Sistema de Control de Caudal

Transcripción

1 29 Capítulo 3 Sistema de Control de Caudal

2 Característica instalada Dadas las características de la instalación, en un principio se pensó que la caída de presión en la instalación sería mínima, de manera que se optó por montar válvulas lineales. Una vez montada la planta, se comprobó que las caídas de presión en la instalación eran mucho más importantes de lo considerado en un principio, de manera que la característica real difería considerablemente de la característica teórica con la que fue diseñada. Esto provoca que la relación apertura-caudal de las válvulas sea no lineal, como puede apreciarse en las gráficas obtenidas experimentalmente. Pueden apreciarse, además, las diferencias existentes entre las válvulas cuando, teóricamente, son iguales (exceptuando la válvula 3).

3 31 VÁLVULA 1 VÁLVULA VÁLVULA 3 VÁLVULA valv 1 valv 2 valv 3 valv

4 32 Caudal (L/h) Apertura Apert real Caudal (L/h) Apertura Apert real Caudal (L/h) Apertura Apert real Caudal (L/h) Apertura Apert real VÁLVULA 2 VÁLVULA 4 VÁLVULA 3 VÁLVULA 1

5 Problemática Teniendo en cuenta la no linealidad en la relación apertura-caudal vista en el apartado anterior, surge un grave problema a la hora de usar un PID para controlar el sistema, ya que dicho controlador es más apropiado para sistemas lineales y, como ya se ha dicho, éste no lo es. Una posible solución a dicho problema sería el uso de válvulas isoporcentuales, Con válvulas de este tipo el comportamiento se aproxima más al lineal, que es el objetivo buscado, pero como al no poder cambiar las válvulas (precio elevado), se optó por la solución vista en el apartado siguiente.

6 Característica inversa en PLC Para solucionar el problema de no linealidad comentado en el apartado anterior, se ha aplicado la característica inversa mediante el PLC según se indica en el siguiente esquema: PID Ref caud q CARACT. apert estim VALVULA caud INVERSA Haciendo esto el sistema resultante es mucho más adecuado para controlar mediante un PID. Llegados a este punto hay que señalar otra mejora introducida en la planta, en este caso en el programa del PLC, en concreto en la interpolación hecha para obtener la característica inversa. Hasta ahora, para modelar las curvas caudal-apertura, se había hecho una interpolación tomando únicamente 3 puntos: caudal 25 sistema lineal dato apert. estim. apertura

7 35 Evidentemente los errores cometidos con este sistema eran bastante grandes. Ahora, el autómata toma los dos puntos más próximos al dato de entrada, y a partir de ellos hace la interpolación para obtener la apertura estimada: ( apert _ sup apert _ inf) ( ) ( dato _ caud caud _ inf) apert caud _ sup caud _ inf _ inf apert _ estim= + caudal 25 dato caud apertura 22 caud sup dato caud caud inf apert inf apert sup apertura estimada

8 36 Mediante la característica inversa debería obtenerse una relación lineal (en teoría una recta de pendiente unidad) en la gráfica. Al hacerlo experimentalmente se obtiene: Q real VÁLVULA VÁLVULA

9 37 VÁLVULA VÁLVULA En las gráficas puede observarse los problemas existentes a bajas aperturas, de manera que con pequeños incrementos los caudales pueden permanecer a cero o variar bruscamente. Esto es debido a la existencia de zonas muertas en las válvulas, lo que provoca poca precisión de estos elementos en este rango de funcionamiento. A continuación se exponen los datos experimentales obtenidos.

10 38 VÁLVULA 2 VÁLVULA

11 39 VÁLVULA 4 VÁLVULA