lunes , noviembre 20 2017
Home / Artículos / Instrumentación / Aplicación de LabVIEW en el desarrollo de simuladores para formación profesional

Aplicación de LabVIEW en el desarrollo de simuladores para formación profesional

“El entorno de LabVIEW constituye una herramienta sumamente eficaz que nos ha permitido dar un enfoque diferente sobre el aprendizaje de las instalaciones térmicas,  posibilitándonos su estudio dinámico en el tiempo, sin necesidad de disponer de equipos físicos, que no siempre están disponibles.”

 

El Reto: 

 

Diseñar simuladores  de instalaciones térmicas e hidráulicas  de los edificios, que puedan ser utilizados por el profesorado  como recurso didáctico y permita a los alumnos realizar sus propios montajes y comprender el funcionamiento de dichas instalaciones.

 

La Solución:

 

Desarrollar con LabVIEW una biblioteca de instrumentos virtuales (VI) que simulen el funcionamiento de los equipos y los componentes básicos de las instalaciones térmicas e hidráulicas de los edificios, que puedan interconectarse para configurar otras instalaciones más complejas  y poder simularlas,  permitiendo  obtener datos de los parámetros  de funcionamiento,  de consumos y eficiencia energética, ayudando al alumnado a comprender dichos sistemas.

 

Introducción

 

A menudo la labor docente encuentra limitaciones a la hora de transmitir los conocimientos relacionados con el funcionamiento de instalaciones térmicas, hidráulicas o de cualquier otra instalación  activa, cuyo éxito pasa por disponer de sistemas reales o a escala, los cuales no siempre están al alcance de los centros educativos  y mucho menos de los alumnos en sus propios domicilios. Este hecho se acentúa aún más en el caso de la Formación Profesional a Distancia en especialidades relacionadas con los sectores productivos y tecnológicos que demandan unos recursos didácticos adecuados, como complemento a la labor tutorial del profesorado. Estas necesidades han llevado a un equipo de profesores  del Centro Integrado de F.P. de Mantenimiento y Servicios a la Producción  a desarrollar  una serie de simuladores virtuales modulares,  que pueden ser utilizados para configurar  y simular otras instalaciones más complejas  diseñadas  por los propios alumnos. Todo ello ha sido realizado bajo el entorno de programación gráfica LabVIEW,  gracias a la  disponibilidad de recursos matemáticos y otras muchas funcionalidades que posee, así como a su sencillez de uso, que hacen de este software una potente herramienta, también en el campo de la simulación.  La potencialidad de LabVIEW nos permite incluso hacer sistemas combinados  que por un lado funcionen en modo de simulación  y por otro en modo real, permitiéndonos comparar los resultados  obtenidos. Los simuladores desarrollados servirán al alumnado como herramienta para realizar prácticas de montaje virtual, así como de puesta en marcha y de análisis del funcionamiento de las instalaciones, ayudándoles a investigar y a entender mejor el comportamiento de las mismas. Todo ello lo podrán realizar en el aula o bien desde sus propios domicilios, lo que les permitirá tener una total disponibilidad de uso durante su etapa de formación.

 

Fases del proyecto

 

El proyecto se ha llevado a cabo  siguiendo el orden siguiente:

1. Creación de los instrumentos virtuales básicos.

2. Creación de ejemplos de instalaciones tipo simuladas.

3. Elaboración  de guías de uso.

Para la creación de los instrumentos virtuales básicos ha sido necesario:

• Seleccionar los equipos y componentes básicos de las instalaciones térmicas e hidráulicas.

• Obtener las funciones que determinan el comportamiento simulado de los equipos y componentes anteriores, caracterizando las entradas y salidas necesarias para los mismos. 

• Programar en LabVIEW los instrumentos virtuales correspondientes, basados en las funciones anteriores y configurarlos como subVIs, incluyendo en los paneles frontales los elementos  gráficos necesarios  para que puedan ser utilizados en otros proyectos.

•  Realizar pruebas de funcionamiento y depuración  de errores.

Los instrumentos virtuales básicos que se han desarrollado han sido los siguientes: 

• Generadores térmicos: Caldera y bomba de calor aire-agua.

• Colector hidráulico de distribución. 

• Vaso de expansión.

• Acumuladores de agua: Interacumulador de ACS, acumulador de ACS y depósito de inercia.

