National Polytechnic School
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Desarrollo de un simulador en tiempo real-hil para convertidores AC-DC conmutados por línea monofásicos y trifásicos : desarrollo de una interfaz gráfica accesible mediante ethernet o usb en una tarjeta de desarrollo zynq 7000.
Get PDFEn el presente trabajo se tiene como objetivo principal desarrollar una interfaz gráfica en un servidor web embebido en la tarjeta de desarrollo ZYBO de modo que se pueda controlar los parámetros de entrada a un simulador de convertidores monofásicos AC/DC creado para el FPGA de la tarjeta en el TIC “DESARROLLO, SÍNTESIS E IMPLEMENTACIÓN DE LOS SISTEMAS ELECTRÓNICOS DE SIMULACIÓN DE LOS CONVERTIDORES AC-DC MONOFÁSICOS NO CONTROLADOS, CONTROLADOS Y SEMI-CONTROLADOS”. Para cumplir con esta finalidad, se desarrolló un sistema operativo Linux específico para la tarjeta mediante el uso de la herramienta Petalinux; dentro de este sistema operativo se incluyó el servidor web y una aplicación para comunicar el hardware con el servidor. La interfaz final permite modificar los parámetros de carga del convertidor además de poder observar el comportamiento de sus variables de salida.The main objective of this work is developing a graphic interface in a web server embedded in the ZYBO development board as a way of controlling the input parameters of an AC/DC converter simulator created for the board’s FPGA in TIC “DESARROLLO, SÍNTESIS E IMPLEMENTACIÓN DE LOS SISTEMAS ELECTRÓNICOS DE SIMULACIÓN DE LOS CONVERTIDORES AC-DC MONOFÁSICOS NO CONTROLADOS, CONTROLADOS Y SEMI-CONTROLADOS”. To accomplish this goal, a Linux operating system was developed for the board by using Petalinux; inside this operating system, a web server and a hardwareto-server connection app were included. The interface allows the user to modify the values of load in the converter and also to monitor the behavior of its output variables
Diseño e implementación de plataformas digital y de potencia para el control electrónico de corriente : diseño e implementación del control de corriente en lazo cerrado a través de un inversor de dos niveles utilizando mosfets discretos.
No full textEste trabajo de integración curricular tuvo como objetivo diseñar e implementar el control de corriente en lazo cerrado, mediante un inversor de dos niveles (medio puente H), utilizando MOSFETs discretos tipo IRF640. El sistema fue orientado a regular la corriente en una carga resistiva-inductiva (RL), mediante una arquitectura que integra las etapas de potencia, sensado, aislamiento y control digital embebido. La plataforma de control empleó una tarjeta STM32, responsable de generar señales PWM. Estas señales fueron aisladas mediante optoacopladores rápidos 6N135, acondicionadas con un disparador Schmitt Trigger, y finalmente entregadas al circuito IR2110, encargado del manejo de compuertas de los MOSFETs. La etapa de potencia estuvo conformada por un medio puente alimentado por un bus DC compuesto por dos capacitores conectados en serie. El sensado de corriente se realizó mediante un sensor ACS712 de 5 A. Se desarrolló e implementó una estrategia de control basada en un controlador PI digital, el cual permitió regular la corriente en una carga RL. El sistema fue validado experimentalmente tanto en lazo abierto como en lazo cerrado; se demostró un seguimiento de la referencia de corriente, la correcta operación de la etapa de disparo y la estabilidad del lazo de control. El proyecto constituye una contribución práctica al área del control electrónico de potencia, ofreciendo una solución funcional y reproducible para aplicaciones de conversión con control en lazo cerrado.This curricular integration project aimed to design and implement closed-loop current control, using a two-level inverter (half-bridge topology), based on discrete IRF640 MOSFETs. The system was intended to regulate the current through a resistive-inductive (RL) load, integrating power, sensing, isolation, and embedded digital control stages. The control platform employed an STM32 microcontroller, which generated PWM signals. These signals were isolated using fast 6N135 optocouplers, conditioned by a Schmitt Trigger, and then delivered to the IR2110 gate driver, responsible for driving the MOSFETs. The power stage consisted of a half-bridge supplied by a DC bus formed by two seriesconnected capacitors. Current sensing was carried out using a 5 A ACS712 sensor. A digital PI controller strategy was developed and implemented, enabling a regulation of the current through the RL load. The system was experimentally validated both in open-loop and closed-loop operation, showing a reference tracking, correct gate drive behavior, and stable closed-loop performance. This project offers a practical contribution to the field of power electronics control, delivering a functional and replicable solution for closed-loop converter applications
Implementación de algoritmos de control para el seguimiento de trayectoria y teleoperación bilateral de un robot y de una formación de robots en ambientes congestionados : implementación de algoritmos de consenso para el seguimiento de trayectoria de una formación de robots móviles.
