Sistema computarizado para la medición de conductividad térmica en materiales para la construcción

Abstract

El sistema del Laboratorio de Energía del Departamento de Ingeniería Química presenta algunas deficiencias en cuanto a la recolección de datos y manejo de la fuente de calor. Específicamente, el sistema no cuenta con un adquisidor de datos integrado que le permita automatizar las lecturas de voltaje y temperatura por lo que los experimentos, que normalmente son de larga duración, tienen que ser vigilados permanentemente por el usuario, Además de esto, el sistema carece de mecanismos para el control de la fuente de calor (fuente de voltaje) por lo que experimentos en los que se tienen que variar la cantidad de energía suministrada al sistema, como en la medición de la difusividad térmica, están fuera de su alcance. Por lo anteriormente expuesto y por petición expresa de los interesados, en el Laboratorio de Electrónica del Departamento de Física se planteó la conveniencia de desarrollar un trabajo que permitiera mejorar sustancialmente el sistema de medición de conductividad térmica. De hecho, anteriormente se había diseñado en este laboratorio Ja fuente de voltaje que sirve de fuente de calor al sistema. Ante esta situación, para el presente trabajo nos planteamos los siguientes objetivos: En general, diseñar y construir un sistema que permita el control por computadora (PC) del sistema <le medición de conductividad térmica del Laboratorio de Energía del Departamento de ingeniería Química. Y específicamente, desarrollar un circuito 'de medición de temperatura que permita lecturas simultáneas de ésta en cinco puntos: cuatro con sensores termopar y uno para temperatura ambiente, además de integrar el control de la fuente de voltaje con la adquisición y almacenamiento de datos(lecturas de temperatura y voltaje /corriente /potencia), y por último desarrollar el programa de control para el sistema integrado. Lo anterior deberá cumplir con las siguientes condiciones de diseño: Los sensores termopar deben cubrir un rango de O a 200ºC y con exactitud de± 1.5°c, y el sensor para temperatura ambiente, un rango de 0-50°C con exactitud de ±0.5°C. Para el control de la fuente de voltaje, el sistema deberá permitir su manejo por periodos de hasta 12 hrs. en el rango de exactitud que le son propias y la frecuencia de muestreo y número de datos a recolectar podrán ser determinadas por el usuario. Finalmente, el programa para el control del sistema deberá ser desarrollado en lenguaje de programación C y ejecutado en una PC 386 con ambiente operativo MS-DOS. Esto último es debido a simples razones de disponibilidad. Para el desarrollo de este trabajo nos apoyamos en la infraestructura disponible en el Laboratorio de Electrónica del Departamento de Física. El diseño del circuito para la medición de la temperatura, se plantea hacerlo con elementos lo más integrados posibles pero que sean comerciales, económicos y de fácil adquisición. El módulo interfase para la PC que se empleará será uno disponible en este laboratorio, el 232SPDA de B&B Electronics, que se caracteriza por ser económico y versátil. El software utilizado para el desarrollo del programa de control, se plantea hacerlo en lenguaje C debido a su alta eficiencia en memoria y velocidad que seguramente serán necesarios por las características de la computadora en que se desarrollará.