- 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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