Get PDFEl presente trabajo de titulación se centra en el área de robótica cooperativa, enfocándose en la implementación de un sistema multi-robot utilizando robots reales, modelo TurtleBot3 Burger. Para los robots se desarrolla un algoritmo de consenso distribuido con base en el modelo de doble integrador, con el objetivo de mantener una formación por parte de los robots seguidores, los robots líderes realizan una trayectoria circular definida. La metodología empleada utiliza herramientas de diseño en Matlab – Simulink, comunicación mediante ROS y una interfaz gráfica elaborada en App Designer. Para los líderes se utilizan agentes virtuales que guían la trayectoria, mientras que los seguidores son robots físicos que ajustan su posición mediante el consenso. El sistema está compuesto de etapas de generación de trayectoria, aplicación del algoritmo de consenso, conversión cinemática y envió de señales a los robots reales. Finalmente, la visualización y monitoreo del experimento se realiza mediante una interfaz gráfica que permite observar errores de posición, señales de control y trayectoria ejecutada. En la última sección del documento, se adjuntan los resultados experimentales que valida la robustez y estabilidad del sistema y demuestran la efectividad del controlador para mantener la formación durante el movimiento.This graduation project focuses on the field of cooperative robotics, specifically on the implementation of a multi-robot system using real robots, namely the TurtleBot3 Burger model. A distributed consensus algorithm based on the double integrator model is developed for the robots, with the objective of maintaining a formation by the follower robots, while the leader robots follow a predefined circular trajectory. The methodology employed uses design tools in MATLAB–Simulink, communication through ROS, and a graphical interface developed in App Designer. Virtual agents are used for the leaders to guide the trajectory, while the followers are physical robots that adjust their position through consensus. The system consists of several stages: trajectory generation, application of the consensus algorithm, kinematic conversion, and signal transmission to the real robots. Finally, the experiment’s visualization and monitoring are carried out through a graphical interface that displays position errors, control signals, and the executed trajectory. In the final section of the document, experimental results are included to validate the robustness and stability of the system and demonstrate the effectiveness of the controller in maintaining formation during motion
Implementación de un sistema de control industrial (ICS) didáctico modular para el laboratorio de redes industriales : diseño e implementación de un HMI en la plataforma web del controlador lógico programable micrologix ML-1400.
Get PDFEl proyecto de titulación presenta el diseño e implementación de una interfaz web embebida del PLC Allen Bradley Micrologix 1400, con el propósito de monitorear el nivel de dos tanques interconectados, la propuesta se desarrolló en una planta física ubicada en el laboratorio de Redes Industriales. El servidor web del PLC ML1400 presenta demasiadas limitaciones significativas, lo cual impulsa el desafío de diseñar un HMI simple pero funcional dentro de un entorno con estrictos límites de memoria y ausencia de soporte nativo para funciones avanzadas. Se lograron implementar soluciones que incluyen la optimización de código fuente, emulación de buffer FIFO en Ladder para tendencias y registros históricos, además de aportar con el desarrollo de una lógica de interpretación para variables booleanas. Adicionalmente, como solución interna para la escritura se propone la herramienta CGM dentro de RSLogix 500. Gracias a estas estrategias la interfaz web fue capaz de adaptarse de forma eficaz para el monitoreo local y remoto. Para futuros proyectos se recomienda implementar tecnologías hibridas principalmente para habilitar escritura remota y almacenamiento permanente de datos, expandiendo así las capacidades no solo a monitoreo, sino también al control del proceso, permitiendo de esta manera su aplicación para entornos SCADA más complejos.This graduation project presents the design and implementation of a web-based interface embedded in the Allen-Bradley Micrologix 1400 PLC, aimed at monitoring the level of two interconnected tanks. The proposal was developed on a physical plant located in the Industrial Networks Laboratory. The ML1400’s web server presents several significant limitations, which posed the challenge of designing a simple yet functional HMI within an environment constrained by strict memory limits and lack of native support for advanced features. Implemented solutions include source code optimization, FIFO buffer emulation in Ladder for trends and historical records, as well as the development of a custom logic for interpreting boolean variables. Additionally, the CGM (Custom Graphical Monitor) tool within RSLogix 500 was proposed as an internal solution to the lack of web-based write capabilities. Thanks to these strategies, the web interface was successfully adapted for both local and remote monitoring. For future projects, it is recommended to implement hybrid technologies, primarily to enable remote writing and persistent data storage, thereby expanding the system’s capabilities beyond monitoring into full process control—opening the door for potential applications in more complex SCADA environments
Optimización de señales de control de tráfico: modelo dinámico para la coordinación de múltiples señales de tráfico en Quito.
