Simulación de un modelo matemático con Matlab (Simulink), para dos tanques industriales conectado en paralelo

• Tierra Pérez, Luis Patricio ^[1] ; Buñay Guamán, Jorge Sebastián ^[1] ; Villacrés Sampedro, Jhon Eduardo ^[1]
  1. [1] Escuela Superior Politécnica de Chimborazo
• Localización: Polo del Conocimiento: Revista científico - profesional, ISSN-e 2550-682X, Vol. 7, Nº. 6 (JUNIO 2022), 2022, págs. 2652-2667
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Simulação de um modelo matemático com Matlab (Simulink), para dois tanques industriais conectados em paralelo
  • Simulation of a mathematical model with Matlab (Simulink), for two industrial tanks connected in parallel
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• Resumen
  • español

    En este estudio se presenta la simulación de un modelo matemático que describe el proceso de llenado y vaciado de dos tanques industriales conectados en paralelo, el propósito de dicha investigación es determinar el comportamiento de los niveles del fluido dentro de los tanques, de esta forma poder controlar los niveles del mismo, para optimizar y mejorar los procesos industriales de una empresa, para el modelado utilizaremos el software Simulink que es una importantísima herramienta de MATLAB para la simulación de sistemas dinámicos. A su vez es programa gráfico, manejado mediante mouse, que permite modelizar un sistema dibujando en pantalla un diagrama de bloques que son manipulables dinámicamente.

    La simulación de procesos es una herramienta fundamental en la industria para labores de ingeniería, trabajo y toma de decisiones. Requiere de un estudio absoluto del proceso, de las variables que intervienen y de los fundamentos teóricos que lo sustentan. Especialmente en el ámbito del control automático, el uso de simuladores de procesos reales resulta esencial a la hora de diseñar y validar estrategias de control que consigan que el sistema se comporte de forma deseada acorde a una serie de especificaciones.

    Actualmente la industria debe contar con la infraestructura adecuada para extraer, procesar, almacenar y distribuir los productos que comercializan en el mercado y es en este punto donde nace la necesidad de implementar sistemas mecánicos, electrónicos, hidráulicos o neumáticos, que están diseñados para cumplir una función específica. Por lo tanto, es muy importante la especificación en detalle de estos sistemas y el correcto dimensionamiento de cada elemento que lo conforma para garantizar la seguridad, eficiencia, rendimiento y calidad en la elaboración del producto. Uno de los sistemas comúnmente más utilizados en los procesos industriales son los sistemas de tanques que permiten la distribución, almacenamiento y procesamiento de una gran variedad de productos en diferentes estados como líquidos, gases y sólidos. Los sistemas de tanques pueden ser de naturaleza no interactuante. Si la variable de salida de uno de los tanques afecta, en un solo sentido, a la variable de salida del siguiente, o naturaleza interactuante en caso de que el efecto de la variable de salida influya en ambos sentidos, para el modelado se utilizó las ecuaciones principales de la mecánica de fluidos.

  • português

    Este estudo apresenta a simulação de um modelo matemático que descreve o processo de enchimento e esvaziamento de dois tanques industriais conectados em paralelo, o objetivo desta investigação é determinar o comportamento dos níveis de fluido no interior dos tanques, desta forma poder controlar seus níveis, para otimizar e melhorar os processos industriais de uma empresa, para a modelagem utilizaremos o software Simulink, que é uma ferramenta MATLAB muito importante para a simulação de sistemas dinâmicos. Ao mesmo tempo, é um programa gráfico, gerenciado por meio de um mouse, que permite modelar um sistema desenhando um diagrama de blocos na tela que pode ser manipulado dinamicamente.

    A simulação de processos é uma ferramenta fundamental na indústria para tarefas de engenharia, trabalho e tomada de decisão. Requer um estudo absoluto do processo, das variáveis envolvidas e dos fundamentos teóricos que o sustentam. Especialmente na área de controle automático, o uso de simuladores de processos reais é essencial na hora de projetar e validar estratégias de controle que façam o sistema se comportar da maneira desejada de acordo com uma série de especificações.

    Atualmente, a indústria deve dispor de infraestrutura adequada para extrair, processar, armazenar e distribuir os produtos que comercializa no mercado e é neste momento que surge a necessidade de implantação de sistemas mecânicos, eletrônicos, hidráulicos ou pneumáticos, projetados para atender uma função específica. Portanto, a especificação detalhada desses sistemas e o dimensionamento correto de cada elemento que o compõe é muito importante para garantir segurança, eficiência, desempenho e qualidade na produção do produto. Um dos sistemas mais utilizados em processos industriais são os sistemas de tanques que permitem a distribuição, armazenamento e processamento de uma grande variedade de produtos em diferentes estados como líquidos, gases e sólidos. Os sistemas de tanques podem não interagir por natureza. Se a variável de saída de um dos tanques afeta, em uma única direção, a variável de saída do próximo, ou natureza interagente caso o efeito da variável de saída influencie em ambas as direções, para a modelagem foram utilizados: equações principais da mecânica dos fluidos.

  • English

    This study presents the simulation of a mathematical model that describes the filling and emptying process of two industrial tanks connected in parallel, the purpose of this investigation is to determine the behavior of the fluid levels inside the tanks, in this way to be able to control its levels, to optimize and improve the industrial processes of a company, for the modeling we will use the Simulink software, which is a very important MATLAB tool for the simulation of dynamic systems. At the same time, it is a graphical program, managed by means of a mouse, that allows modeling a system by drawing a block diagram on the screen that can be manipulated dynamically.

    Process simulation is a fundamental tool in the industry for engineering, work and decision-making tasks. It requires an absolute study of the process, the variables involved and the theoretical foundations that support it. Especially in the field of automatic control, the use of real process simulators is essential when designing and validating control strategies that make the system behave in the desired way according to a series of specifications.

    Currently, the industry must have the adequate infrastructure to extract, process, store and distribute the products they sell in the market and it is at this point that the need arises to implement mechanical, electronic, hydraulic or pneumatic systems, which are designed to meet a specific function. Therefore, the detailed specification of these systems and the correct dimensioning of each element that makes it up is very important to guarantee safety, efficiency, performance and quality in the production of the product. One of the most commonly used systems in industrial processes are tank systems that allow the distribution, storage and processing of a wide variety of products in different states such as liquids, gases and solids. Tank systems can be non-interacting in nature. If the output variable of one of the tanks affects, in a single direction, the output variable of the next one, or interacting nature in case the effect of the output variable influences in both directions, for the modeling the following were used: main equations of fluid mechanics.