DEPARTAMENTO DE ENERGÍA ELÉCTRICA Y AUTOMÁTICA

INFORME DE LABORATORIO 4[pic 1]

Medición de Nivel

PRESENTADO POR:

Brahyan Stiven Vargas Restrepo

Diego Andrés Peñuela Pardo

Pablo Herrera Salazar

ASIGNATURA:

Instrumentación

PROFESOR

Pablo Santiago Rivadeneira Paz

UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA

FACULTAD DE MINAS – DEPARTAMENTO DE ENERGÍA ELÉCTRICA Y AUTOMÁTICA

MEDELLÍN 2022

DESCRIPCIÓN

En el presente informe se describe el proceso de montaje de un tanque para la medición de nivel del mismo usando distintos métodos.

Montaje

Para la realización del montaje se hizo uso de un tanque de base rectangular como se muestra a continuación:

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Figura 1. Tanque para medición de nivel

Este cuenta con las siguientes dimensiones:

[pic 3]

Figura 2. Dimensiones del tanque

Como elemento patrón se usó una regla de  que se sitúa desde la base del tanque hasta el borde del mismo.[pic 4]

El instrumento registrador usado es un sensor de ultrasonido HC-SR04. Éste se situó en la parte superior del tanque en dirección a la base del mismo como se muestra en la Figura 3 el cuál se conectó a una tarjeta Arduino UNO para poder registrar los datos de nivel.

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Figura 3. Sensor de ultrasonido conectado a la tarjeta Arduino

Tabla 1. Especificaciones técnicas del sensor de ultrasonido

Adicionalmente se instaló un circuito para funcionar como alarmas de nivel. Para ello se hizo uso de:

• 6 transistores BJT BC547
• 3 resistencias de [pic 6]
• 3 resistencias de [pic 7]
• 3 LED de distintos colores
• 1 batería de [pic 8]

El circuito consiste en conectar 3 pares de cables al circuito situados a distintos niveles del tanque. Un par a  del nivel máximo, es decir , otro par a  del nivel máximo, es decir  y el tercer par en el nivel máximo, es decir,  como se observa en la Figura 5. A medida que el nivel de agua aumenta, un LED se encenderá cuando esta haga contacto con cada par de cables. De esta manera se verifica que el agua ha pasado cierto nivel. Primero se encenderá el LED de color verde, luego el de color amarillo y finalmente se encenderá el LED de color rojo lo cual indica que se ha llegado a los  del nivel. [pic 9][pic 10][pic 11][pic 12][pic 13][pic 14]

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Figura 4. Circuito de alarma de nivel

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Figura 5. Ubicación de cables en el tanque para las alarmas

Para esta práctica se compararon los datos de nivel usando el elemento patrón y el instrumento registrador. Dado que el máximo nivel es de  se decidió medir el nivel cada  del valor total, es decir, cada . De esta forma, al aumentar el nivel de agua cada  medidos con la regla, se tomaba el dato registrado por el sensor por medio de la tarjeta Arduino. [pic 23][pic 24][pic 25][pic 26]

Para poder tomar los datos de subida y de bajada para hacer el análisis de histéresis se utilizó una válvula para poder disminuir el nivel de agua del tanque.

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Figura 6. Válvula para vaciar el tanque

Allí se obtuvieron los siguientes resultados:

Tabla 2. Datos recopilados de nivel subiendo y bajando

Test de calibración

Rango

Teniendo en cuenta la tabla 2, se obtienen los siguientes valores para el rango de entrada:

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[pic 29]

Por otro lado, para el rango se salida se obtiene:

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[pic 31]

Span

Para el cálculo del span es utilizada la siguiente relación:

[pic 32]

[pic 33]

Resolución

Ahora bien, para el cálculo de la resolución se utiliza la definición de esta: Es la más pequeña cantidad que puede ser medida con certeza, teniendo en cuenta esto y el procedimiento descrito con anterioridad, se obtienen los siguientes datos:

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