Control de Presion en Domo | Generación eléctrica | Lógica difusa\nguardarGuardar Control de Presion en Domo para más tarde\nGuia Laboratorio 4 Rev\nCONTROL DIFUSO DE NIVEL Y PRESIÓN DE VAPOR EN EL DOMO DE UN GENERADOR\nControl difuso de nivel y presión de vapor en el domo de un generador de vapor “RETO GV- 45-18”. – La Habana : Instituto Superior Politécnico José Antonio Echeverría (CUJAE), 2012. – Tesis (Maestría).\nDewey: 621.1 - Ingeniería del vapor. Registro No.: Maestria1130 CUJAE.\n(cc) Eugenio César Sánchez, 2012. Licencia: Creative Commons de tipo Reconocimiento, Sin Obra Derivada. En acceso perpetuo: http://www.e-libro.com/titulos\nTESIS PRESENTADA EN OPCIÓN AL TÍTULO DE MÁSTER EN CIENCIAS EN INFORMÁTICA Y AUTOMATIZACIÓN\nTÍTULO: CONTROL DIFUSO DE NIVEL Y PRESIÓN DE VAPOR EN EL DOMO DE UN GENERADOR DE VAPOR “RETO GV-45-18”\nAutor: Ing. Eugenio César Sánchez\nTutor: Dr. Sc. Raúl Rivas Pérez\nCapítulo I. Estado del arte de la automatización de generadores de vapor (GV) para fábricas de azúcar de\n1.2. Breve descripción del proceso tecnológico de fabricación de azúcar de\n1.3. Estado del arte de la automatización de generadores de vapor\n1.4. Objetivo de la tesis\nCapítulo II. El generador de vapor Reto GV-45-18 como objeto de control\nCaracterística del GV “Reto\nPartes fundamentales del GV “Reto\n2.3.1. Horno o cámara de combustión\n2.3.2. Domo y haces de tubos\n2.3.4. Calentador de aire\n2.4. El GV como un sistema\n2.5. Regulación del nivel de agua en el domo de un\n2.6. Regulación del proceso de combustión y producción de\n2.6.1. Regulación de la presión del vapor en el domo superior del GV\n2.6.2. Regulación de la relación\n2.6.3. Lazo de regulación del\nCAPÍTULO III. Diseño de un controlador difuso para la regulación del nivel de agua en el domo de un generador de vapor “Reto\n3.2 Lazo de control de nivel del domo de un generador de vapor “Reto GV-18- 45” utilizado actualmente en los centrales\nCaracterísticas transitorias del nivel de agua en el domo:\n3.3 Identificación de las variables de entrada y salida del sistema de control de nivel en el domo de un\n3.3.1 Análisis y simplificación del problema\n3.3.2 Definición del universo de variación de las variables de entrada y salida del\nDeterminación del número, tipo y distribución de las funciones de\nCodificación de las reglas de inferencia\n3.3.5 Selección del método de “dedifusoficación”\nDeterminación de la relación difusa general cuantitativa del\n4.2 Descripción de la herramienta de simulación a utilizar\n4.3 Control de nivel del agua en el domo de GV “Reto GV-45-18” con tres\n4.6 Diseño de un controlador difuso para la regulación de presión de vapor en\nel domo del generador de vapor “Reto GV-45-18”\n4.6.1 Obtención de los parámetros del\nCapitulo V. Red de comunicación con OPC y SCADA\n5.2 Tipos de\n5.2.1. Creación de un proyecto utilizando un servidor OPC de\n5.2.2 Añadir una variable al\n5.2.3 Configuración del DCOM\n5.2.4 Realización de un Cliente OPC mediante el SCADA WinCC\n5.3.4.1 Creación de un canal OPC en el cliente OPC de\n5.2.4.2 Configuración de un canal OPC\nVisualización y dinamización de una\nTodo trabajo siempre tiene su culminación y este no es la excepción, solo que en el mismo para llegar hasta aquí hay que contar con el agradecimiento de los que una forma u otra hicieron posible esta realidad con su apoyo incondicional, entre ellos es de destacar :\nAl tutor y amigo Dr. Sc. Raúl Rivas Pérez quien siempre ha estado presente con su ayuda quien siempre ha estado presente con su ayuda experiencia y ha sido guía a seguir. A la MSc. Carmen Busoch Morlán que siempre me ha apoyado y estimulado en todo este proceso. A mi familia los que están y los que no que ha sido imprescindibles en mis horas de desvelo. Y a todos los que de una forma u otra me han tendido su mano y su mente para guiarme o ayudarme.\n“La experiencia más bonita que podemos tener es el misterio. Es la fuente de todo el arte verdadero y la ciencia real. Aquel para quien esta emoción es extraña, que no se puede detener por un momento a contemplar y quedarse absorto en el vacío, es como la muerte, sus ojos están cerrados.”