Get PDFEl tráfico vehicular en zonas urbanas representa un problema creciente que afecta la calidad de vida de los ciudadanos, tanto por su impacto ambiental como por el aumento en los tiempos de viaje. Una forma de enfrentar este problema es la coordinación de las señales de tránsito tal que el flujo vehicular en una red vial sea optimizado. Así, en este trabajo se estudia el problema de asignación de tráfico junto con la coordinación de semáforos mediante el uso de redes cíclicamente expandidas en el tiempo, basado en el modelo propuesto por Köhler y Strehler (2018). Este enfoque permite utlilizar la programación lineal entera mixta y proponer una configuración óptima de las intersecciones semaforizadas dentro de una red vial. El modelo es implementado computacionalmente con el solver GUROBI y evaluado sobre instancias reales y simuladas derivadas de la red vial de la ciudad de Quito. El objetivo final es validar la efectividad del modelo para mejorar la movilidad urbana de la ciudad y contribuir a la coordinación de señales para el diseño de redes viales eficientes.Vehicular traffic in urban areas represents a growing problem that affects the quality of life of citizens, both due to its environmental impact and the increase in travel times. One way to address this problem is by coordinating traffic signals so that the flow in the network is optimized. Thus, this work addresses the integrated problem of traffic assignment and traffic light coordination, using cyclically time-expanded networks based on the model proposed by Köhler and Strehler (2018). This approach enables the formulation of a mixed-integer linear programming (MILP) problem to determine the optimal configuration of signalized intersections. The model is computationally implemented using the GUROBI solver and evaluated on both real and simulated instances derived from the road network in the city of Quito. The ultimate goal is to validate the model’s effectiveness in improving urban mobility and to support the coordination of traffic signals for the design of efficient road networks
Análisis de los parámetros de trefilado de alambre de aluminio para conductores eléctricos, en diferentes condiciones de lubricación, bajo criterios de sostenibilidad: trefilado de alambre de aluminio para conductores eléctricos, con lubricación.
No full textEn el presente trabajo se estudió el proceso de trefilado de alambre de aluminio bajo diferentes condiciones de lubricación, analizando su efecto en la morfología superficial, microestructura y microdureza del material. Se emplearon tres lubricantes representativos de estados físicos distintos: talco industrial (sólido), cera parafínica (semisólido) y aceite de motor de automóvil (líquido). El proceso se realizó utilizando equipos disponibles en la Escuela Politécnica Nacional, donde se mantuvo una velocidad promedio controlada para asegurar la comparabilidad de los resultados. Las muestras obtenidas fueron caracterizadas mediante microscopía óptica, SEM y ensayos de microdureza, evidenciando variaciones según el lubricante utilizado. Los resultados mostraron que el talco presentó mayor resistencia al trefilado y generó superficies más rugosas con partículas adheridas, mientras que la cera se ubicó en un punto medio, y el aceite permitió superficies más limpias y uniformes, siendo la única en presentar protuberancias notables. Se concluyó que la lubricación influye directamente en las propiedades finales del alambre. Este estudio aporta información relevante para la industria local y sirve como base para futuras investigaciones relacionadas con la mejora del trefilado de aluminio.This study examined the aluminum wire drawing process under different lubrication conditions, analyzing its effects on surface morphology, microstructure, and microhardness of the material. Three lubricants representing different physical states were employed: industrial talc (solid), paraffin wax (semi-solid), and car motor oil (liquid). The process was carried out using equipment available at Escuela Politécnica Nacional, maintaining a controlled average drawing speed to ensure result comparability. The samples obtained were characterized through optical microscopy, SEM, and microhardness testing, showing variations according to the lubricant used. The results indicated that talc required greater drawing force and produced rougher surfaces with embedded particles, while wax showed intermediate behavior, and oil yielded cleaner and more uniform surfaces, being the only one to exhibit noticeable protrusions. It was concluded that lubrication directly affects the final properties of the wire. This study provides relevant information for the local industry and serves as a foundation for future research related to the improvement of aluminum wire drawing processes
Diseño y construcción de un sistema “blade coating” para la obtención de películas de grafeno: diseño y construcción del sistema blade coating.
