Conjunto de Prácticas de Instrumentación y Control basadas en Hardware y Software Libre para Energías Renovables.

Abstract

El propósito de este proyecto es generar experiencia en el uso de hardware y software libre en la instrumentación y control aplicado a dispositivos aplicables en energías renovables. Se llama hardware libre a aquellos dispositivos de hardware cuyas especificaciones y diagramas esquemáticos son de acceso libre, ya sea bajo algún tipo de pago o de forma gratuita, heredando la filosofía del software libre, por lo que juntos se les denomina una cultura libre. El hardware libre ha tenido éxito en diversos proyectos como: RepRap [reprap.org], que es una impresora 3D autoreplicable, Elphel [www.elphel.com], que dió origen al sistema de cámaras utilizadas por Google Street View, o la iniciativa Open Hardware del CERN [www.ohwr.org]. El proyecto Arduino [www.arduino.cc] se creó como una plataforma de hardware libre, basada en una placa con un solo microcontrolador y un entorno de desarrollo multiplataforma, diseñados para facilitar el uso de la electrónica en proyectos multidisciplinarios. Permite la realización de proyectos en el tablero perforado (protoboard), y mediante el uso de placas apilables (shields) pueden llevarse al circuito impreso (CI) para un despliegue permanente. El diseño de estos compenentes electrónicos está pensado para que puedan ser ensamblados de manera compacta y protegidos en compartimientos que pueden ser hechos a la medida con una impresora 3D. El proyecto docente más reciente del Instituto de Energías Renovables es la Licenciatura en Energías Renovables (LIER), creado para generar recursos humanos en esta área. En su plan de estudios se imparte la materia "Sistemas de Instrumentación y Control", con 32 horas de prácticas. Uno de los objetivos específicos del curso es que "el alumno aprenderá a diseñar y desarrollar sistemas de medición y control mediante microcontroladores". Considerando los antecedentes, el propósito de este proyecto es crear prácticas alternativas para esta materia, utilizando hardware y software libre en aplicaciones orientadas a las energías renovables. Para lograrlo se propone desarrollar cuatro prototipos: un dispositivo generador de números aleatorios, un dispositivo de monitoreo de temperatura de salas de cómputo, un dispositivo seguidor solar ecuatorial y un dispositivo de control para un cocedor solar. La experiencia generada en el desarrollo de estos prototipos, será usada para plantear un conjunto de 12 prácticas, que puedan ser usadas tanto en el curso de la licenciatura como en otros cursos de educación continua y de posgrado. Una segunda propuesta importante de este proyecto es el promover que se incluya el diseño en el desarrollo de los prototipos e incorporarlo a los cursos de una manera efectiva. Para ayudar en este proceso se propone adquirir una impresora 3D y una máquina para hacer Circuitos Impresos. La primera, para diseñar y hacer compartimientos a la medida para proteger los componentes electrónicos, la segunda para crear los circuitos con las dimensiones compatibles con la tecnología Arduino sin el uso de métodos de ataque químico convencionales. De esta manera la meta es generar la experiencia completa del diseño de prototipos y adecuarla para la docencia.