Resumen
La investigación tuvo por objeto: elaborar un
diagnóstico sobre los procedimientos metodológicos que se aplican en el diseño
de prototipos de controladores de
temperatura y velocidad en dispositivos manuales, partiendo de una problemática
referenciada por datos aportados por 20 docentes de las Universidades
Ecuatorianas, donde se imparten titulación en el área de la ingeniería
eléctrica y electrónica, evidenciándose
que no hay una uniformidad de criterios en los procesos llevados a cabo
para el diseño, básicamente porque estos dispositivos vienen ya elaborados para
adecuarse según las situaciones de control para lo que están ya fabricados. El
estudio fue bajo el paradigma cuantitativo, de campo, de nivel descriptivo y
exploratorio aplicando procedimientos a nivel teórico y empírico, al un grupo docentes universitarios del área de
conocimiento de controles automáticos. Se hizo una revisión bibliográfica sobre
la temática abordada, para luego contrastarlo con los datos aportados en las
entrevistas y encuestas aplicadas, arrojando como resultados que los métodos de
diseños de controladores esta acorde con los recursos
tecnologicos que se emplean en la academia, no se
adecuan a los últimos avances tecnologicos, son
consistentes con las literaturas, pero distan de ser aplicados a nivel
industrial, debiendo existir una normativa tecnica
que rija los procedimienos de diseño. El diagrama de
procesos obtenido permite sistematizar los metodos
mediante una correlacion de pasos integrales y
diversificada, recomendandose mayores vinculaciones
entre la academia y las empresas.
Palabras clave: controladores de temperatura y velocidad; diagrama de
procesos; procedimientos metodologicos de diseño.
Abstract
The objective of the research was: to elaborate a
diagnosis on the methodological procedures that are applied in the design of
prototypes of temperature and speed controllers in manual devices, based on a
problem referenced by data provided by 20 teachers from Ecuadorian
Universities, where they are taught degree in the area of
electrical and electronic engineering, evidencing that there is
no uniformity of criteria in the processes carried out for the design,
basically because these devices are already elaborated to adapt according to
the control situations for what they are already manufactured. The study was
under the quantitative, field, descriptive and exploratory level paradigm,
applying procedures at a theoretical and empirical level, to a group of university
teachers in the area of knowledge of automatic controls. A
bibliographic review was made on the topic addressed, to then contrast it with
the data provided in the interviews and applied surveys, showing as results
that the controller design methods are in accordance with the technological
resources used in the academy, they are not adequate to the latest
technological advances, they are consistent with the literature, but are far
from being applied at an industrial level, and there must be a technical
regulation that governs the design procedures. The process diagram obtained
allows the methods to be systematized through a comprehensive and diversified
correlation of steps, recommending greater links between academia and
companies.
Key words: temperature and speed controllers; process diagram;
methodological design procedures.
Resumo
O objetivo da pesquisa foi:
elaborar um diagnóstico sobre os procedimentos
metodológicos que são aplicados no projeto de protótipos de
controladores de temperatura e velocidade em
dispositivos manuais, a partir de um
problema referenciado por dados fornecidos por 20 professores
de universidades equatorianas, onde
se encontram lecionou
licenciatura na área de engenharia elétrica e eletrônica,
evidenciando que não há uniformidade de critérios nos processos realizados para o projeto,
basicamente porque esses
dispositivos já são
elaborados para se adaptarem às
situações de controle pelo que já
são fabricados. . O estudo decorreu sob o paradigma quantitativo, de campo, descritivo
e exploratório, aplicando procedimentos
a nível teórico e empírico a um
grupo de professores universitários
da área do conhecimento dos controlos
automáticos. Foi feita uma revisão bibliográfica sobre o
tema abordado, para então contrastá-la
com os dados fornecidos nas
entrevistas e levantamentos aplicados, mostrando como
resultados que os métodos de projeto de controladores
estão de acordo com os recursos tecnológicos utilizados na academia, não são adequados
para os últimos avanços tecnológicos, são consistentes com a
literatura, mas estão longe
de serem aplicados a nível
industrial, devendo haver um regulamento técnico que rege os procedimentos de projeto. O diagrama de processos obtido permite que os métodos sejam
sistematizados por meio de uma
correlação abrangente e
diversificada de etapas, recomendando maiores
vínculos entre academia e empresas.