No full textEl desarrollo de nuevos materiales en las últimas décadas ha impulsado la implementación de técnicas innovadoras para la aplicación de recubrimientos sobre distintas superficies. En este contexto, se trabajó en la construcción de un equipo basado en el método denominado Blade Coating, con el objetivo de aplicar películas delgadas de grafeno de manera controlada y reproducible. El principio de funcionamiento del equipo se basa en el desplazamiento horizontal y lineal de una cuchilla aplicadora, cuya altura fue calibrada previamente mediante micrómetros, permitiendo así el control preciso del espesor de la película. Esta técnica permite ajustar el recubrimiento según la viscosidad de la suspensión y la velocidad de desplazamiento. Además, se implementó un sistema de calentamiento en la cama sobre la cual se coloca la lámina a recubrir, utilizando una resistencia eléctrica para mantener una temperatura constante durante el proceso. La constatación de resultados se logró mediante ensayos experimentales en láminas de aluminio, evaluando la uniformidad del recubrimiento y el desempeño mecánico del sistema motorizado. El equipo demostró ser funcional y reproducible para aplicaciones de laboratorio, cumpliendo con los requisitos de espesor, facilidad de uso y adaptabilidad a diferentes superficies.The development of new materials in recent decades has driven the implementation of innovative techniques for applying coatings to different surfaces. In this context, work was carried out on the construction of equipment based on the Blade Coating method, with the aim of applying thin graphene films in a controlled and reproducible manner. The operating principle of the equipment is based on the horizontal and linear movement of an applicator blade, whose height was previously calibrated using micrometers, thus allowing precise control of the film thickness. This technique allows the coating to be adjusted according to the viscosity of the suspension and the speed of movement. In addition, a heating system was implemented in the bed on which the sheet to be coated is placed, using an electrical resistance to maintain a constant temperature during the process. The results were verified through experimental tests on aluminum sheets, evaluating the uniformity of the coating and the mechanical performance of the motorized system. The equipment proved to be functional and reproducible for laboratory applications, meeting the requirements of thickness, ease of use, and adaptability to different surfaces
Diseño y construcción de un mecanismo de giro fácil para asar alimentos en una parilla.
Get PDFEl asado se ha convertido en todo un arte culinario y el asar al aire libre en toda una habilidad, esto se ha trasformado en uno de los momentos más arraigados en varios países de América latina y a lo largo de los años con técnicas tradicionales se ha realizado el asado y estas han ido perfeccionándose con el pasar del tiempo desde la selección de la parrilla más idónea, también en la forma de prender el fuego, pasando por elegir las mejores técnicas para asar en este caso la carne, todos estos factores son primordiales en el asado en una parrilla. En el presente proyecto a partir de requerimientos específicos solicitados por el usuario para diseñar y construir una parrilla con un mecanismo giratorio, se generaron soluciones adecuadas para cada módulo o parte que conforma la máquina, se escogió los materiales más adecuados para las necesidades que requería para la parrilla, se realizaron cálculos y se realizó un dimensionamiento de los diferentes elementos, teniendo en cuenta los análisis respectivos se diseñó el modelo final en software Cad, se elaboraron los planos de la máquina. Por último, se construyó la parrilla con el mecanismo giratorio, se probó el correcto funcionamiento de la misma.Barbecuing has become a culinary art, and outdoor grilling has become a skill. This has become one of the most deeply rooted moments in several Latin American countries. Over the years, traditional grilling techniques have been used, and these have been perfected over time. These include selecting the most suitable grill, lighting the fire, and choosing the best techniques for grilling meat. All of these factors are essential when grilling. In this project, based on specific requirements requested by the user to design and build a grill with a rotating mechanism, appropriate solutions were generated for each module or part that makes up the machine. The most appropriate materials were chosen for the grill's needs. Calculations were performed, and the different elements were sized. Taking into account the respective analyses, the final model was designed in CAD software, and the machine drawings were drawn up. Finally, the grill was built with the rotating mechanism, and its proper operation was tested
Propuesta de mejoras a los sistemas de tratamiento de aguas residuales operadas por la EP EMASA PM- Tabacundo: propuesta de mejora al sistema de tratamiento Simón Bólivar.
