Modelado experimental de un sistema de control de nivel basado en la estimación volumétrica del caudal de entrada y la medición del nivel mediante presión hidrostática

Abstract

El modelado experimental de sistemas de nivel requiere una adecuada caracterización de las variables físicas y de las señales empleadas para representar el comportamiento dinámico del proceso. En este trabajo se desarrolló la caracterización y el modelado experimental de un banco de control de nivel, considerando la medición indirecta del nivel mediante presión hidrostática y la estimación del caudal de entrada suministrado por una electrobomba accionada mediante un variador de frecuencia. El desarrollo experimental comprendió inicialmente la caracterización de la señal eléctrica proporcionada por el transmisor de presión, estableciendo mediante regresión lineal la relación entre la señal adquirida y el nivel de líquido en el tanque. Posteriormente, se estimó el caudal de entrada mediante un procedimiento volumétrico y se analizó su relación con la frecuencia de operación de la bomba, permitiendo caracterizar experimentalmente la actuación sobre el proceso. A partir de estas caracterizaciones se realizaron ensayos sobre la planta para adquirir las señales de entrada y salida necesarias para representar su comportamiento dinámico. Los datos obtenidos fueron acondicionados y procesados para posteriormente aplicar técnicas de identificación paramétrica mediante MATLAB, evaluando diferentes estructuras de modelos y seleccionando una función de transferencia de acuerdo con su capacidad para reproducir la respuesta observada experimentalmente. Finalmente, el modelo identificado fue contrastado con el comportamiento medido del banco, permitiendo evaluar su capacidad de representación dentro de las condiciones experimentales consideradas. Los resultados obtenidos proporcionan una representación matemática sustentada en mediciones realizadas directamente sobre la planta y establecen una base experimental para posteriores trabajos relacionados con simulación, análisis y diseño de estrategias de control de nivel.