Palavras-chave: controladores de temperatura e velocidade;
diagrama do processo; procedimentos
de design metodológico.
Introducción
El vocablo: diseñar, proviene de la lengua latina designare y desde su
etimología adquiere el significado de designar, marcar, delinear, trazar,
planificar, inventar. Al darle una definición desde las ciencias de la ingeniería, se establece como un proceso
donde se aplican una serie de técnicas y principios con el propósito de crear
objetos o procesos en detalle para posibilitar su creación. En este sentido, el
diseño conlleva a tres niveles de creaciones: el primero cuando se concibe el
producto como una idea en mente, el segundo cuando se plasma en un boceto o
plano su configuración y un tercer nivel, cuando se crea de forma tangible a
través de prototipos funcionales.
Estos prototipos funcionales son definidos en la mayoría de los casos
con una terminación denominada:
máquinas; las máquinas son definidas como aparatos constituidos por una
serie de subsistemas de naturaleza mecánica, eléctrica y estructural, con
componentes denominados elementos de máquinas, que están dispuestos de forma
articulada, con el propósito intrínseco
de transformar movimientos en fuerzas, para un propósito específico, entre las
que están: la manufactura, ensambles, ergonomía, mantenimiento, reciclaje o transporte de productos.
Considerando lo planteado por Medina y Arias (2020), el proceso de
diseño es de por sí, complejo, porque lleva a plantear muchas prerrogativas
tales como: relaciones de movimientos entre componentes, relaciones entre los
desplazamientos y los esfuerzos generados, la cantidad de calor generado por el
consumo energético, los requisitos de control de los procesos, los materiales
involucrados, los procesos de fabricación, los costos estimados, la seguridad
implícita, las emisiones contaminantes, los aspectos legales, entre otros. Lo
anterior hace necesario la necesidad de
abordar este proceso de diseño desde la multidisciplinariedad
de las ciencias para abarcar el mayor número de requisitos que deben ser
satisfechos.
Como una consideración de vital importancia en la opercacionalidad
de las maquinas o aparatos, según lo manifiesta Bolton (2011),
está, la velocidad y temperatura
a la que se pueden someter los componentes, ya que los materiales que lo
conforman presentan limites resistivos que pueden desencadenar fallas,
debiéndose disponer de ciertos elementos de control para minimizar estos
impactos.
Descripción de la realidad problematizadora
Tomando como referencia los datos aportados por 20 docentes
seleccionados de las Universidades donde se imparten titulación en el área de
la ingeniería eléctrica y electrónica, se pudo evidenciar que no hay una
uniformidad de criterios en los procesos llevados a cabo para el diseño de
controladores de temperatura y velocidad para equipos manuales, básicamente
porque estos dispositivos vienen ya elaborados para adecuarse según las
situaciones de control para lo que están ya fabricados. En la industria de
fabricación de controladores existen departamentos de investigación y
desarrollo que aplican sus metodologías de diseño, las cuales no se extienden
al ámbito educativo, debiéndose adoptar procesos que están preestablecidos en
las literaturas correspondientes, pero que están alejadas de las realidades del
entorno Ecuatoriano y no consideran los avances tecnológicos que sobre esta
materia están presentes en el mercado.
De allí entonces que esta investigación tuvo como objetivo principal:
Elaborar un diagnóstico sobre los procedimientos metodológicos que se aplican
en el diseño de prototipos de
controladores de temperatura y velocidad en dispositivos manuales.
Se plantearos como objetivos específicos los siguientes:
· Evaluar los métodos empleados para el diseño de controladores, partiendo de una revisión de
trabajos investigativos realizados y publicados.
· Establecer un procedimiento general de diseño a partir de los procesos
llevados a cabo en las referencias consultadas y contrastada con los aplicados
por los docentes.
