Control de Intercambiador de Calorlaboratorios.fi.uba.ar/lse/tesis/LSE-FIUBA-Trabajo-Final... · 2019-02-16 · dinámico programable de temperatura para un intercambiador de calor,

Plan de Proyecto del Trabajo Final de Carrera

de Especialización de Sistemas Embebidos

Guillermo Rafael Pey

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Control de Intercambiador

de Calor

Autor


Director del trabajo

Ing. Juan Manuel Cruz (FIUBA, UTN-FRBA)

Codirector del trabajo

Esp. Ing. Alejandro Celery (FIUBA)

Jurado propuesto para el trabajo

-Esp. Ing. Patricio Bos (FIUBA)

-Esp. Ing. Nicolás Dassieu Blanchet (FIUBA)

-Esp. Ing Leonardo Carducci (FIUBA)

Este plan de trabajo ha sido realizado en el marco de la asignatura Gestión de

Proyectos entre abril y mayo de 2018.




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Tabla de contenido

1. Información del documento 3

2. Registros de cambios 3

3. Información general 3

4. Acta de Constitución del Proyecto 4

5. Descripción técnica-conceptual del Proyecto a realizar 5

6. Identificación y análisis de los interesados 5

7. Objetivo del proyecto 5

8. Alcance del proyecto 6

9. Supuestos del proyecto: 6

10. Criterios de aceptación: 6

11. Restricciones: 6

12. Requerimientos 7

13. Entregables principales del proyecto 7

14. Desglose del trabajo en tareas 7

15. Diagrama de Activity On Node. 8

16. Diagrama de Gantt 9

18. Presupuesto detallado del proyecto 11

19. Matriz de asignación de responsabilidades 12




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1. Información del documento

Plan de proyecto Documento

1.1 Versión

17/07/2018 Fecha

2. Registros de cambios

Revisió

n

Detalle de los cambios realizados Fecha

1.0 Creación del documento 17/07/2018

1.1 Corrección de errores de redacción 25/07/2018

3. Información general

Control de Intercambiador de Calor Nombre del proyecto

17/07/2018 Fecha de inicio

17/12/2018 Fecha tentativa de finalización




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4. Acta de Constitución del Proyecto

Buenos Aires, 17 de julio de 2018

Por medio del presente, se acuerda con el Sr. Guillermo Rafael Pey que su Proyecto

Final de la Carrera de Especialización en Sistemas Embebidos se titulará “Control de

Intercambiador de Calor”, consistirá esencialmente en el prototipo preliminar de un control

dinámico programable de temperatura para un intercambiador de calor, y tendrá un presupuesto

preliminar estimado de 600 hs de trabajo, con fecha de inicio jueves 17 de julio de 2018 y fecha

de presentación pública lunes 17 de diciembre de 2018.

Se adjunta a esta acta la planificación inicial.

Ariel Lutenberg Carlos Godfrid

Director de la CESE-FIUBA Mr. Automatización

Juan Manuel Cruz Alejandro Celery

Director del Trabajo Final Codirector del Trabajo Final

Nicolás Dassieu Blanchet Patricio Bos

Jurado del Trabajo Final Jurado del Trabajo Final

Leonardo Carducci

Jurado del Trabajo Final




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5. Descripción técnica-conceptual del Proyecto a realizar

Estos tipos de equipos se utilizan en la industria de destilación o en la manufactura de comestibles.

Donde se requieran mantener un mismo caudal de salida, a una temperatura constante, a pesar de

las perturbaciones que pueda sufrir el sistema.

Un intercambiador de calor de

contraflujo es, como se muestra

en la figura (1). Un flujo de

líquido caliente hacia la

izquierda a una velocidad Fh y

transfiere el calor a través de

una tubería a un líquido frío que

fluye hacia la derecha a una

velocidad Fc.

En este proyecto se desarrollará un programa aplicable a una plataforma embebida, para controlar

este sistema, utilizando conceptos teóricos y prácticos, ya aprendidos en la carrera de Sistemas

Embebidos.