\nEn el trabajo se aborda la problemática relacionada con el control efectivo de nivel en el domo de un generador de vapor “Reto GV-45-18” utilizando lógica difusa. Para ello se hace un análisis del proceso, se efectúa la propuesta y análisis de las variables, se definen los conjuntos, las funciones de pertenencia, las reglas y se simula el proceso de variación de nivel utilizando Matlab y el PLC S7-300 con el simulador difuso que soporta este dispositivo. Además, se considera el control de la presión del vapor, mediante la aplicación de las técnicas de control difuso y se desarrolla una propuesta de red industrial basada en PLC, así como de SCADA para mejorar el funcionamiento del GV.\nEl incremento de la generación de electricidad en las fábricas de azúcar de caña (centrales azucareros o ingenios) de Cuba y su entrega a la red nacional adquiere una importancia estratégica dada la actual tendencia alcista u oscilatoria de los precios del combustible convencional no renovable y los efectos de la crisis mundial.\nAl ocurrir en 1975 en el país un excesivo consumo de petróleo en la fabricación de azúcar, comenzaron a ejecutarse una serie de medidas para ahorrar los combustibles convencionales mediante la sustitución gradual de “fuel-oil” por la biomasa de la caña de azúcar (bagazo). Actualmente, el esquema energético de los centrales de Cuba se basa principalmente en la combustión de bagazo para hacer funcionar los generadores de vapor (calderas) aunque existen algunos que queman dos tipos de combustibles.\nLos antecedentes demuestran que el aprovechamiento energético del bagazo (su uso integral y eficiente) permite obtener en una zafra el equivalente de 400 kg de “fuel-oil” por cada tonelada de azúcar producida. Esto ha posibilitado que la industria azucarera de Cuba se autoabastezca de electricidad en la casi totalidad de las provincias del país. Sin embargo es notorio destacar, que la eficiencia en el aprovechamiento del calor generado durante la combustión del bagazo y su transferencia al agua para generar vapor puede ser mejorada de forma significativa mediante el uso de estrategias de control más efectivas de los generadores de vapor utilizados en los centrales cubanos, entre los que se destaca el generador de vapor “Reto GV-45-18”.\nEs una política del país hacer nuevas inversiones en cuanto a la automatización de los Complejos Agro Industriales (CAI), para garantizar una mejor eficiencia de los mismos, en esto influye el ritmo de aumento en los precios del azúcar actualmente, un ejemplo de ello es el CAI “Boris Luís Santa Coloma” de Quivicán en el cual se están haciendo inversiones en la caldera # 3.\nLa generación de vapor es una de las tareas más importantes en una planta industrial ya que mediante este se puede producir energía para mover turbinas, suministro de vapor a los calentadores, evaporadores, tachos, centrífugas y otros equipos. La interrupción del suministro de vapor o las variaciones en sus condiciones pueden llevar al proceso a condiciones inestables que afectan las características del producto\nelaborado y en ocasiones hasta un paro general de planta. Otro factor importante es la seguridad, ya que las calderas trabajan a altas presiones y manejan combustibles que pueden, ante un mal control ocasionar graves daños a los equipos y al personal que labora en las mismas.\nPublicaciones del autor vinculadas con el tema.\nRivas-Perez R., Cesar Sánchez E., Busoch Morlan C., Benitez Gonzalez I. (2011). Generadores de vapor de bagazo y su control. Libro blanco del control automático en la industria de la caña de azúcar, Diazzo Plotter Suministros, España, ISBN: 978-84- 614-8008-1, Depósito legal: VA-385-2011. Rivas-Perez R, Aref Ghraizi R., Perán González J. R., Cesar Sánchez E. (2000). Calderas industriales. Sistema de control integral. Automática e Instrumentación, No. 308, 79-84. España. Rivas-Pérez R., Aref Ghraizi R., Cesar Sánchez E. (2000). Sistema de control automático integral de generadores de vapor pirotubulares. Ingeniería Electrónica, Automática y Comunicaciones, N 2, 10-18. España. Rivas Perez R., Beauchamb G., Saliceti Piazza L., Cesar Sánchez E. (1998). Automatic control system of stem generator. Proceedings of XVIII Interamerican Congress of Chemical Engineering, San Juan, Puerto Rico.\nCapítulo I. Estado del arte de la automatización de generadores de vapor (GV) de fábricas de azúcar de caña.