• Intercambiadores de calor: batería de agua fría, batería de agua caliente,   batería de frío y calor, intercambiador de placas y recuperador  de calor aire-are. 

• Mezclador termostático para ACS

• Bomba circuladora.

• Válvulas de 3 vías: de acción todo-nada, a 3 puntos, proporcional 0..10V y mezcladora. 

• Paneles solares térmicos.

• Radiadores.

• Fancoils a 2 tubos y a 4 tubos. 

• Conducciones: tuberías y conductos de aire.

• Climatizadores: humectador  adiabático, sección de mezcla, free-cooling,  ventilador,  baterías de frío y calor, recuperador  de calor. 

• Compuertas: normalmente abierta, normalmente cerrada, de free-cooling.

• Servomotores: de control todo-nada, a 3 puntos y proporcional 0..10V. 

• Termostatos para instalaciones a 2 y 4 tubos.

• Centralita de regulación solar

• Centralita de regulación  de calefacción  en función de la temperatura  exterior. 

•Reguladores de temperatura  PID para instalaciones a 2 tubos y a 4 tubos 

• Regulador  a 3 puntos.

• Regulador  por control de pulsos modulados  (PWM).

• Programador de horarios de funcionamiento manual-automático, diario y semanal

• Valores higrométricos y de mezcla de aire

• Evolución de condiciones del local tratado con aire y con emisores térmicos

Para ayudar a crear los paneles frontales de nuestros proyectos, se han añadido elementos gráficos a los paneles frontales de los Vis básicos, a los cuales se puede acceder haciendo doble clic sobre los iconos que los representan. De este modo podemos copiar los elementos que aparecen, para incorporarlos a nuestro panel. Esta posibilidad, junto con los recursos gráficos que ofrece el programa,  facilita la creación de nuestros propios paneles. Como ejemplos de aplicación  se han creado varias instalaciones “tipo” de simulación,  entre las que se señalan: 

• Instalación  solar térmica

• Instalación  de calefacción  con regulación  por temperatura  exterior 

• Instalación  de bomba de calor con acumulación de inercia 

• Instalación de agua caliente sanitaria con apoyo de energía solar 

• Instalación de unidad de tratamiento de aire de volumen variable 

• Instalación  térmica de piscina con bomba de calor geotérmica

• Instalación de fancoil a 2 y 4 tubos con control por termostato y mediante regulador PID 

• Instalación de intercambiador de calor con control PID

• Instalación  de grupos de presión con funcionamiento secuencial  controlado

• Instalación de depósito de agua con funcionamiento controlado de tipo todo-nada y PID

En la figura 2 se muestra el panel frontal de la instalación solar térmica cuyo diagrama de bloques corresponde a la figura 1. Para completar  la utilidad de este recurso, se incluyen guías de finalidad y uso de los instrumentos virtuales básicos, de configuración de instalaciones a partir de ellos y de los ejemplos de instalaciones simuladas.  También se proponen diversos casos para resolver, con las orientaciones necesarias  para llevarlos a cabo y por último, se añaden modelos de pruebas de evaluación  de conocimientos.

 

Conclusión

 

El entorno de LabVIEW   constituye  una herramienta  sumamente  eficaz que nos ha permitido dar un enfoque diferente sobre el aprendizaje  de las instalaciones térmicas, posibilitándonos su estudio dinámico en el tiempo, sin necesidad de disponer de equipos físicos, que no siempre están disponibles.  Por último, los múltiples recursos que dispone el programa facilitan la visualización y obtención de datos, el manejo de información, etc., que nos ayuda a comprender el funcionamiento de los sistemas. El acceso a través de la web facilita aún más las posibilidades de uso al alumnado, lo que sin duda le convierte en un recurso de gran ayuda a la labor docente.


Etiquetas
simulador fp; simuladores de formacion profesional


Deja un comentario

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *



Podría interesarte

Elder’s Assistant – desarrollo y pruebas de un wearable de bajo coste para la detección de caídas

“Un prototipo de un wearable de bajo coste para detectar las caída de las personas …

Este sitio web utiliza cookies para que usted tenga la mejor experiencia de usuario. Si continúa navegando está dando su consentimiento para la aceptación de las mencionadas cookies y la aceptación de nuestra política de cookies, pinche el enlace para mayor información.

ACEPTAR
Aviso de cookies