6. Identificación y análisis de los interesados

Client: Autoridades de la CESE.

Sponsor: Guillermo R. Pey.

End-User: Alumnos y docentes de Automatización y Control.

Champion: Ing. Carlos Godfrid.

Drivers: Ing. Carlos Godfrid.

Supporters: Ing. Yuchen Zhao

Project manager: Guillermo R. Pey.

Team members: Guillermo R. Pey.

7. Objetivo del proyecto

Los propósitos de este proyectos son:

Colaborar con la materia de Control, en la Maestría en Automatización y Control Industrial

del EGRIET al facilitarles a alumnos y docentes, el software para realizar demostraciones

de un control.

Utilizar la plataforma CIAA para embeber este proyecto.

Obtener el título de Especialista en Sistemas Embebidos, que otorga la Universidad de

Buenos Aires.




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8. Alcance del proyecto

Se presentará un programa dentro de una plataforma embebida que realice el control de un

intercambiador de calor, que fue desarrollado para la Maestría en Automatización y Control

Industrial.

Se simularán las entradas y salidas del intercambiador de calor, con electrónica de baja

complejidad.

No se contemplará:

La implementación en ninguna otra plataforma, ni con ningún otro instrumental.

Justificación de Alcance:

Debido a la gran variedad de aplicaciones en donde se pueden realizar estos controles, es un buen

medio de adopción un sistema embebido como plataforma de trabajo en la industria.

Alcanzando los recursos solo para lo que se está detallando en el presente proyecto.

9. Supuestos del proyecto:

No se dispone de un dispositivo de bajo costo en la cátedra, para simular las distintas

configuraciones de control que se pueden presentar.

10. Criterios de aceptación:

Se contrastarán los resultados obtenidos por el prototipo con los resultados obtenidos utilizando una

herramienta informática de simulación de cálculo.

11. Restricciones:

El proyecto será implementado sobre el hardware de sistema embebido.

El proyecto no puede extenderse más allá de la fecha pactada de concreción.




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12. Requerimientos

1. Funcionalidad

1.1. Tomar valor simulado de 1 termocupla de fluido coincidente.

1.2. Indicar la velocidad a la que debe llevar 1 bomba.

2. Programación

2.1. Debe poderse establecer previamente el SetPoint.

3. Software

3.1. Se deberá ajustar la salida automáticamente a cualquier perturbación ajustándose a los

valores esperados.

4. Hardware

4.1. El sistema deberá operar correctamente mientras funcione la plataforma.

5. Alimentación

5.1. Se deberá respetar el voltaje requerido por la plataforma seleccionada.

6. Documentación

6.1. Se debe generar la documentación correspondiente para operar el sistema

correctamente.

13. Entregables principales del proyecto

● Manual de usuario.

● Prototipo del sistema.

● Código fuente.

● Informe final.

14. Desglose del trabajo en tareas

1. Planificación y documentación: 6hs

2. Desarrollar el programa de control en MatLab.

a. Escribir código: 100hs

b. Verificar y validar el programa de control: 70hs

c. Escritura de la tesis: 90 hs

3. Migrar el programa de MatLab a embebidos

a. Convertir código: 120hs

b. Verificar y validar el programa en la placa: 60hs

c. Escritura de la tesis: 90hs

4. Evaluar la complejidad para desarrollarlo en la CIAA: 6hs

5. Escritura de la tesis: 39hs

6. Revisión final: 15hs




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7. Presentar el proyecto: 4hs

Cantidad total de horas: 600 hs

15. Diagrama de Activity On Node.




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16. Diagrama de Gantt




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17. Matriz de uso de recursos de materiales.