· Proponer una sistematización metodológica desde el punto de vista
académico para el complemento de la acción de diseño de controladores de
temperaturas y velocidad.
Consideraciones teóricas
Un controlador automático queda definido por Vera y Cadena (2019), como un dispositivo o conjunto de
dispositivos que miden el valor de una variable, condicion
o estado,corrigiendo o limitando las potenciales
desviaciones de este valor, medido desde una referencia de mando llamado set point. Tiene por objeto producir en un sistema dado, una
salida deseada cuando las entradas son cambiadas, dandose
en forma de señales de mando en espera que la salida siga y cuyas pertubaciones se espera minimizar; el diseñador debe
satisfacer tres condiciones basicas para el comportamiento del sistema de control: que
sea estable, preciso y rapido en la respuesta.
Condori y Serpa (2017), establecen que un sistema de control tieno por objeto, mantener en un periodo de tiempo, un
valor constante o planificado de un parametro físico
que se este midiendo. Se fundamenta en la medicion que toma a la salida de un proceso, para
retroalimentarla como una nueva entrada
al sistema. Estos sistemas de control se clasifican en sistemas de lazo abierto
y lazo cerrado.
Un sistema de control de lazo abierto presenta una señal de salida donde
no se mide ni se retroalimenta para compararla con la entrada y no influye sobre
la accion de control. Su representacion
queda como la mostrada en la figura 1.
Figura 1: Sistema de control de lazo
abierto
Fuente: Análisis y elaboración
propia 2021
Un sistema de control de lazo cerrado presenta una señal de salida
controlada, que es sometida a una retroalimentación y comparación con un valor
de entrada referenciada, enviándose una acción de control directamente
proporcional a la diferencia entre los valores de entrada y salida del sistema,
de manera que se mitigue el error y se
compense la salida. Su representación se muestra en la figura 2
Figura 2: Sistema de control de lazo
Cerrado
Fuente: Análisis y elaboración
propia 2021.
La automatización industrial según Henriquez y
Martinez (2019), establece una parte esencial a nivel
productivo de las industrias modernas, por su empleo en el ajuste de variables
para la prevencion de fallas que ocacionen
y lleven a potenciales paralizaciones de las plantas que la conforman. Es necesario el conocimiento de la
operatividad dinamica de los procesos para aplicar un
determinado control, pudiendo ser descritos por modelos simplificados que
consideren factores tales como ganancia, tiempos muertos y tiempos de estabilizacion.
Esto entonces, lleva a afirmar que la automatizacion
contempla una serie de procesos que se ejecutan sin la participacion
directa de personas, sino por la accion directa de
controladores que estan configurados mediane una secuencia de instrucciones y acciones de monitoreo de forma continua.
Los elementos que conforman a un sistema automatizado son:
· La energia para operar los procesos que
conforman al sistema.
· Un programa de instrucciones secuenciadas para direccionar los procesos.
· Un sistema de control para la activación de las instrucciones.
Loachamín y Ñauñay (2015) manifiestan que en Ecuador,
producto de las demandas del entorno, se ha visto en la necesidad de
incentivar a las pequeñas y medianas industrias para fomentar un desarrollo
técnico sostenido que la lleve a un cambio de paradigma productivo, de forma
tal que al adoptar los mecanismos de automatizacion:
· Se alcancen mejores tiempos de produccion a
partir de procesos ininterrumpidos.
· Se concrete un control de variables con mayores niveles de precision para
mejorar la calidad de los productos, disminuyendo las incertidumbres asociadas.
· Se aumente la capacidad productiva.
· Se facilite la ergonomia al recurso humano.
· Se aseguren los procedimientos.
· Se satisfaga las exigencias del mercado consumidor.
Estos condicionantes quedan interrelacionados considendo
los componentes del sistema de control mostrados en la figura 3
Figura 3: Componentes de un sistema
de control
Fuente: Loachamín
y Ñauñay 2015.
