Aplicaciones
de TI en Agricultura y Silvicultura
Introducción
a los Sistemas de Control Computarizado
Universidad
de Castilla-La Mancha
Dra. Patrizia Busato, Universita Degli Studi di Torino, Italia
Dr. Fedro Zazueta, University of Florida, USA
Este cursillo es una
introducción a los sistemas de adquisición de datos y control
computarizado. El cursillo se divide en
cuatro partes en cada una de las cuales se definen los objetivos de
aprendizaje, se presenta un video didáctico relacionado a los objetivos y es
seguido por un ejercicio que es utilizado como elemento de evaluación.
El enfoque del
cursillo es principalmente en el componente de adquisición de datos de un
sistema de control y con algunos ejemplos de su uso en manejo de agua en
agricultura.
Instrucciones: Lea
cuidadosamente los objetivos de aprendizaje con el fin de que quede claro que
es lo que se espera del estudiante al concluir cada módulo. Vea cada video. Asegúrese que los materiales presentados en
las diapositivas se entienden claramente.
Finalmente lleve a cabo el ejercicio indicado al final de cada
módulo. Note que cada uno de estos
ejercicios es un problema abierto. Es
decir, no hay una solución única.
Al final, se llevara a cabo un ejercicio de grupo en el cual el
estudiante trabajara en equipo. Cada equipo presentará su solución al problema,
y hará una crítica constructiva de la solución presentada por otros equipos.
Parte 1: Introducción a los sistemas
de control
1: Sistemas desde una perspectiva de ingeniería
Objetivos:
El estudiante será capaz de:
1)
Definir lo
que es un sistema complejo desde un punto de ingeniería.
2)
Dar un ejemplo
de un sistema complejo, identificando sus componentes.
3)
Reducir un
sistema complejo a un número limitado de variables de estado.
Video 1: Sistemas desde una perspectiva de
ingeniería
Evaluación:
El estudiante seleccionará un sistema dentro de su área de estudio e
identificará los componentes y flujos que corresponden, además de variables de
estado de interés. El trabajo se debe
presentar como un diagrama con todos los componentes claramente membretados y
acompañado de una narrativa.
2: Sistemas de control computarizado
Objetivos
El estudiante será capaz de:
1)
Explicar
la diferencia entre un sistema de control abierto y un sistema de control
cerrado.
2)
Describir
cada uno de los componentes de un sistema de control.
3)
Explicar
el papel de los componentes proporcional, integral y derivativo (PID) en teoría
de control.
Video 2: Sistemas de control computarizado
Evaluación
Usando el sistema seleccionado en la evaluación del Tópico 1 el
estudiante identificará al menos una variable de estado que puede manipularse
con un sistema de control. El trabajo se debe presentar como una narracion breve sobre la propiedad y su importancia como
variable de estado.
3: Sensores en sistemas de control
Objetivos
El estudiante será capaz de:
1)
Describir
el principio básico de funcionamiento de un sensor.
2)
Analizar
posibles limitantes que tiene un sensor dado y sus causas
3)
Describir
variables relacionadas a manejo de agua que pueden ser medidas con un sensor.
4)
Identificar
los aspectos importantes en la selección de un sensor dada una aplicación de
control cerrado.
5)
Describir
el principio de operación, limites, ventajas y desventajas de un tensiómetro.
Video 3: Sensores en sistemas de control
Evaluación
1)
El
estudiante investigara las características del
comportamiento de un tensiómetro para ser utilizado como un sensor y será capaz
de determinar si es posible el usar un tensiómetro como sensor en un suelo
dado.
2)
El
estudiante construirá una table de sensores comerciales que existen para medir
las variables relacionadas al estado del sistema seleccionado en la evaluación
de Tópico 1, seleccionará un sensor y discutirá sus ventajas y desventajas. El trabajo se debe presentar como una narración
breve.
4: Sensores y sistemas de control en
el manejo de agua
El estudiante será capaz de:
1)
Seleccionar
el tipo, número y distribución de sensores para una aplicación de control o
adquisición de datos.
2)
Describir
como se utiliza la heurística en sistemas de control simples.
Video 4: Sensores y sistemas de control en el
manejo del agua
Evaluación
Seleccionar un cultivo en España cuyas
propiedades sean conocidas y en el cual un tensiómetro tensiómetro funcionara como sensor de humedad para su uso
en un sistema de control. El trabajo se debe presentar como una narración breve.
Video 4: Sensores y sistemas de control en el manejo del agua
Parte 2: Sesión Activa
En esta sesión el
estudiante trabajara en grupos de tres a cinco personas. Cada equipo deberá elegir un suelo y cultivo
de propiedades conocidas y diseñar un sistema de control cerrado (de muy bajo
costo) usando componentes típicamente disponibles por un proveedor de
riego. Puede ser por ejemplo un cultivo
de frutales en campo, un vivero para reforestación, grama en un jardín urbano,
etc.
Cada equipo presentara la solución que desarrollaron a todo el grupo y responderá a preguntas y crítica constructiva. Se espera la participación de todos en el grupo.