Aspectos Prácticos del Control PID en Procesos Industriales

Jesús Alberto Pérez-Rodríguez, Luis Rafael Díaz-Briceño, Yolanda Eugenia Llosas-Albuerne, Ciaddy Gina Rodríguez-Borges, Lenin Agustín Cuenca-Álava

Resumen


El propósito de esta investigación es presentar una propuesta metodológica para la comunidad académica, en los cuales se obtengan los conocimientos necesarios para aportar solución a problemas reales, mediante una descripción detallada de los aspectos prácticos del control PID en procesos industriales. Es descriptivo, de campo, se tomó como caso de estudio la planta piloto de la UPTA, realizando un levantamiento del funcionamiento del lazo de nivel de líquidos, calibrando los instrumentos de medición y caracterizando el comportamiento dinámico por curvas de reacción, para obtener modelos matemáticos que permitan simular computacionalmente el funcionamiento del proceso a controlar, a partir de allí se estudian las no linealidades y se determinan los parámetros del controlador PID para su posterior implementación, se estudian diferentes escenarios de operación. Esta investigación presenta un caso detallado del análisis, diseño e implementación de controladores PI y PID. Aunque los algoritmos de las acciones de control son bien conocidas y existen muchas literatura de control de procesos, muy pocos de estos trabajos explican de forma clara y detallada una metodología para llevar a cabo la implementación de estos controladores.


Palabras clave


Control de procesos; PID; nivel de líquido.

Texto completo:

PDF HTML XML

Referencias


S. Bennett, «History of Automatic Control to 1960: an overview,» Department of Automatic Control & Systems Engineering, The University of Sheffield Mappin Street, Sheffield SI 3m, UK, email: [email protected], 1996.

R. P. Moreno, «Evolución histórica de la ingeniería de control,» 1999. [En línea]. Available: http://automata.cps.unizar.es/regulacionautomatica/historia.PDF.

L. Braccia, «"Integración entre diseño y control de procesos industriales," Doctor en Ingeniería, Universidad Nacional de Rosario,» 2019. [En línea]. Available: https://ri.conicet.gov.ar/handle/11336/81214.

H. Garnier, «"Direct continuous-time approaches to system identification. Overview and benefits for practical applications," European Journal of control, vol. 24, pp. 50-62,» 2015. [En línea]. Available: http://dx.doi.org/10.1016/j.ejcon.2015.04.003.

J. A. R. Urrego and N. L. P. Restrepo, «"Aplicación de diseño, simulación, identificación de sistemas e implementación de controladores PID-Digitrol," Revista Politécnica, vol. 12, no. 23, pp. 27-37,» 2016. [En línea]. Available: https://revistas.elpoli.edu.co/index.php/pol/article/view/896.

D. Valério and J. S. Da Costa, «"Tuning of fractional PID controllers with Ziegler–Nichols-type rules," Signal processing, vol. 86, no. 10, pp. 2771-2784,» 2006. [En línea]. Available: https://doi.org/10.1016/j.sigpro.2006.02.020.

C. G. Rodriguez -Borges, J. A. Perez-Rodriguez, E. D. Lituma Ramirez, A. B. Perez-Baltar, «Software Development for Transformer Model Supporting Significant Learning Electrical Machines,» International Journal of Psychosocial Rehabilitation, vol. 24, nº 2, 2020.

J. A. Pérez-Rodriguez, C. G. Rodriguez Borges, A. V. Pérez, C. A. Bowen, «Emulation of System as Strategy for Teaching of Mechanical System,» International Journal of Psychosocial Rehabilitation, vol. 24, nº 6, 2020.

Y.S. Gonzalez, E. Dunia, J.A. Pérez-Rodríguez, «Prototipo didáctico para el aprendizaje de la mecánica en los laboratorios de física universitaria mediante un sistema de adquisición y procesamiento de datos,» Revista Educación en Ingenieria, vol. 12, nº 24, pp. 9-14, 2017.