Código WBS

Nombre de la tarea

Recursos requeridos (horas)

PC Impresora Electrónica de

baja complejidad

CIAA

1 Planificación y documentación 6

2 Desarrollar el programa de control en MatLab

3 Escribir código 100

4 Verificar y validar el programa

de control

70




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5 Escritura de la tesis 90 15

6 Migrar el Programa de MatLab a embebidos

7 Convertir código 120 45 42

8 Verificar y validar el programa

en la placa

60 15 15

9 Escritura de la tesis 90 20 5 5

10 Evaluar la complejidad para

desarrollarlo en la CIAA

6 2 2 2

11 Escritura de la tesis 39 10

12 Revisión final 15

13 Presentar el proyecto 4 2 2

18. Presupuesto detallado del proyecto

Costo Detalle Categoría

$180.000 600 Hs. x $300 Trabajo directo

$45.000 30% del costo directo Costo indirecto

$ 500 Electrónica de baja potencia

Materiales

$800 EDU-CIAA-NXP

$600 Bombas de agua

$400 Ventilador

$8.100 Intercambiador

$4.000 Radiador

$239.400 Costo Total:




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19. Matriz de asignación de responsabilidades

Código WBS

Título de la tarea

Listar todos los nombres y apellidos y el rol definidos en el proyecto

Guillermo R. Pey

Responsable

Ing. Carlos Godfrid

Cliente

Ing. Yuchen Zhao

Colaborador

Alejandro Celery

Orientador

1 Planificación y

documentación P I I A

2 Desarrollar el programa de control en MatLab

3 Escribir código P I C I

4 Verificar y validar el

programa de control P I C I, A

5 Escritura de la tesis P A A A

6 Migrar el Programa de MatLab a embebidos

7 Convertir código P I I I,C

8 Verificar y validar el

programa en la placa P I I A

9 Escritura de la tesis P A A A

10

Evaluar la complejidad

para desarrollarlo en la

CIAA

P I I C,A

11 Escritura de la tesis P A I C, A

12 Revisión final P I I A

Referencias: P = Responsabilidad Primaria

S = Responsabilidad Secundaria

A = Aprobación

I = Informado

C = Consultado




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20. Gestión de riesgos

A continuación se describirán los riesgos asociados al proyecto y un plan de mitigación de los

mismos, de modo de reducir la probabilidad de falla del mismo.

a) Identificación de los riesgos:

Riesgo 1: Subestimar la duración de las tareas.

● Severidad (S): 9. Ya que puede llevar a no cumplirse la fecha límite establecida.

● Probabilidad de Ocurrencia (O): 5. El responsable del proyecto tiene una jornada laboral de 8 hs

diarias, que se suman a las horas de estudio de la carrera de especialización en sistemas

embebidos.

Riesgo 2: Dificultad en pasar del código de MatLab a C/C++.

● Severidad (S): 6. Podría llevar a tener que aprender el uso de funciones nuevas para mi,

retrasando todos los tiempos del mismo.

● Probabilidad de Ocurrencia (O): 5. Tiene una probabilidad de ocurrencia moderada, debido a que

el proceso involucra aprendizaje, ya que no se tiene dominio de la tecnología.

Riesgo 3: Imprevistos académicos o laborales que impidan cumplir con las jornadas previstas en el

calendario.

● Severidad (S): 8. Según las estimaciones de tiempos realizadas, no se cuenta con un amplio

margen de tiempo de sobra.

● Probabilidad de Ocurrencia (O): 6. Teniendo un tiempo laboral acotado, la exigencia de las

materias es alto, teniendo que presentarse trabajos y llevar los temas al día.

Riesgo 4: Pérdida o destrucción del hardware.

● Severidad (S): 7. Puede generar retrasos importantes o no, dependiendo del momento en el que

suceda el incidente.

● Probabilidad de Ocurrencia (O): 6. Es común que suceda en etapas de desarrollo.

Riesgo 5: Pérdida o daño de los archivos del proyecto.

● Severidad (S): 9. La mayor parte del proyecto es la implementación, de modo que si los archivos

utilizados para el proyecto se pierden o se dañan por algún motivo, el proyecto se retrasaría

severamente.