Se puede apreciar la importancia que tiene un controlador dentro de un
proceso, ya que por medio de éste, se puede estabilizar y sacar mayor provecho
a los sistemas productivos. Existen muchos tipos de controladores que se
fundamentan sobre variables de los
procesos, siendo estas variables: temperatura, humedad, PH, velocidad, presión,
salinidad, turbidez, entre muchos otros. Para esta investigación se tomó como
objeto de investigación, los controladores de velocidad y temperatura en cuando
a los procedimientos metodológicos que se siguen para su diseño y posterior inserción en equipos manuales.
Un controlador de temperatura es un instrumento diseñado para que un
equipo opere dentro de un rango de valor
deseado, ejerciendo acciones de control para que el proceso se mantenga
operativo según los requerimientos establecidos por el diseñador. Se trata de
comparar la temperatura del medio donde se da un proceso, con una temperatura
ideal o de referencia para acometer una acción reguladora o de control. Para
esto se usan sensores de temperatura, que según Gomez
(2017), es un dispositivo que permite medir la temperatura en un punto de interes, tranformandolo en una
señal analogica o digital, pudiendo ser: termopares,
resistencias o semiconductores.
Un controlador de velocidad según Avila , Cuasquer, Ortega y Pozo (2016), es un dispositivo de naturaleza electronica, que presenta un circuito formado por un
conjunto de transistores, que tienen la funcion de
regular la transferencia de energia desde los
motores, hasta obtener una variacion estable, precisa
y efectiva de la velocidad, su direccion y torque. Un
sensor de velocidad según Gomez (2017), es un
dispositivo que permite medir el desplazamiento por unidad de tiempo de un
objeto, debiendose
considerar de inicio, el tipo de
velocidad que se desea conocer. Para esta investigacion
el interes esta centrado en
la velocidad angular, ya que a nivel industrial mayormente se trabaja con
revoluciones de giro por minutos. Entre los mas
extendidos se encuentran los tacometros y los encoders.
Materiales y métodos
Modalidad de la Investigación
La investigación se enfoca bajo el paradigma cuantitativo que según Hernandez, Fernandez, y Baptista
(2014), se recogen y analizan datos cuantitativos. Trata de determinar la
fuerza de asociación o correlación entre las variables: controladores y
dispositivos manuales, la generalización y objetivación de los resultados a
través de una muestra y así hacer inferencia causal que explique por qué las
cosas suceden o no, de una forma determinada. Para este caso se busca una metodología que sea
más acorde para el diseño de los controladores de velocidad y temperatura en
equipos manuales.
Tipo de investigación: de campo, de nivel descriptivo y exploratorio,
según Hernandez, Fernandez
y Baptista (2014), se busca recabar informacion sobre
el estado que tiene el proceso de diseño de controladores, tomando como
referencia dependencias universitarias y sus desarrollos en los ultimos años, de manera que puedan ser estudiados y conocer con mayor detalle, los procedimientos que se llevan a cabo para
este fin.
Instrumentos: Se ejecutaron los siguientes: guía de revisión documental,
encuesta general y entrevista
Procedimientos: para recabar y procesar
los datos vinculantes a las
variables de estudio, se adoptaron
métodos y procedimientos a nivel teórico y empírico, según Hernandez (2017), para la obtención de la mayor información posible sobre las
variables: controladores y equipos manuales y sus interrelaciones desde la
visión de los sujetos de estudio, que para la presente investigación, son los docentes
que imparten conocimientos en unidades curriculares vinculadas a los controles automaticos.
Métodos del orden teórico
Histórico-Lógico: Con el objetivo de entender la trayectoria real de los
procedimientos empleados en el diseño de los controladores sobre equipos
manuales, tomando en cuenta investigaciones desarrolladas en los últimos
años.
Análisis y síntesis: Con el propósito de estudiar los fundamentos
epistemológicos que rige el diseño de controladores de velocidad y temperatura,
a los fines de establecer los métodos que delinien el
proceso de diseño de estos elementos.
Inducción y deducción: Con el objetivo de generalizar las experiencias
sobre los procedimientos que se imparten en las cátedras sobre el diseño de
controladores y luego particularizarlo de acuerdo a la realidad presente en el
contexto de actuación.
