Desarrollo de herramientas de fabricación digital para la instrumentación de canal hidráulico en el Laboratorio

Abstract

En los últimos años se ha amplificado el uso de herramientas de fabricación digital, con la aparición los fablabs y la mejora notable de las impresoras 3D ha sido posible la realización de nuevos proyectos, siendo estos más accesibles al usuario y facilitando la producción y generación de creaciones ya sean experimentales o personales. Es una herramienta que se puede utilizar para usos educativos, mejorando la interacción entre el estudiante y sus ideas creativas, de esta forma se puede plasmar a la realidad obras que quizá años atrás no hubiera sido posibles llevarlas a cabo. Actualmente existen multitud de sistemas y equipos de medida e instrumentación para la medida de calado o caudal para ensayos de laboratorio o medidas in situ en el campo, para muchos de ellos se necesita un elevado presupuesto para ser adquirirlos y asimismo muchos son específicos solo para proporcionar datos de una variable. Además de requerir sistemas externos para poder recoger, almacenar lecturas o poder visualizar los resultados a tiempo real. La idea principal del presente trabajo es el desarrollo de herramientas low-cost para la medición de calado en el canal hidráulico situado en el Laboratori d’Hidràulica de la Escola Tècnica Superior d’Enginyers de Camins, Canals y Ports de Barcelona.Se iniciará el estudio con varias pruebas in-situ en el canal, cambiando las condiciones de contorno y analizando los resultados obtenidos. Para llevar a cabo el estudio primeramente se hizo un análisis general de los distintos instrumentos que existen actualmente para el cálculo del calado en un canal o rio, analizando las características y de esta forma poder conocer más detalladamente cuales son las carencias de cada uno y como poder solventarlas. De forma que el marco general de este proyecto es desarrollar un sistema de medida de calado a través de herramientas de fabricación digital. Para la elaboración del proyecto se hace uso de Arduino, plataforma electrónica de código abierto, cuenta con Hardware y Software donde el entorno de desarrollo y su lenguaje son sencillos de usar, con la necesidad de tener una base de programación elevada. Otro de los programas utilizados es Processing, permitiendo generar una animación del canal hidráulico simulando un sistema de partículas fluyendo por el agua. Asimismo se hizo uso de impresora 3D, y de otros software como Fritzing y FreeCAD. Señalar que el trabajo realizado se ha procedido de forma que los resultados obtenidos son experimentales, se hicieron las distintas calibraciones y validaciones de los sensores, se estudiaron primero individualmente en zonas externas al canal, una vez conocidos y comprobado que los códigos funcionaban se actuó en el Laboratorio. Es decir, se han hecho verificaciones de los resultados pero no dejan de ser valores empíricos.

In recent years the use of digital manufacturing tools has increased, with the apparition of fablabs and the major improvement of 3D printers, it has been possible to realize new projects, being these more accessible to the user and facilitating the production and the generation of creations weather experimental or personal. It’s a tool that can be applied in educational purposes, improving the interaction between the student and his creative ideas, applying this method they can bring to life ideas that years ago would have not been possible to carry them out. There are currently many systems and measuring equipment and instrumentation for the measurements of draught or flow for laboratory tests or measures in situ in the field, for many of them it takes a high budget to be acquiring them and many are also specific only to provide a variable data. In addition to requiring external systems to collect, store readings or visualize the results in real time The main idea of this work is the development of low cost tools for the measurement of draught in the hydraulic canal located at the Laboratori d’Hidràulica of the Escola Tècnica Superior d’Enginyers de Camins, Canals y Ports de Barcelona. Se start the study with several tests on-site in the channel, changing boundary conditions and analyzing the results obtained. To carry out the study a general analysis was done to the different equipment that actually exists for the measuring of draught canal or rivers, analyzing the characteristics to have a deeper and detailed analysis to know each characteristic and how to solve any issues. As this project is to create a measurement system of draught using digital tools. For making the Project is utilized Arduino, electronic platform of open code, relies on with Hardware and Software where the environment of development and it’s language are simple to use, without needed to have a base of high programming. Other of the used program is Processing, allowing to generate animations of the hydraulic channel, simulating a particle system flowing for the water. In addition, one made use of printer 3D, other software as Fritzing and FreeCAD. Point out that the work has proceeded in such a way that the results obtained are experimental, became different calibrations and validations of the sensors, they studied first individually in areas external to the channel, once known and proven that the codes worked he performed in the laboratory. I.e. verifications of the results have been made but never cease to be empirical values.