Automatización y control de actuadores neumáticos para mini-marcos del laboratorio de estructuras

Abstract

Para estudiar el comportamiento de estructuras con materiales nuevos o existentes, surge la necesidad de realizar pruebas con cargas mecánicas. Los resultados de estas pruebas permiten analizar el comportamiento del espécimen según el tipo y magnitud del esfuerzo al que estará sometido. Una buena opción para simular ese tipo de carga son los actuadores neumáticos. Por tanto, en este trabajo se presenta la validación de diseños mecánicos, neumáticos, y el diseño de los sistemas de control, visualización y adquisición de datos para actuadores neumáticos ubicados en mini-marcos de carga. En principio, se indica el planteamiento, justificación, los objetivos y demás parámetros de este proyecto. Posteriormente se explican no sólo algunas características y antecedentes de actuadores neumáticos, sino también los conceptos fundamentales de este trabajo, tales como cargas estáticas y cuasi-estáticas, la definición del módulo de Young, el control adaptativo y el regulador auto-ajustable. Después se estudia el sistema del mini-marco, el cual se compone de un sistema mecánico, un sistema neumático, sistemas de control, una interfaz gráfica de usuario, sistemas de adquisición de datos, el diseño de un circuito de potencia y la descripción de transductores. En los sistemas de control se encuentran un PID clásico y un regulador auto ajustable (STR). Luego se muestran resultados de pruebas simuladas en Matlab y pruebas realizadas en un entorno real con el sistema completamente automatizado, y con el control de fuerza y desplazamiento implementado. También se muestra el tipo de montaje utilizado para las pruebas. Finalmente se presentan las conclusiones del este proyecto. La automatización propuesta para los actuadores neumáticos es práctica y económica para el estudio de la resistencia de materiales utilizados en el campo de la ingeniería estructural.