Métodos del nivel empírico
Revisión documental: Con el objetivo de obtener información necesaria
sobre el diseño de controladores, para su posterior contrastación con los
contenidos curriculares de las materias afines.
Encuesta general: Con el propósito de recabar de la muestra inicial, los
datos de la realidad problematizadora.
Entrevista: Con el fin de
comprobar y enriquecer los datos
vinculados a los métodos de diseño de controladores.
Análisis de los datos: Se aplicó el método estadístico descriptivo a la
encuesta y a la entrevista.
Resultados y discusion
Se realizó una evaluación de los
métodos empleados para el diseño de
controladores, partiendo de una revisión de trabajos investigativos
realizados y publicados, de manera que se puedan establecer los procedimientos
de diseño aplicados. En mayor medida se puedo observar que los pasos empleados
son los siguientes:
1. Identificación del sistema donde el controlador estará instalado.
2. Descripción de las variables a controlar.
3. Caracterización del controlador mediante modelación matemática,
elección de sensores, funciones de transferencia y establecimiento de la
interfaz gráfica.
4. Simulación del controlador empleando los recursos tecnológicos, como LabView y Matlab.
5. Ajustes e implementación.
A continuación se muestra en la Tabla 1, las referencias consultadas
Tabla 1. Referencias consultadas
|
TITULO
|
AUTOR –AÑO-UNIV
|
|
Diseño e implementación de un prototipo controlador de temperatura, salinidad y oxígeno
disuelto para la supervivencia del camarón usando controladores P, PI, PID y
lógica difusa.
|
Vera
y Cadena (2019)
Universidad
Politécnica Salesiana sede Guayaquil
|
|
Análisis, diseño e implementación de un prototipo para un dispositivo de
monitoreo ambiental de centros de
cómputo de bajo costo basado en
tecnología ARM y software de código abierto aplicable a una pequeña y mediana
empresa
|
Sanchez
& Tintinago (2015)
Universidad
Politécnica Salesiana sede Guayaquil
|
|
Diseño y elaboración de un prototipo para un sistema
inteligente de prevención de accidentes de tránsito por exceso de
velocidad aplicado al transporte
interprovincial
|
Paredes
y Bermeo (2018)
Universidad
Politécnica Salesiana sede Cuenca
|
|
Diseño e implementación del control de temperatura y velocidad para el
reactor químico de un sistema experimental
usado en la elaboración del 5 hidroximetilfurfural
a partir de la melaza de caña para la obtención de biocombustible
|
Cajamarca
y Valverde (2012)
Universidad
Politécnica Salesiana sede Cuenca
|
|
Diseño de Controladores PID para Plantas Inciertas
|
Gomez
(2017)
Universidad de
Murcia
|
|
Diseño y construcción de una máquina hot-plate para el procesamiento de sustancias químicas,
utilizando lógica difusa para el control de velocidad y temperatura,
destinada a biotecnología
|
Loachamín
y Ñauñay (2015)
Universidad de las
Fuerzas Amadas ESPE
|
|
Diseño e implementación de controladores clásicos y
en el espacio de estados para el sistema servomotor del laboratorio de
servomecanismos
|
Chacon,
(2010)
Escuela Politécnica
del Ejército
|
|
Desarrollo de un sistema de control de temperatura y
monitoreo de PH y humedad del proceso
de spin coating
|
Becerro
y Espinoza (2018)
Universidad Autónoma
de Occidente -Cali
|
|
Diseño e Implementación de un sistema de control
cascada en la planta de intercambio térmico - PIT000
|
Alvarez,
Moreno, y Ramirez (2017)
Informador Técnico
(Colombia) 81(1) Enero - Junio 2017: 32-43 ISSN 0122-056X
|
|
Diseño del control de temperatura para un horno
industrial, mediante la modulación de ancho de pulso usando un PLC de gama
alta
|
Condori
Y Serpa (2017)
Universidad Nacional
del Altiplano - Puno
|
|
Diseño e implementación de un controlador de
temperatura y monitoreo de señales para la automatización de equipos de
refrigeración
|
Garcia,
Kanayet, y Ruiz, (2006)
Universidad de
Buenaventura-Bogotá
|
|
Diseño de controladores PID
|
Zayas,
Quintian, Jove, Casteleiro, y Calvo, (2020)
Universidad de la
Coruña
|
|
Metodología para el diseño del sistema de
control en aplicaciones de corrección de posicionamiento de productos en
procesos de manufactura: aplicación de orientación de botellas
|
Zanja
& Chavero,( 2018).