\nLa enorme evolución que han experimentado los GV considerando las pequeñas calderas empaquetadas con producciones de vapor que van desde unos pocos miles de Kg/h y culminando con los generadores de vapor de centrales térmicas con varios millones de Kg/h, se debe en gran medida al continuo y exponencial desarrollo que han recibido los sistemas de control, los cuales se han caracterizado por su elevada precisión y seguridad. Sin éstos, la generación eficiente y segura del vapor sería prácticamente imposible. El insistente reclamo de incrementos en la eficiencia operativa y en la reducción del consumo de combustible de origen fósil de los generadores de vapor, así como, las exigencias en la reducción de los costos de producción, las condiciones reinantes de mercado y las condiciones de protección del medio ambiente, son algunos de los principales factores que deben impulsar el estudio de nuevas estrategias de control y explotación de estos complejos equipos que posibiliten cumplir con estas expectativas. Por otra parte, cuando se plantea el estudio de retorno de inversión, producto del reemplazo de una generación de instrumentos de control por otros más modernos, se debe tener cuidado en no caer en el error de pensar que con sólo incorporar un mayor número de instrumentos más capaces, se podrá mejorar por sí mismo, el rendimiento de un generador de vapor que se encuentre funcionando en condiciones de explotación a través de toda su gama de operación. Evidentemente, esta mejora de rendimiento está fuertemente ligada al equipamiento asociado. Sin embargo, hoy en día, con la aparición de los sistemas de control avanzado entre los que se encuentran los sistemas de control inteligente, así como, de las potentes computadoras industriales (PCI) es posible desarrollar estrategias de control que permitan un significativo aumento del rendimiento de todo el ciclo térmico mediante el uso de complejos modelos matemáticos y algoritmos de control que interactúen entre ellos. Con este tipo de aplicaciones se estará en condiciones de aumentar al máximo la eficiencia de los generadores de vapor, reduciéndose significativamente el consumo de los recursos energéticos (Lifschitz, 2005). En toda caldera que se encuentre operando, resulta casi\nobvio que la cantidad de agua que ingresa al domo, se debe equilibrar con la cantidad\nde vapor producido, sumando a este último, las purgas. Este estado de equilibrio tiene como parámetro indicativo al nivel del domo, el cual debe mantenerse en todo momento dentro de una estrecha franja.\nSi el nivel del domo desciende por debajo del nivel de los tubos, estos últimos no serán\nrefrigerados correctamente y en consecuencia aumenta rápidamente su temperatura, originándose probablemente la rotura de los mismos. Por el contrario, si este nivel sube demasiado, restaría lugar para que el vapor se separe satisfactoriamente del agua, resultando en el arrastre de agua y sólidos al\nsobrecalentador y/o equipos como turbinas o evaporadores. En el estado de equilibrio es obvio que la masa de agua que ingresa al domo se iguala\na aquella masa de vapor que sale de él, manteniéndose de esta manera un nivel\nconstante. Esto se cumple sólo en los estados de equilibrio entre demanda y producción de la caldera (Lifschitz, 2005). Pero debido a las variaciones en la demanda de vapor y con el fin de alcanzar un nuevo estado de equilibrio, se debe efectuar una\nvariación de la carga de combustión. Como es de esperarse, este acomodamiento a un nuevo punto de equilibrio no tiene lugar instantáneamente, sino que existe una demora\nque depende fundamentalmente y entre otras cosas de la inercia térmica de la caldera,\nla magnitud de dicha variación y de la respuesta del sistema de control de combustión.\nEsta demora resultante es la principal causante de las variaciones de nivel en el domo. Existe otra perturbación que se le suma a la anterior, es lo que se llama el fenómeno del falso nivel e incide de manera negativa sobre el comportamiento del nivel. Aquí nuevamente es la variación en la demanda de vapor la que origina dicho fenómeno.