INSTRUMENTACIÓN ELECTRÓNICA APLICADA
PRÁCTICAS DE LABORATORIO
CHRISTIAN G. QUINTERO M.
JOSÉ A. OÑATE LÓPEZ
HUMBERTO J. ARIAS DE LA HOZ
Editorial Universidad del Norte
Barranquilla, Colombia
2011
Quintero M., Christian G.
Instrumentación electrónica aplicada : prácticas de laboratorio / Christian G. Quintero M., José A. Oñate López, Humberto J. Arias de la Hoz. – Barranquilla : Editorial Universidad del Norte, 2011.
43, [2] p. : il. ; 28 cm.
Incluye referencias bibliografías (p. [44]-[45])
ISBN 978-958-741-139-3, ISBN 978-958-741-919-1 (ePub)
1. Electrónica —Aparatos e instrumentos— Manuales de laboratorio I. Oñate López, José A. II. Arias de la Hoz, Humberto J. III. Tít.
(621.381540287 Q7 22 ed.) (CO-BrUNB)
www.uninorte.edu.co
Km 5 vía a Puerto Colombia
A.A. 1569, Barranquilla (Colombia)
© 2011, Editorial Universidad del Norte
© 2011, Christian G. Quintero M., José A. Oñate López, Humberto J. Arias de la Hoz
Coordinación editorial
Zoila Sotomayor O.
Diseño y diagramación
Álvaro Carrillo Barraza
Munir Kharfan De los Reyes
Diseño de portada
Joaquín Camargo Valle
Corrección de textos
Henry Stein
Desarrollo epub
Lápiz Blanco S.A.S.
Hecho en Colombia
Javegraf
Bogotá
Made in Colombia
Reservados todos los derechos de publicación, reproducción, préstamo, alquiler o cualquier otra forma de cesión de uso de este ejemplar por Ediciones Uninorte, Fundación Universidad del Norte. www.uninorte.edu.co.
Queda prohibida la reproducción total o parcial de esta obra, por cualquier medio o procedimiento, sin la autorización escrita de los titulares del copyright.
CHRISTIAN G. QUINTERO M. Profesor e investigador de tiempo completo del Departamento de Ingenierías Eléctrica y Electrónica de la Universidad del Norte en Barranquilla, Colombia. Recibió su Ph.D. Cum Laude en el programa doctoral en Tecnologías de la Información del Departamento de Electrónica, Informática y Automática de la Universidad de Girona, España (2007). Es Ingeniero Cum Laude en Electrónica de la Universidad Industrial de Santander, Colombia (2001). Miembro del grupo de investigación en Robótica y Sistemas Inteligentes, coordinador de la Maestría en Ingeniería Electrónica y docente de las asignaturas Control Automático, Mediciones e Instrumentación y Diseño de Sistemas Inteligentes de la Universidad del Norte. Sus intereses en investigación y docencia incluyen el desarrollo de planteamientos de Inteligencia Computacional y Control Automático implementados conjuntamente en diversos dominios de aplicación. Su experiencia en investigación está relacionada con la definición, formulación, negociación, ejecución y evaluación de proyectos tecnológicos y gestión de proyectos de educación en tecnología.
JOSÉ A. OÑATE LÓPEZ. Ingeniero en Electrónica de la Universidad del Norte en Barranquilla, Colombia (2010). Miembro del grupo de investigación en Robótica y Sistemas Inteligentes de la Universidad del Norte. Sus principales áreas de interés van dirigidas al desarrollo e innovación en electrónica para la industria con la integración de inteligencia computacional en la automatización, el control y los sistemas empotrados. Su experiencia en investigación y docencia está relacionada con sistemas robóticos multi-agente, sistemas inteligentes de transporte, control automático e instrumentación electrónica.
HUMBERTO J. ARIAS DE LA HOZ. Ingeniero Electricista de la Universidad del Norte en Barranquilla, Colombia (2011). Miembro del grupo de investigación en Sistemas Eléctricos de Potencia de la Universidad del Norte. Su interés en investigación y docencia está orientado al análisis de sistemas de potencia, calidad de la energía, energías renovables, líneas de transmisión, protecciones eléctricas y subestaciones eléctricas. Cuenta con experiencia en la planificación y desarrollo de auditorías de procesos.
Figura 1.1. Algunas técnicas para el acondicionamiento de señales.
Figura 1.2. Configuración del amplificador de instrumentación.
Figura 1.3. Diagrama de bloques del sistema que se va a implementar.
Figura 1.4. Configuración del amplificador sumador.
Figura 1.5. Diagrama de Bode para filtros pasa - bajas Butterworth, Chebychev y Bessel.
Figura 1.6. Ejemplos de servicios instalados en un entorno.
Figura 1.7. Diagrama de bloques del Proyecto Integrador.
Figura 2.1. Ejemplo de transductores y sensores.
Figura 2.2. Planta piloto para el control del nivel de un tanque.
Figura 2.3. Sección inferior de la planta piloto para el control del nivel de un tanque.
Figura 2.4. Esquema de la planta piloto para el control del nivel de un tanque.
Figura 2.5. Esquema de funcionamiento de un anemómetro.
Figura 2.6. Diagrama de bloques del sistema de medida.
Figura 2.7. Ejemplo de una banda para el transporte de productos.
Figura 2.8. Tacómetro digital (izquierda). Modo de uso del tacómetro (derecha)
Figura 2.9. Diagrama de bloques del Proyecto Integrador.
Figura 3.1. Etapas de un sistema de adquisición de datos.
Figura 3.2. Sistema de adquisición de datos. La interfaz es implementada en LabVIEW.
Figura 3.3. Sistema de adquisición de datos para implementar en MATLAB.
Figura 3.4. Ejemplo de servicios instalados en un entorno.
Figura 4.1. Diagrama de las etapas del Proyecto Integrador.
Figura 4.2. Ejemplos de servicios disponibles para un entorno.
Figura 4.3. Diagrama del sistema de monitoreo y control.
Este material pretende ser un complemento a los conceptos teóricos estudiados en un curso básico de Mediciones e Instrumentación. Específicamente, en la aplicación de conceptos y técnicas para el diseño, análisis, selección e implementación de sistemas de instrumentación electrónica: sistemas de medida, sistemas de adquisición de datos (amplificadores de instrumentación, filtrado analógico, sensores industriales), cableado y apantallado y sistemas de seguridad en instrumentación. Adicionalmente, con el desarrollo de este material se fortalecerán los conocimientos del estudiante en el manejo de las herramientas computacionales LabVIEW y MATLAB/SIMULINK.
LabVIEW es un entorno de programación gráfica usado por muchos ingenieros e investigadores para desarrollar sistemas sofisticados de medida, pruebas y control usando íconos gráficos e intuitivos conectados a manera de diagramas de flujo. Ofrece una integración incomparable con dispositivos hardware y posee muchas bibliotecas integradas para análisis avanzado y visualización de datos. LabVIEW es el software industrial estándar para adquisición de datos y control de instrumentos. Más de 24000 empresas en todo el mundo lo utilizan, en sectores como el aeroespacial, el farmacéutico, el energético y las telecomunicaciones.
Por su parte, MATLABSIMULINK