Academia Journals
|
|
Diseño e implementación de un controlador
proporcional integral en un controlador industrial de procesos
|
Vargas
(2010)
UNMSM
|
|
Diseño e Implementación del control
electrónico de velocidad con freno regenerativo para una plataforma autónoma
móvil terrestre con tracción diferencial
|
Avila
, Cuasquer, Ortega, y Pozo,( 2016)
Escuela Politécnica Nacional
|
|
Identificación y sintonización de
controladores PID para procesos de integración.
|
Henriquez
& Martinez, (2019)
Universidad de la
Costa - CUC
|
Fuente: Elaboracion
Propia 2021
Seguidamente se aplicó el cuestionario a 20 Docentes de 5 Universidades
del Ecuador que imparten unidades curriculares relacionados al area de controles automaticos en las especialidades de ingenieria
electrica y electronica, obteniendose los
siguientes resultados:
1.¿Considera Ud, que la metodologia
que se imparte en su Institucion Universitaria para
el diseño de controladores de temperatura y velocidad en equipos manuales, esta acorde con los recursos tecnologicos
disponibles en los laboratorios de formacion?
El 90 % considera que siempre y casi siempre la metodologia
que se imparte esta acorde con los recursos tecnologicos, sobre todo porque se disponen de herramientas
como sistema arduino, labview,
matlab, que sirve de soporte para la parte academica.
2.¿Cree Ud, que la metodologia
que se imparte en su Institucion Universitaria para
el diseño de controladores de temperatura y velocidad en equipos manuales, se
adecuan a los ultimos avances logrados en la
industria a nivel mundial?
El 65% cree que casi nunca y nunca, la metodologia
que se imparte se adecua a los ultimos avances logrados a nivel mundial, esto debido los
costos que representan estos prototipos y tambien por
la naturaleza de los procesos que en la actualidad se aplican en las industrias
Ecuatorianas. Este tipo de desarrollo se enfocan a sistemas robotizados, que
hoy dia esta poco extendido
en el Pais, por lo que se ve mas
la pertinencia de adecuar los contenidos a esa realidad imperante.
3.¿Piensa Ud, que la metodologia
para el diseño de controladores de temperatura y velocidad en equipos manuales,
sigue una secuencia estandarizada en las investigaciones desarrolladas en su Institucion ?
Un 95% de los encuestados considera que siempre y casi siempre la metodologia de diseño sigue una secuencia estandarazida en las investigaciones realizadas, basicamente porque las literaturas vinculadas a las
unidades curriculares, establecen procedimientos análogos, formando parte del
conocimiento adquirido por futuros egresados.
4.¿ Los procedimientos metodológicos en el diseño de prototipos de controladores de temperatura y velocidad
en dispositivos manuales, llevados a cabo por los diseñadores, a nivel
industrial , son considerados al momento de impartir conocimientos cuando se
tratan en los programas academicos aplicados por
usted ?
El 80% de los docentes consultados manifiestan que casi nunca y nunca
consideran los procedimientos metodologicos aplicados
por los diseñadores a nivel industrial, debido a que los recursos que se se tienen a nivel academico
comparado con los que se tiene a nivel industrial no estan
a la par, por lo que deben ajustarse a la realidad presente en el entorno
educativo de formacion.
5.¿ Los procedimientos metodologicos en el diseño de prototipos de controladores de temperatura y velocidad
en dispositivos manuales, deben ser estandarizados mediante su
establecimiento según una normativa que
las riga a nivel gubernamental?
