Diseño y desarrollo de una plataforma experimental para evaluar estrategias de control en procesos térmicos industriales - Macías Bejarano, César Sebastián (My University, 2018)
En esta tesis se presenta el proceso de diseño y construcción de un sistema térmico enfocado a la enseñanza de la ingeniería de control desde una perspectiva industrial. Se explica de manera general el principio físico asociado y el método de obtención del modelo matemático de quinto orden que describe su dinámica, la cual está fundamentada en el principio de enfriamiento de Newton y las leyes de la termodinámica. Así mismo, se muestra la implementación de dicho modelo en un software capaz de emular su comportamiento y que puede ser manipulado mediante un controlador industrial gracias a su capacidad de enviar y recibir información por medio de comunicación OPC. Se valida a dicho conjunto de ecuaciones diferenciales comparando los datos medidos en la plataforma experimental con los obtenidos a partir del modelo matemático, para así demostrar que ambas herramientas son utilizables en el proceso de formación de ingenieros especializados en control automático industrial, ofreciendo ventajas como la reducción de costos y mitigación de riesgos.
La presente tesis está dividida en cinco Capítulos, los cuales han sido organizados de manera que haya una transición lo más clara posible entre cada etapa del proyecto; siendo el primero una introducción que permita entender la motivación detrás de este trabajo y los objetivos que se buscó alcanzar. En el Capítulo 2 se explica, de manera general, el fenómeno de transferencia de calor, mencionando los conceptos más importantes para entender este principio físico, así como algunas de sus propiedades. En el Capítulo 3 se presentan las tres etapas fundamentales del desarrollo de la plataforma experimental, que incluyen el diseño de la estructura del sistema térmico y del circuito electrónico que permite su funcionamiento y la metodología de obtención del modelo matemático que describe su dinámica, así como su implementación en el emulador de procesos “EmulSis”. En el Capítulo 4 se reportan los experimentos realizados para comprobar la validez del modelo, así como una breve discusión y análisis de los resultados obtenidos. Finalmente, en el Capítulo 5 se presentan las conclusiones a las que permitieron llegar las pruebas realizadas, así como el trabajo a futuro que podría realizarse para subsanar las áreas de oportunidad identificadas durante el desarrollo del mismo.
Keywords: Control automático industrial; Modelado de sistemas físicos; Emulador de procesos; Dinámica de sistemas; Control en procesos termicos; Procesos térmicos industriales