● Probabilidad de Ocurrencia (O): 4. Es poco probable que este evento ocurra, se deberán tomar las

medidas necesarias para evitarlo.




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b) Tabla de gestión de riesgos: (El RPN se calcula como RPN=SxO)

Riesgo Severidad Ocurrencia

RPN Severidad*

Ocurrencia* RPN*

1 9 5 45 9 3 27

4 7 6 42 4 6 24

5 9 4 36 5 4 20

3 7 5 35 7 5 35

2 5 6 30 4 3 12

Criterio adoptado:

- Se tomarán medidas de mitigación en los riesgos cuyos números de RPN sean mayores a 35

Nota:

- Los valores marcados con (*) en la tabla corresponden luego de haber aplicado la mitigación.

c) Plan de mitigación de los riesgos que originalmente excedían el PRN máximo establecido:

Riesgo 1: Se tratará de asignar horas extras no planificadas adelantando las etapas del proyecto, para

garantizar que se llegará al objetivo.

● Severidad (S): 9. No modifica la severidad.

● Probabilidad de Ocurrencia (O): 3. Haciendo un riguroso control y seguimiento, del plan de

proyecto estipulado.

Riesgo 2: Se pedirán opiniones externas al encontrar dificultades que puedan hacer demorar alguna

etapa del proyecto.

● Severidad (S): 4. Esto disminuirá las iteraciones de migración de código, disminuyendo la severidad

del riesgo.

● Probabilidad de Ocurrencia (O): 3. Se cuenta con la colaboración de Director del proyecto y

docentes de distintas carreras que conocen las herramientas a utilizar.

Riesgo 4: Previsión de compra extras o Redundancia de componentes críticos.

● Severidad (S): 4. Se efectuará la compra para realizarán 2 prototipos, de modo que si se pierde o

destruye un prototipo, se logre seguir con la planificación.

● Probabilidad de Ocurrencia (O): 6. Es común que suceda en etapas de desarrollo.

Riesgo 5: Repositorio remoto, y backups periódicos.

● Severidad (S): 5. El repositorio del control de versiones se efectuará por dispositivos de memoria

externos y web.

● Probabilidad de Ocurrencia (O): 4. No se puede controlar.




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21. Gestión de la calidad.

Para elaborar esta sección se toma en cuenta el apartado "12. Requerimientos" del presente

documento.

Requisitos:

1. Funcionalidad

-Verificación: Se verificarán, de forma separada, que todos los componentes sean compatibles

a los voltajes y usos a que serán utilizados.

-Validación: Se realizarán, conforme a cada componente, las pruebas unitarias y se

documentarán.

2. Programación

-Verificación: Se verificará el modo de programación a través del diseño.

-Validación: Se realizará a través de las pruebas y se documentará.

3. Software

-Verificación: Realizando revisiones al código en búsqueda de condiciones no contempladas

que puedan llevar al equipo a fallar.

-Validación: Que el valor de las variables de salida del control sean estables al SetPoint pese a

las perturbaciones que se le realicen, y de irse de rango controlable, lo indique con una

alarma.

4. Hardware

-Verificación: Se realizarán análisis de las hojas de datos, y se verificará que las pruebas se

realicen en las condiciones normales de uso de la placa.

-Validación: Solo se trabajará con los elementos buscando las condiciones más favorables

para todos los componentes.

5. Alimentación

-Verificación: Se verificará que la fuente a utilizar sea de la misma requerida por la placa.

-Validación: Se realizará a través de la aprobación de la empresa que la comercialice.

6. Documentación

-Verificación: Se registrarán las hojas de datos, diseños de arquitecturas, diagramas de

bloques y documentación de códigos para complementar informes finales.

-Validación: Se realizará a través de la revisión del director del proyecto.




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22. Comunicación del proyecto

El plan de comunicación del proyecto es el siguiente:

PLAN DE COMUNICACIÓN DEL PROYECTO

¿Qué

comunicar?