Get PDFEl presente trabajo tiene como objetivo proponer un plan de mejoras para la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales María Dolores, ubicada en la parroquia Tabacundo, cantón Pedro Moncayo, provincia de Pichincha. Esta planta constituye una infraestructura básica compuesta por una rejilla, un tanque séptico y un filtro de salida, cuya eficiencia ha sido cuestionada debido a la presencia de malos olores, sólidos visibles en el agua tratada y escaso mantenimiento. Como parte del diagnóstico, se realizó una caracterización fisicoquímica y microbiológica del agua residual en dos puntos clave del sistema: en la entrada (afluente) y salida (efluente) de la planta. Los resultados mostraron que la calidad del efluente no cumple con los límites máximos permisibles establecidos en la normativa ambiental vigente (TULSMA), especialmente en cuanto a demanda bioquímica de oxígeno (DBO), sólidos suspendidos totales (SST), lo que evidencia un tratamiento ineficiente. Además, se llevó a cabo la toma de datos de aforo de caudal en diferentes intervalos horarios para determinar el comportamiento hidráulico del sistema. Se midieron las dimensiones reales de las estructuras de tratamiento y se evaluaron las operaciones unitarias en base a un recálculo técnico, lo que permitió identificar deficiencias en el diseño y funcionamiento. A partir de este diagnóstico, se plantean diversas alternativas de mejora que buscan optimizar el funcionamiento de la planta, garantizar el cumplimiento legal y reducir el impacto ambiental en la zona.This research aims to propose an improvement plan for the María Dolores Wastewater Treatment Plant, located in the Tabacundo parish, Pedro Moncayo canton, Pichincha province. The plant, composed of a screen, a septic tank, and an outlet filter, has shown operational deficiencies such as unpleasant odors, visible solids in the treated water, and poor maintenance. To assess its performance, a physicochemical and microbiological characterization of the wastewater was conducted at two key points: the influent and effluent. Results indicated that the effluent does not meet the maximum permissible limits established by current environmental regulations (TULSMA), particularly regarding biochemical oxygen demand (BOD) and total suspended solids (TSS), revealing an inefficient treatment process. Additionally, flow measurement data were collected at different time intervals to determine the system’s hydraulic behavior. The actual dimensions of the treatment structures were measured, and the unit operations were evaluated based on a technical recalculation, which made it possible to identify deficiencies in the design and operation. Based on this diagnosis, various improvement alternatives are proposed to optimize plant performance, ensure legal compliance, and reduce environmental impact
Implementación de una suministradora de resina para la fabricación de botellas Orangine: construcción de la máquina de suministro de resina.
Get PDFEn la fabricación de botellas plásticas PET, mantener un flujo constante de resina granulada es clave. Si este proceso falla, afecta directamente la calidad del producto final y puede parar toda la línea de producción. Por eso, en este trabajo se desarrolló un sistema automatizado que usa un controlador PLC LOGO de la marca Siemens, probado en condiciones reales operativas. El objetivo fue desarrollar un sistema confiable que garantizara un suministro estable de material a las máquinas de producción. La solución que se implementó fue diseñar una estructura que sigue un proceso escalonado que integra varios componentes clave: un filtro para eliminar partículas no deseadas, el PLC LOGO que actúa como cerebro del sistema, protecciones eléctricas debidamente dimensionadas y una bomba de vacío de alto rendimiento. Todo este conjunto se controla mediante un programa específico que fue desarrollado utilizando el software LOGO Soft Comfort, adaptado especialmente para esta aplicación industrial. Después de poner en marcha el sistema, los resultados muestran una mejora significativa en la eficiencia del proceso, reduciendo los paros no planificados y asegurando que la cantidad de resina sea la adecuada para su dosificación exacta. Esta implementación demuestra la viabilidad y efectividad de la automatización industrial aplicada al sector del plástico, optimizando recursos, mejorando y aumentando el sistema de producción. Finalmente, se desarrolló un plan de mantenimiento preventivo orientado a prolongar la vida útil de los componentes del sistema. El objetivo, del mantenimiento es reducir el riesgo de averías a corto plazo y garantizar un desempeño sostenido en el tiempo.In the manufacturing of PET plastic bottles, maintaining a constant flow of granulated resin is key. If this process fails, it directly affects the quality of the final product and can stop the entire production line. That is why this work developed an automated system that uses a Siemens-brand PLC LOGO controller, tested in real operating conditions. The objective was to develop a reliable system that would guarantee a stable supply of material to the production machines. The implemented solution was to design a structure that follows a step-by-step process integrating several key components: a filter to remove unwanted particles, the PLC LOGO that acts as the system's brain, properly sized electrical protections, and a high-performance vacuum pump. This entire set is controlled by a specific program that was developed using LOGO Soft Comfort software, specially adapted for this industrial application.After putting the system into operation, the results show a significant improvement in process efficiency, reducing unplanned stops and ensuring that the amount of resin is adequate for its exact dosing. This implementation demonstrates the viability and effectiveness of industrial automation applied to the plastics sector, optimizing resources, improving and increasing the production system. Finally, a preventive maintenance plan was developed aimed at prolonging the useful life of the system components. The objective of maintenance is to reduce the risk of short-term breakdowns and guarantee sustained performance over time