Presentación:

Soporte didáctico ThermoLab, permite ajustar la temperatura de 40 °C a 100 °C en incrementos de 5 °C.

Garantiza el mantenimiento de la temperatura de consigna durante unos 20 minutos, siempre y cuando no se retire de su base.

Para obtener un valor preciso de la temperatura, el sistema está regulado (funcionamiento en circuito cerrado). Esto también permite un calentamiento muy rápido con una potencia elevada (2000 W).

Abre el campo de la térmica, desde la conversión de energía hasta la regulación con adquisición/análisis de mediciones y validación/explotación de modelos de comportamiento o multifísicos procedentes del gemelo digital.

Permite la puesta en marcha de la tetera en su uso nativo para investigar su comportamiento en función de su rendimiento.

Mide las magnitudes físicas importantes: temperatura, tensión y corriente en la resistencia calefactora, lo que se puede realizar con un multímetro u osciloscopio, pero también con una tarjeta microcontroladora (Arduino) conectada a un PC. Esta tarjeta también permite realizar y validar algoritmos de control y mando de dificultad progresiva, ya sea directamente con las herramientas de software Arduino, ya sea en entornos de más alto nivel como Matlab-simulink o Labview, o incluso Python.

Soluciones técnicas abordadas:

Hervidor didáctico e instrumentado

• Hervidor de acero inoxidable con temperatura regulable montado sobre un soporte de instrumentación que permite el control y la medición seguros, con tarjeta de microcontrolador integrada. Incluye un puerto de expansión para añadir un control externo para la realización de proyectos de tipo IOT (Internet de las cosas).
• Una tarjeta de expansión destinada a acceder al IoT mediante Wi-Fi o Bluetooth y a realizar proyectos o actividades de tipo FabLab
• Una sonda de temperatura PT 100 clase A para calibrar el sensor del hervidor

Un soporte digital que incluye

• Las propuestas de actividades pedagógicas en formato Word, acompañadas de las aplicaciones de software específicas (Simulink Arduino).
• El gemelo digital del producto con modelización multifísica del sistema (modelos Matlab/Simulink Simscape).
• El expediente técnico con descripción SysML
• El expediente de puesta en servicio y utilización

Actividades pedagógicas:

STI2D

Enfoque funcional y estructural de los productos

• Representación de los flujos MEI,
• Enfoque funcional y estructural de las cadenas de potencia, conversión, modulación y adaptación de potencia,
• Enfoque funcional y estructural de una cadena de información. Tipología de las cadenas de información
• Adquisición y restitución de la información, codificación y tratamiento de la información, estructura de una aplicación de software

Enfoque conductual de los productos

• Modelización y simulación. Paquetes de software de simulación, configuración de un modelo, configuración de una simulación, posprocesamiento y análisis de resultados.
• Comportamiento energético de los productos.
• Comportamiento informativo de los productos Naturaleza y representación de la información, Comportamiento de los sistemas regulados o controlados

Diseño de productos

• Diseño informativo de productos

Soluciones constructivas

• Componentes de potencia Convertidores, adaptadores y moduladores de potencia
• Componentes de información Sensores, acondicionadores
• Componentes de IHM, componentes programables
• Experimentos y ensayos

Ciencias de la ingeniería

Analizar los productos existentes:

• Analizar las necesidades y la organización material y funcional de un producto mediante un enfoque,
• Caracterizar la potencia y la energía necesarias para el funcionamiento de un producto.
• Analizar el comportamiento de un sistema esclavo.
• Analizar los resultados de experimentos y simulaciones.
• Cuantificar las diferencias de rendimiento entre los valores esperados, medidos y obtenidos mediante simulación.
• Investigar y proponer causas para las diferencias de rendimiento observadas.
• Validar los modelos establecidos para describir el comportamiento.

Modelar los productos para prever su rendimiento

• Proponer y justificar hipótesis o simplificaciones con vistas a la modelización.
• Caracterizar las magnitudes físicas en entradas/salidas de un modelo multifísico que refleje la transmisión de potencia.
• Asociar un modelo a los componentes de una cadena de potencia.
• Asociar un modelo a un sistema servoaccionado.
• Utilizar las leyes y relaciones entre las magnitudes de esfuerzo y flujo para elaborar un modelo de conocimiento.
• Determinar las magnitudes de flujo y esfuerzo en un circuito eléctrico.

Validar el rendimiento de un producto

• Prever el orden de magnitud de la medición e identificar los errores de medición,
• Realizar ensayos de forma segura a partir de un protocolo experimental proporcionado, proponer y justificar un protocolo experimental,
• Modificar los parámetros influyentes del control con el fin de optimizar el rendimiento del producto.
• Implementar una simulación numérica a partir de un modelo multifísico para calificar y cuantificar el rendimiento de un objeto real.
• Validar un modelo numérico del objeto simulado.

Informarse, elegir y producir información para comunicar

• Presentar un protocolo, un enfoque o una solución en respuesta a una necesidad.
• Informar de los resultados.

Referencia:

STHERMO: ThermoLab, hervidor eléctrico con control de temperatura