Audiencia Propósito Frecuencia Método de

comunicación

Responsable

Definición

de objetivos y

alcances

Director,

colaborador y

cliente

Seguimiento del

proyecto y

subsanar dudas

Al

comienzo

del proyecto

Correo

Electrónico

Guillermo R.

Pey

Informe de

avances de

tareas

Director,

colaborador y

cliente

Informar el

estado de las

tareas

Cada 15

días

Correo

Electrónico

Guillermo R.

Pey

Resolución

de problemas

Director,

colaborador y

cliente

Consultar sobre

dudas o posibles

complicaciones

Cuando se

requiera

Correo

Electrónico

Guillermo R.

Pey

Finalización

y cierre

Director,

colaborador,

jurado y cliente

Mostrar la

documentación

y presentar el

proyecto

Finalización

del proyecto

Correo

Electrónico

Guillermo R.

Pey

23. Gestión de Compras

Para el desarrollo del proyecto será necesaria la compra de:

Una placa EDU-CIAA.

Un intercambiador de placas.

Dos bombas de agua.

Un ventilador de 12V.

Un radiador.

Un circuito con resistencia.

Una termocupla J.

Cañerías para conexión.

Todas las compras serán llevadas a cabo por el responsable del proyecto.

La elección de proveedores se realizará contemplando, de mayor a menor prioridad:

● Menor precio y garantía.

● Plazo y verificación de entrega.




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● Distribuidores locales con catálogos internacionales (Electrocomponentes, Elemon...)




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24. Seguimiento y control

SEGUIMIENTO DE AVANCE

Tarea del WBS

Indicador de avance

Frecuencia de reporte

Responsable de seguimiento

Persona a ser informada

Método de comunicac.

1 Entrega de documentación

Única vez Guillermo R. Pey

Ariel Lutember Alejandro Celery

Yuchen Zhao Carlos Godfrid

Correo Electrónico

2.b % Cada 15 días Guillermo R. Pey

Alejandro Celery Yuchen Zhao

Carlos Godfrid

Correo Electrónico

2.c % Cada 15 días Guillermo R. Pey


Carlos Godfrid

Correo Electrónico

3 Comienzo de etapa



Carlos Godfrid

Correo Electrónico

3.b % Cada 15 días Guillermo R. Pey


Carlos Godfrid

Correo Electrónico

3.c % Cada 15 días Guillermo R. Pey


Carlos Godfrid

Correo Electrónico

4 Informe de avance

Cada 15 días Guillermo R. Pey


Carlos Godfrid

Correo Electrónico

5 % Cada 15 días Guillermo R. Pey


Carlos Godfrid

Correo Electrónico

6 Envío de

documentación final



Carlos Godfrid

Correo Electrónico

7 Presentación Única vez Guillermo R. Pey Alejandro Celery

Jurado Correo

Electrónico




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25. Procesos de cierre

Una vez finalizado el proyecto, se le dará curso al cierre del mismo para lo cual, se contemplan las

siguientes actividades:

Análisis de las pautas de trabajo:

● Persona a cargo: Guillermo R. Pey

● Procedimiento: Se analizará si se respetó el plan de proyecto original contemplando:

– Cumplimiento de la fecha de finalización estipulada.

– Cumplimiento de los requerimientos planteados.

– Cantidad de horas asignadas previamente.

Identificación de las técnicas y procedimientos útiles e inútiles que se utilizaron, y los

problemas que surgieron y cómo se solucionaron:


● Procedimiento: Al avanzar en el proyecto se evaluarán los procedimientos utilizados, verificando

su utilidad y eficiencia para alcanzar los objetivos del proyecto. Dejando registro en la

documentación del proyecto.

Acto de cierre:


● Procedimiento: El responsable del proyecto estará a cargo de realizar un acto de cierre, con el

objetivo de agradecer a todas las personas involucradas en el proyecto, jurados y colaboradores.

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