por esta razón no se elaborara
la fase 9 debido que el sistema solo será probado sobre los Protoboard.
C. REVISION DE LA LITERATURA.
En relación con los sistemas de control en general, se han realizado
varios estudios los cuales se tomaron como soporte de esta investigación.
Entre los estudios se menciona el realizado por Hómez Acosta y Andrés
Felipe (Universidad del Zulia,1991), presentado con el siguiente título:
Diseño de interfase analógica digital aplicada a motores trifásicos de
inducción, el presente es un trabajo diseñado para ser usado
principalmente como una interfase entre el mundo externo y el
computador, con lo cual se puede orientar un estudio según la necesidad
del diseñador. En particular éste trabajo especial de grado, orientado
hacia el estudio de motores de inducción, pretende dar parámetros
importantes como Voltaje, Corriente, Potencia, Voltio-Amperios, Voltio-
Amperios reactivos, Angulo entre las ondas de Voltaje y Corriente, en
cuanto sea posible el modelo matemático del motor, donde se describe
como se combinan la programación y la electrónica para conseguir dicho
fin, usando la interfase como una herramienta para conseguirlo, el sistema
que se ha diseñado consiste en controlar los parámetros antes
mencionados, tanto en la entrada como en la salida, por medio de una
tarjeta electrónica y un computador personal con un software avanzado.
Destacando del sistema expuesto la utilización de una tarjeta de control y
un software de soporte para la realizar la medición de los parámetros por
medio de un computador, como punto de comparación con esta
investigación se tomo las características de la circuiteria electrónica y el
computador como base fundamental para el control del nuevo sistema.
Otro estudio tomado, en este mismo orden fue el trabajo realizado
por Villalobos y Zambrano (Universidad del Zulia, 1993), presentado con el
siguiente título: diseño e implantación de un prototipo de protección y
diagnóstico para aires acondicionados centrales monofásicos y
trifásicos, lector portátiles de datos y sistema de calibración basado
en microprocesador 68701 de Motorola, se analizó el sistema se llegó a
la conclusión que tiene la finalidad de proteger y realizar diagnóstico en
los motores de aires acondicionados debido a las excesivas variaciones
de voltaje, consumo excesivo de corriente y a la vez envía señales de
alarma cuando ocurra alguna falla en cualquiera de sus componentes,
como punto de comparación con esta investigación se puede tomar el uso
de los motores eléctricos trifásicos, debido a que utiliza una serie de
circuitos electrónicos para tener un control automatizado del mismo.
Otro de los estudios que ha servido de soporte es el trabajo de
grado realizado por los bachilleres Barboza Javier y Nuñez Juan
(Universidad Rafael Belloso Chacin), presentado con el siguiente título:
Implementación de un sistema de control para regular la velocidad de
motores eléctricos, a través de un computador personal, este trabajo
especial de grado describe el desarrollo de un sistema de control aplicado
a regular la velocidad de motores eléctricos, utilizando como etapa de
potencia la tarjeta EP-047. A través del diseño de la tarjeta SPC-089 del
tacómetro TPC- 055, se determinó el software de aplicación que a su vez
esta relacionado a la funcionalidad del motor de inducción tirfásico, así
como las formas que se deben interconectar, el software resulto ser útil
dentro del sistema de control, ya que involucra al computador en los
sistemas automatizados, específicamente en el control de velocidad de
motores eléctricos, demostrando que el ordenador tiene todo el control del
proceso. Tomando como puntos de comparación con esta investigación la
etapa de control de los motores eléctricos y el software aplicable a las
condiciones que presenta dicha unidad a través del computador personal.
D. DEFINICION DE TERMINOS BASICOS.
A continuación se presenta una serie de términos que son
brevemente definidos por considerarse puntos fundamentales de esta
investigación.
CONTROL RETROALIMENTADO: es una operación que, en
presencia de perturbaciones, tiende a reducir la diferencia entre la salida
de un sistema y alguna entrada de referencia, realizándolo sobre la base
de esta diferencia. (Ogata, 1993, p.2).
PERTURBACIONES: es una señal que tiende a afectar
adversamente el valor de la salida de un sistema. (Ogata, 1993,pag. 2).
SISTEMAS: es una combinación de componentes que actúan
conjuntamente y cumplen un determinado objetivo. (Ogata, 1993, p.2).
SEÑAL DE TIEMPO CONTINUO: es aquella que se define sobre
un intervalo continuo de tiempo. (Ogata, 1994, p.1).
SEÑAL ANALOGICA: es una señal definida en un intervalo
continuo de tiempo cuya amplitud puede adoptar un intervalo continuo de
valores. (Ogata, 1994, p.1).
SEÑAL EN TIEMPO DISCRETO: es una señal definida solo en
valores discretos de tiempo(esto es, aquellos en los que la variable
independiente "t" esta cuantificada). (Ogata, 1994, p.2.).
SEÑAL DIGITAL: es una señal en tiempo discreto con amplitudes
cuantificadas. (Ogata, 1994, p.2).
MUESTREADOR: un muestreador en un sistema digital convierte
una señal analógica en un tren de pulso de amplitud
modulado.(Ogata,1994, p.13).
RETENEDOR: un retenedor mantiene el valor del pulso de la señal
muestreada durante un tiempo especifico. (Ogata, 1994, p.13).
El muestreador y el retenedor son necesarios en el convertidor
(A/D) para producir un numero que represente de manera precisa la señal
de entrada en el instante de muestreo.