J.A. Pérez-Rodríguez,C.G. Rodriguez-Borges, M. Rodriguez ,C. Villacreces , «Espacios maker: herramienta motivacional para estudiantes de ingenieria electrica de la Universidad Tecnica de Manabí, Ecuador,» Revista Espacios, vol. 41, nº 2, p. 12, 2020.

S. M. Charre-Ibarra, J. A. Alcalá-Rodríguez, N. López-Luiz, and M. A. Durán-Fonseca, «"Sistema didáctico de control de presión," Formación universitaria, vol. 7, no. 5, pp. 33-40,» 2014. [En línea]. Available: doi: 10.4067/S0718-50062014000500005.

A. Simmonds-Mendoza, N. Cabrera-Londoño, N. Berdugo-Barandica, J. Roldán-Mckinley, and E. Yime-Rodríguez, «"Implementación de control PID de nivel en laboratorio usando PLC Siemens S7-300," Revista UIS Ingenierías, vol. 17, no. 2, pp. 159-178,» 2018. [En línea]. Available: https://revistas.uis.edu.co/index.php/revistauisingenierias/article/view/6290/8185.

J. L. Benavides Maldonado, G. R. Riofrío Cruz y D. E. Jara Delgado, «Herramientas del docente para enseñar control automático a través de prácticas de trituración de cobre,» ARJÉ. Revista de Postgrado FaCE-UC, vol. 12, nº 22, pp. 465-472, 2018.

C. G. Rodríguez-Borges, C. A. Bowen-Quiroz, J. A. Pérez-Rodríguez, «Evaluación de las capacidades de aprendizaje colaborativo adquiridas mediante el proyecto integrador de saberes,» Formación universitaria, vol. 13, nº 6, pp. 239-246, 2020.

T. Takiyama, Yoshikawa, T., Noh, J., & Ohta, Y., «PI and Adaptive Model Matching Control System that Satisfies the Setting Settling Time application to engine speed control.,» IFAC-PapersOnLine, vol. 51, nº 4, pp. 394-399, 2018.

A. Méndez Navarro, «Enseñanza del Controlador PID Digital en un Microcontrolador ATMEGA48 para una Planta RC de Primer Orden,» Instituto Tecnológico de Estudios Superiores de Zamora, Departamento de Ingeniería Electrónica, 11º Congreso Nacional de Mecatrónica, ISBN: 978-607-95347-7-6., 2012.

B. M. Seijo Echevarría, N. Iglesias Morel, M. Hernández González y C. R. Hidalgo García, «Métodos y formas de organización del proceso de enseñanza aprendizaje. Sus potencialidades educativas. Rev Hum Med v.10 n.2 Ciudad de Camaguey,» 2010. [En línea]. Available: http://scielo.sld.cu/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1727-81202010000200009.

M. E. Anaya Pérez, V. H. Benítez Baltazar, J. H. Pacheco Ramírez y F. Montaño Valle, «Diseño de controladores P, PI y PID para el comportamiento dinámico de un servo-sistema hidráulico, basado en desarrollo experimental,» 2020. [En línea]. Available: https://biblat.unam.mx/hevila/EpistemusCienciatecnologiaysalud/2014/no16/2.pdf.

F. Vázquez Serrano, «Entorno Matlab para diseño de controladores PID,» 2013. [En línea]. Available: http://www.dia.uned.es/~fmorilla/Web_FMorilla_Julio_2013/Herramientas/2000_SISO_JA00.pdf.

D. A. y. systems, «Manual de instrucciones universal Transmisores de presión,» 2000. [En línea]. Available: https://www.disai.net/wp-content/uploads/catalogos_pdf/MI%20020-359%20Transmisores.pdf.

Foxboro, «I/A Series Pressure Transmitters, IDP10 Differential Pressure with 4 to 20 mA Output Signal, Installation, Operation, Calibration, Configuration, and Maintenance, MI IDP10-A,» 2007.

O. M. Quintero Arango, «Protocolo técnico para mantenimiento de transmisores de presión, nivel, temperatura y válvulas tipo mariposa y globo, Universidad Tecnológica de Pereira - UTP,» 2011. [En línea]. Available: https://core.ac.uk/download/pdf/71398106.pdf.