Un 85% de los docentes consultados establece que siempre y casi siempre
los procedimientos metodoogicos deben ser estandarizados mediante una norma,
esto para poder sincerar lo que se enseña en las academias con respecto a lo
que se aplica en la industria
A continuación se establece de un procedimiento general de diseño, a
partir de los procesos llevados a cabo en las referencias consultadas y
contrastadas con los aplicados por los docentes, con la finalidad de poder
establecer una metodología más acorde con la realidad estudiada y manifestada
en las entrevistas efectuadas en esta investigación.
El resultado fue el establecimiento de la siguiente metodología:
1. Las espececificaciones de partida para el diseño de un controlador automático
se basan fundamentalmente en los rangos operativos de las variables de entrada
y de sus derivadas, el valor maximo aceptable del
error en el estado del regimen , asi
como el tiempo maximo
de estabilizacion y pico de sobretiro.
2. Con la experiencia preliminar del tipo y origen de la variable de
entrada, el diseñador integra las componentes del sistema automatizado basico de control, estableciendo seguidamente la funcion de transferencia de lazo abierto, para luego
examinar el lugar geometrico de G(S).
3. Seguidamente se hace un ajuste de la ganancia K del sistema, para dar
satisfaccion
de los requerimeitos del error en estado de regimen y para la estabilidad, se examina de nuevo el lugar
geometrico resultante KG(S).
4. Al existir inestabilidad para la ganancia requerida, habrá que
reformular ese lugar geometrico resultante KG(S),
empleando la compensación derivativa o integral, mediante una componente que
atrase o adelante la fase hasta que no se alcance a obtener un margen de fase y
de ganancia aceptables.
Estas consideraciones son intrínsecas al proceso de diseño de
controladores y es meramente disciplinar dados los contenidos impartidos desde
las unidades curriculares. Estos pasos son de naturaleza genérica, porque se
pueden ampliar y adaptar de acuerdo a
los criterios y herramientas que posea el diseñador, así como de condiciones
externas al sistema donde se pretende instalar el controlador.
A continuación se hizo una propuesta de sistematización metodológica
desde el punto de vista académico, para el complemento de la acción de diseño
de controladores de temperaturas y velocidad. Esto se sustentó con el
desarrollo de un diagrama de procesos que se muestra en la figura 5.
Figura 5. Diagrama de procesos
Fuente: Elaboración propia 2021
Con la adopción de las fases mostradas en el diagrama de procesos, se
deben considerar una serie de aspectos que son propios al momento de diseñar
controladores de temperatura y velocidad; estas consideraciones se muestran a
continuación:
· Al no haber incertidumbre no se
tiene necesidad de considerar lazo cerrado.
· Las incertidumbres quedan representadas por: inexactitudes en el
modelado de la planta y perturbaciones no medibles que actúan sobre ella.
· Aunque se dé el caso de que el
efecto de la incertidumbre sea permisible
en función de las
especificaciones de control, la retroalimentación tampoco sería estrictamente
necesaria.
· La retroalimentación puede representar riesgos, por la generación de las inestabilidades y su
empleo queda justificado por la
necesidad de reducir las consecuencias
de la incertidumbre por debajo de unos límites marcados por las
especificaciones de control
· El diseño debe mostrar algún tipo de modelado de la incertidumbre, así
como unas especificaciones de diseño, para que tenga utilidad en la practica
· Se desea que el comportamiento del controlador diseñado mantenga un buen
nivel de caracterización, a pesar de potenciales cambios en el equipo.
· En la mayoría de casos prácticos los controladores son capaces de ofertar una solución práctica,
cuando las especificaciones no son demasiado exigentes.
Consideraciones finales
Para llevar a cabo un proceso de diseño de controladores de temperatura
y velocidad, no solamente se necesita poseer un buen criterio técnico basado en
la experiencia, sino también el manejo de herramientas tecnológicas para
simular y someter a pruebas los dispositivos; esta afirmación resulta de la
evaluación llevada a cabo en una serie de investigaciones relacionadas al
proceso de diseño, donde los procedimientos aplicados fueron consistentes y adaptados al tipo de controlador
seleccionado para el proceso o dispositivo de intervención.
