Desarrollo de un sistema de control de nivel por diferencia de caudales, empleando técnicas de control clásico y herramientas de sintonía experimentales

Abstract

En el presente trabajo para controlar el nivel en un sistema de tanques acoplados, se usa el método A de Ziegler y Nichols (método de la curva de reacción del proceso) para la sintonización del controlador. El sistema bajo estudio consiste en dos tanques acoplados, donde el nivel de uno afecta al otro de manera dinámica. Para iniciar el desarrollo, se aplicó un cambio escalón a la entrada del sistema, es decir, incrementamos del flujo de entrada a los tanques y se observó la respuesta en el nivel de ambos. Este paso fue crucial, ya que permitió obtener la curva de reacción del proceso, que describe cómo responde el nivel ante el cambio de entrada. A partir de los datos obtenidos en la prueba escalón, se trazó la curva de reacción del sistema, de la cual se extrajeron dos parámetros clave: Tiempo muerto (L): el tiempo que transcurre desde el momento en que se aplica el cambio de entrada hasta que el sistema comienza a responder en la salida. Constante de tiempo (T): el tiempo que le toma al sistema alcanzar un cierto porcentaje de su respuesta final. Estos parámetros fueron esenciales para modelar el comportamiento dinámico de los tanques acoplados, ya que el tiempo muerto y la constante de tiempo proporcionan información sobre la inercia y la lentitud del sistema. Con los valores de L y T determinados, se recurrió a las fórmulas empíricas de Ziegler y Nichols para calcular los parámetros del controlador PID. Finalmente, se probó el sistema bajo diferentes condiciones operativas. Aunque el método de Ziegler y Nichols ofreció una sintonización inicial adecuada, fue necesario realizar ajustes adicionales para optimizar el desempeño del sistema y minimizar fenómenos como el sobre impulso o las oscilaciones.