Foxboro, «Model E69F Current-to-Pneumatic Signal Converter,» https://www.nexinstrument.com/assets/images/pdf/E69F.pdf, 2020.

V. M. Alfaro Ruiz, «Evaluación de los modelos utilizados en los estudios del control PID,» Ciencia y Tecnología, vol. 2, nº 24, pp. 117-129, ISSN: 1409-2441, 2007.

M. S. Charles K. Alexander, Fundamentos de circuitos eléctricos, 6th Edición, McGraw-Hill, 2018.

V. M. Alfaro Ruiz, «Identificación de modelos de orden reducido a partir de la curva de reacción del proceso,» Ciencia y Tecnología,, vol. 24, nº 2, pp. 197-216, ISSN: 0378-0524, 2006.

C. A. Smith y A. B. Corripio, Principles and Practice of Automatic Process Control, 3rd Edition, ISBN: 978-0-471-43190-9, John Wiley & Sons, Inc, 2005.

H. D. Álvarez Zapata, Balances de materia y energía. Formulación, solución y usos en procesos industriales, Medellín: Artbox, 2011.

B. T. R. Kuphaldt, Lessons In Industrial Instrumentation, Creative Commons Attribution 4.0 International Public License, https://www.ibiblio.org/kuphaldt/socratic/sinst/book/liii_2v32.pdf, 2019.

O. Arrieta Orozco y V. M. Alfaro Ruiz, «Sintonización de controladores PI y PID utilizando los criterios integrales IAE e ITAE,» Ingeniería, vol. 13, nº 1-2, pp. 31-39, DOI:10.15517/ring.v13i1-2.618, 2003.

V. Mazzone, «Controladores PID,» 2018. [En línea]. Available: https://controlautomaticomazzone.files.wordpress.com/2018/03/pid.pdf.

J. a. N. N. B. Ziegler, «Process lags in automatic control circuits,» Trans. American Society of Mechanical Engineers, nº 65, pp. 433-444, 1943.

K. Ogata, Ingeniería de Control Moderna, Prentice Hall Internacional, 1980.

B. Kuo, Sistemas de control automático, 7 edition, Prentice Hall Hispanoamericana , 1996.

R. Hernández Gaviño, Introducción a los sistemas de control: conceptos, aplicaciones y simulación con MATLAB, Prentice Hall, 2010.

H. Lázaro M., G. Melgarejo, E. Montoro, J. Obregón, J. Diego y V. Aramburú R., «Aplicación de la transformada de Laplace a circuitos eléctricos,» Instituto de investigación, FIGMMG-UNMSM, vol. 19, nº 38, pp. 43-46, 2016.

A. A. Ishak y M. A. Hussain, «Effect of valve characteristics to the controllability of ph in a continuous stirred tank reactor,» Regional Symposium on Chemical Engineering, pp. 1693-1699, https://aabi.tripod.com/notes/effectvalve.pdf, 2002.

M. F. Alcívar-Vélez, C. G. Rodríguez-Borges, «La gestión ambiental una propuesta de planificación en cooperativas de ahorro y crédito,» polo del Conocimiento, vol. 6, nº 3, pp. 569-590, 2021.




DOI: http://dx.doi.org/10.23857/dc.v7i3.1984

Métricas del Artículos

Cargando Métricas.....

Metrics powered by MI WEB PRO

Enlaces de Referencia

  • Por el momento, no existen enlaces de referencia


Copyright (c) 2021 Jesús Alberto Pérez-Rodríguez, Luis Rafael Díaz-Briceño, Yolanda Eugenia Llosas-Albuerne, Ciaddy Gina Rodríguez-Borges, Lenin Agustín Cuenca-Álava

URL de la Licencia: https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/deed.es

Polo de Capacitación, Investigación y Publicación (POCAIP)

Dirección: Ciudadela El Palmar, II Etapa,  Manta - Manabí - Ecuador.

Código Postal: 130801

Teléfonos: 056051775/0991871420

Email: [email protected]

URL: https://www.dominiodelasciencias.com/

DOI: https://doi.org/10.23857/pocaip