Implementación del gemelo digital de un proceso de tanques atmosféricos interconectados - García Santamaría, Miguel (My University, 2024)
El concepto gemelo digital o Digital Twin es ampliamente reconocido como un revolucionario proceso de incorporación de tecnologías en todo tipo de industria, actualmente existe gran cantidad de elementos primordiales que se requieren para el desarrollo e implementación de un gemelo digital, un ejemplo es la conexión del gemelo virtual con el gemelo físico, que involucra tecnologías de adquisición de datos, transmisión de datos, control continuo, entre otras. Por lo que el uso de gran variedad de sensores y tecnologías de transmisión de datos son muy utilizados para recolectar información de las diferentes etapas del ciclo de vida de un producto como el diseño del producto, la manufactura, distribución y mantenimiento. Gracias al modelado matemático para describir la dinámica de cualquier sistema es posible generar predicciones más precisas del comportamiento relacionado con el proceso, enriquecer el respaldo de la toma de decisiones, generar futuros planes mejor informados y de esta manera desarrollar nuevas vías a través de una simulación digital que no desperdicia recursos valiosos.
En este trabajo de tesis se presenta la implementación del gemelo digital de un proceso de tanques atmosféricos interconectados, se realizó el diseño paramétrico con ayuda de software destinado al diseño asistido por computador con base en la información proporcionada por las hojas del fabricante y realizando ingeniería inversa. Se propone un modelo matemático mediante ecuaciones diferenciales no lineales implementado en Matlab simulink, que refleja la dinámica del fluido dentro de la planta hidráulica reaccionando a perturbaciones generadas por los elementos de control en tiempo real. Se evalúo el gemelo digital mediante la ejecución de distintos escenarios de llenado y vaciado de tanques cuyos resultados fueron cotejados con pruebas en la planta física obteniendo una buena aproximación de los resultados y logrando que el modelo matemático reaccione a perturbaciones generadas por los elementos de control en tiempo real. Al integrar la información obtenida del modelo matemático con el modelo paramétrico 3D se obtiene una herramienta de software que es centralizada, eficaz y reproducible en la que los operadores pueden experimentar y acelerar la obtención del conocimiento, así como identificar y clasificar oportunidades de optimización del control del proceso estudiado acentuando el hecho de respaldar la toma de decisiones sin desperdiciar recursos valiosos.
Keywords: Modelado e Identificación de Sistemas; Educación en Control; Tecnología para Control; Modelado de tanques atmosféricos; Gemelo digital de planta hidráulica; Modelado mediante ecuaciones diferenciales; Modelado paramétrico 3D de tanques; Modelo matemático implementado en MatLab Simulink; Dinámica de fluido en sistema de tuberías