- Proceso a
simular - Ecuaciones del
modelo - Elemento
primario de medición - Resultados
con acción PID - Análisis
de resultados - Referencias
Bibliográficas
Proceso a simular.
El presente Trabajo
está centrado en el análisis, diseño
e implementación de un programa de
simulación por computadora
para estudiar el comportamiento
dinámico de un sistema de
intercambio energético, en el cual se controla la temperatura
del proceso. Para
controlar la variable del proceso se incluye un lazo
retroalimentado con un controlador PID. La aplicación
específica de esta simulación es para fines
didácticos a nivel de educación
superior.
El sistema propuesto toma como referencia un proceso
industrial de calentamiento de un producto
dentro de un tanque, mediante el vapor que circula a
través de un tanque encamisado. Los componentes
considerados en el esquema propuesto, son: el tanque de almacenamiento
del producto, el tanque encamisado del vapor, el transmisor de
temperatura del producto, controlador PID y la válvula
como elemento final de control.
Se consideran un conjunto de hipótesis simplificativas en la
aplicación de los principios
físicos que rigen los modelos
matemáticos de cada componente. La saturación de
las variables de
salida se considera en todos los casos. El programa para la
simulación se desarrolla en
SIMULINK-MATLAB6p5®.
El programa tiene valores
iniciales de referencia para facilitarle al usuario su
utilización. Los resultados de la simulación se
presentan en tablas y gráficas. La validación del programa
se hace en forma analítica, mas no experimental. Los valores
obtenidos se encuentran dentro de los resultados esperados de
acuerdo a las hipótesis
simplificativas asumidas.
La técnica consiste en el planteamiento de un
conjunto de modelos matemáticos que reflejan las
características de los componentes del sistema, isomorfos
a los componentes de un sistema real de control de procesos y
él mismo; luego se combinan todos estos modelos, para
así formar uno sólo, cuya solución, (la
evolución de las señales
de salida o intermedias) se consigue usando la herramienta
SIMULINK-MATLAB6p5®, considerando las alinealidades en los
diferentes componentes tanto del sistema como del proceso,
obteniendo por resultado la magnitud y el comportamiento en el
tiempo de la
variable controlada, así como el comportamiento de las
variables intermedias de salida y/o entrada, se escogieron: 1
"Temp. Vapor", 2 "Temp. Proceso", 3 "Temp. Transmisor", 4
"Posición de la Válvula", 5 "Variable del Proceso",
6 "Señal Controlada", 7 "Error", 8 "Flujo Vapor", 9
"Acción
Integral, Derivada y proporcional", cualquiera que quiera
visualizarse con el scope del SIMULINK.
Metodología.
a) Escoger, analizar y restringir el sistema
físico a simular, (sistema real), b) establecer el
modelo real
supuesto, identificando los factores dominantes que controlan el
comportamiento del sistema real. c) establecer el modelo
matemático, d) solucionar el modelo matemático,
probarlo y validarlo.
Ecuaciones del modelo.
Se listan las ecuaciones
descriptivas de los componentes del modelo,
Transmisor.
Salida del transmisor
Saturación. Si %VP > 100% Þ %VP = 100%. Si %VP < 0% Þ %VP = 0%.
Controlador.
Controlador. Error E = %PA – %VP
Acción proporcional
Ecuación de acción integral.
Ecuación de acción integral y
proporcional.
Salida del controlador (dominio de
Laplace).
Saturación de la salida del
controlador.
Si %SC > 100% entonces %SC = 100%. Si
%SC < 0% entonces %SC = 0%
Válvula.
Accionador.
Caudal controlado.
Caso de válvula con característica
lineal.
Proceso.
Tanque del encamisado de vapor.
Tanque del proceso.
Montaje del modelo propuesto en
SIMULINK®.
Proceso Completo.
Montaje en SIMULINK®.
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