Control

INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA
MECÁNICA Y ELÉCTRICA

“SISTEMA DE CONTROL DE NIVEL APLICANDO UN PID
EN UN MODELO DE UN DISTRIBUIDOR DE COLADA
CONTINUA”

TESIS

QUE PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO EN
COMUNICACIONES Y ELECTRÓNICA

PRESENTA
ALEJANDRO SANDOVAL RAMOS
ASESORES:
ING. CARLOS BARROETA ZAMUDIO
M.C. JUAN FRANCISCO NOVOA COLÍN

MÉXICO,D.F. JUNIO 2009

Agradecimientos

AGRADECIMIENTOS

•

A Dios por que a pesar de todo nunca me ha abandonado a lo largo de mi vida, me dio
una familia que me enseño a ser una buena persona y me permitió formar mi propia
familia.

•

A mi Padre Aureliano por ser mi ejemplo de vida y superación tanto personal como
profesional, eres uno de los pilares de mi vida.

•

A mi MadreMaría Elena por ser mi guía en los momentos más difíciles y más felices de
mi vida, por haberme enseñado a ser una buena persona y todavía hoy corregirme, eres el
otro pilar de mi vida.

•

A mi hermana Adriana por ser una buena hermana y amiga con la que puedo contar y
confiar en cualquier momento.

•

A mi esposa Angélica por enseñarme que a pesar de todos los inconvenientes que nos
ponela vida podemos salir adelante, por tener confianza en mi y en mi capacidad de
sacar a nuestra familia adelante. TE AMO.

•

A mi pequeña Andrea acabas de nacer y ya eres una fuente de inspiración y lucha en mi
vida que completa nuestra familia con tu Mami y tu hermano.

•

A Carlitos espero que este trabajo te sirva de ejemplo para que tú también acabes algún
día tu carrera y me tengasde ejemplo toda tu vida.

•

A mi primo Jorge Palafox Ramos que mas que mi primo es como mi hermano mayor, por
su guía personal y por ser un ejemplo en mi vida profesional y enseñarme que ante
cualquier situación un trabajo se debe completar de manera profesional no importando
que no reconozcan el valor del mismo.

•

A mis suegros por brindarnos apoyo en todo momento.

•

Al Ing.Carlos Barroeta Zamudio y al M. en C. Juan Francisco Novoa Colín por guiarme
en la elaboración de este trabajo, gracias por guía y ayuda.

•

A toda mi Familia y amigos que he conocido y han estado conmigo a lo largo de mi vida.

Índice

ÍNDICE
Tema

Página

Introducción

i

Planteamiento del Problema

iii

Objetivo

v

Metas

v

Capítulo I. Control automático deprocesos.

1

1.1. El sistema de control de procesos.

1

1.2. Estrategias de control.

4

1.2.1. Control por retroalimentación.

4

1.2.2. Control por acción precalculada.

6

Capítulo II. Fundamentos: Nivel del líquido en un tanque durante un proceso.

8

2.1. Nivel en un tanque.

8

2.2. Tanques en serie-sistema no interactivo

14

Capítulo III. Modelos y Simulaciónde los sistemas de control de proceso.

24

3.1. Desarrollo de modelos de procesos complejos.

25

3.2. Simulación por computadora de los modelos de procesos dinámicos.

27

3.2.1. Integración numérica mediante el método de Euler.

29

3.2.2. Duración de las corridas de simulación.

30

3.2.3. Elección del intervalo de integración.

32

3.3. Lenguajes y subrutinasespeciales para simulación.
Capítulo IV. Obtención del modelo matemático.

33
36

Índice
Capítulo V. Resultados.

45

5.1. Simulación del proceso en Matlab®.

45

5.2. Simulación del proceso en Simulink®.

67

VI. Conclusiones

71

Apéndice A. Proceso de linealización por medio de series de Taylor.

73

Apéndice B. Controladores clásicos electrónicos.

79

B.1.Generalidades.

79

B.2. Amplificador de error.

80

B.3. Controladores ON/OFF.

82

B.4. Controlador Proporcional.

84

B.5. Controlador integral.

87

B.6. Controlador proporcional-integral.

90

B.7. Controlador derivativo.

92

B.8. Controlador proporcional-integral-derivativo. PID

96

Bibliografía

101

Índice

LISTA DE FIGURAS

Figura 1.1. Intercambiador de...