PLANTA: es cualquier objeto físico a ser controlado.(Ogata,
1994, P.7).
PROCESO: se define como una operación progresiva o un
desarrollo marcado mediante una serie de cambios graduales que
suceden uno a otro de una manera relativamente fija y conduce hacia un
resultado o fin determinado. (Ogata, 1994, p.7).
SISTEMA DE CONTROL DE LAZO ABIERTO: los sistemas de
control en los que la salida no tiene efecto sobre la acción de control se
les denomina sistema de lazo abierto. (Ogata, 1993, p.2).
SISTEMA DE CONTROL DE LAZO CERRADO: son aquellos
sistemas que poseen una retroalimentación y son llamados con frecuencia
sistemas retroalimentados. (Ogata, 1993, p.2).
SISTEMA DE CONTROL DE PROCESO: a un sistema de
regulación atómica en el que la salida es una variable como temperatura,
presión, velocidad, nivel de flujo o ph, se le denomina sistema de control
de proceso. (Ogata, 1993, p.2).
SISTEMAS DE CONTROL RETROALIMENTADO: es aquel que
tiende a mantener una relación preestablecida entre la salida y alguna
entrada de referencia, comparandolas y usando la diferencia como medio
de control. (Ogata, 1993, p.2).
SISTEMA DE REGULACION AUTOMATICA: es un sistema de
control retroalimentados en el que la entrada de referencia o la salida
deseada son, o bien constantes o bien varían lentamente en el tiempo, y
donde la tarea fundamental consiste en mantener la salida en el valor
deseado a pesar de las perturbaciones presentes. (Ogata, 1993, p.6).
VARIABLE CONTROLADA: es la cantidad o condición que se
mide y controla(Ogata 1994,p.7).
VARIABLE MANIPULADA: es la cantidad o condición modificada
por el controlador, con el fin de afectar a la variable controlada. (Ogata,
1994, p.7).
CONTROL: significa medir el valor de la variable controlada del
sistema, y aplicar al sistema la variable manipulada para corregir o limitar
la desviación del valor medido, respecto al valor deseado. (Ogata, 1994,
p.7).
MAQUINAS DE INDUNCCION: una maquina que solo tiene
embobinados amortiguadores se denomina maquinas de inducción. Tales
maquinas se llaman así porque el voltaje del rotor(que produce tanto la
corriente como el campo magnético del rotor) es inducido en el
embobinado del rotor, en lugar de conectarse físicamente por medios de
conductores. (Chapman, 1993,p.552).
ROTOR DE JAULA DE ARDILLA: consiste en una serie de barras
conductoras, colocadas en ranuras talladas en la cara de rotor y con sus
extremos puestos en corto, por medio de anillos de cortocircuito.
(Chapman, 1993, p.554).
ROTOR DEVANADO: son aquellos rotores que poseen un juego
completo de embobinados trifasico que son la imagen reflejada de los
embobinados del estator. (Chapman, 1993, p.555).
MOTOR DE INDUCCION: un motor de inducción puede describirse,
básicamente, como un transformador giratorio. Su alimentación es un
sistema trifasico de voltaje y corriente. (Chapman, 1993, p.567).
LEY DE FARADAY: El voltaje inducido en una espira o bobina de
un conductor es proporcional a la rapidez de cambio de las líneas de
fuerza que atraviesan la bobina. (Richardson, 1994, p.17).
LEY DE LENZ: En todos los casos de inducción electromecánica, el
voltaje inducido hará que la corriente circule en un circuito cerrado en una
dirección tal que el campo magnético originado por esta corriente se
oponga a la causa que la produce. (Richardson, 1994, p.25).
E. SISTEMAS DE VARIABLES.
VARIABLE 1: Sistema de control automatizado. Conceptualmente
se define como una combinación de componentes que actúa
conjuntamente cumpliendo determinado objetivo y manipulado a través de
un computador. (Ogata, 1993, p.2).
Operacionalmente: esta constituido por una tarjeta de adquisición
de datos y un software de aplicación, los cuales en conjunto se encargan
de tomar los datos procedentes del motor, procesarlos y realizar las
medidas correctivas de acuerdo a lo especificado en el software.
VARIABLE 2: Pruebas y obtención de curvas características en
motores de corriente alterna. Las pruebas en motores eléctricos
conceptualmente consisten en obtener y analizar los parámetros de
funcionamiento y eficiencia de los motores. (Richardson, 1994, p.518).
La prueba en vacío según Chapman (1993, p.629), Mide las
pérdidas rotacionales del motor y proporciona información sobre su
corriente de magnetización. La prueba en cortocircuito ó de rotor
bloqueado según Richardson ( 1994, p.518), Se utiliza para determinar la
resistencia total efectiva, la resistencia del rotor y las pérdidas por
resistencia eléctrica o pérdidas en el cobre.
Las curvas características permiten determinar el funcionamiento
óptimo del motor a través del análisis de la misma.
Los motores de corriente según Chapman (1993,p.567), pueden
Describirse básicamente, como un transformador giratorio. Su
alimentación es un sistema trifasico de voltaje y corriente.
Operacionalmente: esta constituido por varios tipos de pruebas
(prueba en vacío, prueba en cortocircuito, y otros) en donde cada uno de
estos ensayos determinara un parámetro especifico, que servirá como
base fundamental para la obtención de la curva característica del motor de
corriente alterna (A..C).