Estrategia de control en cascada para regular el nivel de líquido en una estación de procesos didáctica
| Páginas | 98-114 |
| Fecha | 01 Julio 2023 |
| Fecha de publicación | 01 Julio 2023 |
| Autor | Diego Fernando Pichoasamin Morales,Vicente Paul Astudillo Cortez,William Germánico Yugcha Quinatoa,Pablo César Catota Ocapana,Byron Daniel Benalcázar Lopez |
Revista Conectividad
Julio – diciembre 2023 ISSN:2806-5875
pp. 98-114 Correo: revista@ister.edu.ec
Volumen 4, Número 2
Revista Semestral del Instituto Tecnológico Universitario Rumiñahui 98
Estrategia de control en cascada para regular el nivel de líquido en una estación
de procesos didáctica.
Cascade control strategy to regulate the liquid level in a didactic process station
Diego Fernando Pichoasamin Morales1, Vicente Paul Astudillo Cortez2, William Germánico
Yugcha Quinatoa3, Pablo Cesar Catota Ocapana4, Byron Daniel Benalcázar Lopez5
1Instituto Tecnológico Universitario Rumiñahui, diego.pichoasamin@ister.edu.ec, Sangolquí, Ecuador.
2Instituto Tecnológico Universitario Rumiñahui, paul.astudillo@ister.edu.ec, Sangolquí, Ecuador.
3Instituto Tecnológico Universitario Rumiñahui, william.yugcha@ister.edu.ec, Sangolquí, Ecuador.
4Instituto Tecnológico Universitario Rumiñahui, pablo.catota@ister.edu.ec, Sangolquí, Ecuador.
5Instituto Tecnológico Universitario Rumiñahui, byron.benalcazar@ister.edu.ec, Sangolquí, Ecuador.
Autor para correspondencia: diego.pichoasamin@ister.edu.ec
Fecha de recepción: 2023.03.17 Fecha de aceptación: 2023.05.16
Fecha de publicación: 2023.07.10
RESUMEN
Se analizó información sobre el control en procesos industriales y las técnicas empleadas para
lograr la estabilidad en la regulación del nivel de líquido en un reservorio, se examinó la respuesta
que presenta la variable de la salida del proceso frente a una perturbación en la planta y las ventajas
que brindan el uso de las estrategias de control en procesos industriales. El objetivo es implementar
una estrategia de control en cascada para regular el nivel de líquido en un reservorio de un módulo
didáctico. Se aplicó el método deductivo para analizar la información de técnicas y estrategias de
control de procesos en los artículos citados. Resultó un diseño de una estrategia cascada
desarrollada en dominio de la frecuencia e implementación en un módulo didáctico para controlar
el nivel de líquido a partir de la variable de flujo del proceso. Se concluyó que la aplicación de una
estrategia en cascada para el control de nivel de líquido genera un proceso estable y de corrección
rápida frente a perturbaciones, partiendo de las técnicas de control proporcional integral PI.
Palabras clave: perturbación; controlador; proceso; nivel; flujo
ABSTRACT
Information on industrial process control and the techniques used to achieve stability in the
regulation of the liquid level in a reservoir was analyzed, the response of the process output variable
to a disturbance in the plant was examined, as well as the advantages of using control strategies in
industrial processes. The objective is to implement a cascade control strategy to regulate the liquid
level in a reservoir of a didactic module. The deductive method was applied to analyze the
information on process control techniques and strategies in the cited articles. It resulted in a design
of a cascade strategy developed in frequency domain and implemented in a didactic module to
control the liquid level from the process flow variable. It was concluded that the application of a
Revista Conectividad
Julio – diciembre 2023 ISSN:2806-5875
pp. 98-114 Correo: revista@ister.edu.ec
Volumen 4, Número 2
Revista Semestral del Instituto Tecnológico Universitario Rumiñahui 99
cascade strategy for liquid level control generates a stable and fast correction process against
disturbances, based on PI integral proportional control techniques.
Key words: disturbances, controller, process, level, flow
INTRODUCCIÓN
A nivel mundial existe una gran cantidad de plantas industriales de procesamiento de alimentos,
sistemas de purificación agua, lácteos, bebidas, entre otros sectores, que manejan diferentes
variables de control como nivel, flujo, temperatura, presión entre otras (Gurjar, Chaudhari, and
Kurode 2021). El nivel de líquido en un reservorio es un parámetro importante en los procesos
industriales, considerando que debe mantenerse el nivel deseado para que el proceso funcione sin
problemas y obtener productos de calidad, como en las plantas de energía nuclear y plantas de
tratamiento de agua. Un factor predominante que afecta la estabilidad de los procesos de control es
el tiempo de retardo que existe en alcanzar la referencia deseada frente al valor real medido,
cambios que se presentan debido a perturbaciones o variaciones en el proceso (Urrea and Páez
2021).
El problema radica en los diversos tipos de técnicas y formas existentes para realizar el control de
procesos de nivel de líquidos, que generan una variación en el tiempo de estabilidad y respuesta
frente a perturbaciones o cambios en el nivel de referencia deseado, siendo necesario desarrollar
una estrategia de control que mejore las características de estabilidad del proceso. El objetivo es
analizar la información de técnicas y estrategias de control de procesos industriales que permita n
diseñar e implementar un control para regular el nivel de líquido del tanque de un módulo didáctico.
En aplicaciones de control de nivel industrial, las técnicas de control de la familia Proporcional,
Integral y/o Derivativa son ampliamente utilizadas para regular el nivel de líquido, debido a su
simplicidad en el diseño e implementación, motivo por el cual mejoras en el rendimiento e
implementación de estas técnicas generan un ahorro en costo y tiempo de producción, viéndose un
mayor impacto en volúmenes industriales (Kar and Roy 2018).
Se emplea el método deductivo para examinar la información de diversos artículos de revistas y
conferencias referente al control de procesos industriales que regulan la magnitud de nivel de
líquido y la aplicación de la estrategia en cascada a partir de la relación directa entre el flujo de
líquido que circula por las líneas de tuberías y el nivel de líquido deseado en el reservorio.
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