Se evidencia según los sujetos consultados, que las metodologías que se
imparten en la academia sobre los métodos de diseños de controladores, esta acorde con los recursos tecnologicos
que se empelean en la academia, sobre todo los que
tienen que ver con la simulacion de procesos, pero no
se adecuan a los últimos avances tecnológicos, debido a que son procesos que no
estan soportados en el pais
por sus altos altos opeativos.Tambien
quedo evidenciado que los metodos de diseños
aplicados en las investigaciones consultadas, son consistentes con las
literaturas que tratan estos topicos de estudio, pero
distan de ser aplicados a nivel industrial, debiendo existir una normativa que
regule este tipo de actuacion y aplicación.
Luego se desarrolló una propuesta de sistematización metodológica
desde el punto de vista académico, para el complemento de la acción de diseño
de controladores de temperaturas y velocidad, mediante un diagrama de
procesos que correlaciona los pasos
generales que deben seguirse para un diseño más integral y diversificado
Se recomienda una mayor vinculación y relación entre los actores de los
ámbitos académicos e industrial a los fines de poder integrar e intercambiar
experiencias sobre el diseño de controladores de temperatura y velocidad, para
que se alcance un buen nivel formativo y los futuros profesionales tengan un
mejor desempeño y manejo de las técnicas empleadas.
Referencias
1. Alvarez,
J., Moreno, J., & Ramirez, E. (2017). Diseño e
Implementación de un sistema de control cascada en la planta de intercambio
térmico - PIT000. Informador Tecnico, 32-43.
2. Avila
, E., Cuasquer, V., Ortega, L., & Pozo, M.
(2016). Diseño e Implementación del control electrónico de velocidad con freno
regenerativo para una plataforma autónoma móvil terrestre con tracción
diferencial. Quito: Escuela Politecnica Nacional.
3. Becerro,
J., & Espinoza, S. (2018). Desarrollo de un sistema de control de
temperatura y monitoreo de PH y humedad del proceso de spin coating.
Cali: Universidad Autonoma de Occidente.
4. Bolton,
W. (2011). Mecatronica. Sistemas de control electrico en la ingenieria mecanica y electronica. Mexico: Alfa Omega.
5. Cajamarca,
J., & Valverde , J. (2012). Diseño e implementación del control de
temperatura y velocidad para el reactor químico de un sistema experimental
usado en la elaboración del 5 hidroximetilfurfural a
partir de la melaza de caña para la obtención de biocombustible. Cuenca:
Universidad Politecnica Salesisana
sede Cuenca.
6. Chacon,
E. (2010). Diseño e implementación de controladores clásicos y en el espacio de
estados para el sistema servomotor del laboratorio de servomecanismos. Quito:
Escuela Politecnica del Ejercito.
7. Condori,
S., & Serpa, J. (2017). diseño del control de temperatura para un horno
industrial, mediante la modulación de ancho de pulso usando un PLC de gama
alta. Puno-Peru: Universidad Nacional del
Altiplano-Puno.
8. Garcia,
J., Kanayet, J., & Ruiz, G. (2006). Diseño e
implementación de un controlador de temperatura y monitoreo de señales para la
automatización de equipos de refrigeración. Bogota:
Universidad de Buenaventura.
9. Gomez,
P. (2017). Diseño de Controladores PID para Plantas Inciertas. Murcia:
Universidad de Murcia.
10. Henriquez,
J., & Martinez, W. (2019). Identificación y
sintonización de controladores para procesos de integracion.
Barraquilla: Universidad de la Costa CUC.
11. Hernandez,
R. (2017). Metodologia de Investigacion:
Ruta cuantitativa, cualitativa y Mixta. Mexico: McGrawHil.
12. Hernandez,
R., Fernandez, C., & Baptista, P. (2014). Metodologia de la Investigacion. Mexico: McGawHill.
13. Loachamín
, H., & Ñauñay, D. (2015). Diseño y construcción
de una máquina hot-plate para el procesamiento de
sustancias químicas, utilizando lógica difusa para el control de velocidad y
temperatura, destinada a biotecnología. Sangolqui
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