Modernización del sistema de control de nivel de dos tanques mediante estrategia PID-Feedforward y variadores de frecuencia en el módulo 4 Local/Remoto del Laboratorio de Instrumentación

Abstract

El presente trabajo tuvo como propósito actualizar el sistema de control de nivel de un módulo de dos tanques mediante la integración de una estrategia de control PID con compensación anticipativa Feedforward, orientada a mejorar la respuesta del proceso frente a perturbaciones de caudal. La metodología se estructuró en cuatro fases que comprendieron el análisis de los fundamentos de control y de la dinámica del proceso; el desarrollo del modelo matemático mediante balances de masa y su implementación en un entorno de simulación integrado entre TIA Portal y Factory I/O; el diseño, sintonización e implementación de la estrategia PID-Feedforward mediante PLC, variadores de frecuencia, instrumentación y HMI; y, finalmente, la validación experimental del sistema ante cambios de referencia y perturbaciones positivas y negativas de caudal. Los resultados evidenciaron que la incorporación del Feedforward mejoró el comportamiento del sistema respecto al control PID convencional, presentando una respuesta más rápida, menores desviaciones del nivel, reducción del sobreimpulso y mayor precisión en estado estacionario. Asimismo, las pruebas realizadas mostraron que la utilización de la perturbación de caudal como variable medida permitió generar una acción anticipativa sobre el sistema de bombeo, disminuyendo su efecto sobre la variable controlada. Se concluye que la estrategia PID-Feedforward constituye una alternativa adecuada para complementar el control convencional del módulo de dos tanques, debido a que combina la capacidad correctiva de la realimentación con una acción anticipativa frente a perturbaciones medibles. La actualización desarrollada fortalece además las capacidades del módulo como plataforma experimental para la enseñanza y evaluación de estrategias de automatización y control de procesos.