\nEl nivel del agua en el domo de un GV se encuentra afectado por diversos factores que\ndificultan su medición entre los que se destacan:\nEl domo contiene una mezcla compuesta de dos fases (agua y vapor) en sus estados de saturación. La densidad del agua y del vapor varían considerablemente con la temperatura de saturación o la presión. Cuando las presiones son altas 5,91 MPa (mayores de 60 Kg-f/cm 2 ), el peso del vapor sobre el agua no debe ignorarse.\nEl cálculo de la densidad del agua perteneciente a la rama de referencia, se estima con una temperatura de aproximadamente 35°C, pero a la presión del domo. Se debe contar con los medios técnicos requeridos para asegurar que la temperatura no varíe considerablemente. La medición del nivel del agua en el domo se desarrolla con transmisores de presión diferencial y esta tiende a ser bastante ruidosa. Ello se debe a las grandes masas de agua que circulan dentro del mismo, que generan turbulencia y a las pequeñas constantes de tiempo de los sensores actuales.\n1.2. Breve descripción del proceso tecnológico de fabricación de azúcar de caña.\nEl proceso tecnológico de fabricación de azúcar de caña se encuentra conformado por diferentes subprocesos que requieren de una gran sincronización y organización e incluyen desde la llegada de la caña de azúcar del campo hasta que se obtiene el azúcar crudo o blanco directo, lo cual depende del central. En la Figura 1.1 se muestra un diagrama del flujo productivo de la fabricación de azúcar de caña.\nFigura 1.1. Diagrama del flujo productivo de fabricación de azúcar de caña.\nLa caña de azúcar se transporta desde el campo hasta el central (fábrica de azúcar) mediante vagones de trenes y/o camiones. La caña se pesa en básculas de grandes dimensiones y luego se deposita en esteras que la transportan inicialmente hasta los grupos de cuchillas, que se encargan de cortarlas en pequeños trozos y luego la conducen a los molinos (mediante una estera), en los cuales tiene lugar el proceso de trituración de los trozos. Como resultado de este proceso se obtiene el jugo de caña mezclado con el agua de imbibición a 70 o C que se suministra para extraer más cantidad de jugo disolviendo azúcar y evitando licuar las ceras. Este fluido es transportado hasta los filtros circulares o parabólicos, en los cuales el jugo se filtra y es donde tiene lugar un primer proceso de alcalización, conocido como alcalización en frío. Luego se desarrolla otro proceso de filtrado más fino donde se le extrae al jugo la cachaza o impurezas. El licor obtenido (guarapo) se calienta en un banco de intercambiadores de calor y una vez calentado se somete a un segundo proceso de alcalización, conocido como alcalización en caliente para garantizar el ph requerido. El licor obtenido se conduce hasta los evaporadores en los cuales se aumenta su concentración mediante la extracción de una buena parte de su contenido de agua. El licor resultante con una mayor densidad a la salida a los evaporadores se transporta hasta los tachos (cristalizadores al vacío) en donde tiene lugar el crecimiento inicial de cristales, después se pasa esta solución a los cristalizadores donde se obtiene el crecimiento final de estos cristales, posteriormente se realizan los procesos de centrifugado, secado y envasado. Todo este proceso necesita de energía para su funcionamiento. Pero ¿qué se hizo con el residuo de la caña molida, la biomasa? Una de sus aplicaciones es en la producción de derivados como el cartón tabla, papel, medicamentos, ceras, materiales sintéticos y otros muchos subproductos que se pueden extraer de ese bagazo (nombre que se le da a las partículas molidas de la caña de azúcar), y otras de sus utilidades es cuando este producto es utilizado como combustible para la obtención de vapor en generadores de vapor aunque no es la más recomendada ya que el valor calórico del bagazo no es elevado, además su humedad es alta (alrededor de un 52% de humedad relativa, lo que obliga a utilizar mucho aire para su combustión) para utilizarlo como combustible, siendo los otros derivados de mayor valor social y económico (Hugot, 1974). En la Figura. 1.2 se muestra un diagrama del proceso tecnológico de una fábrica de azúcar.\nEl proceso de fabricación de azúcar requiere de gran cantidad de vapor, ello implica\nla necesidad de disponer de una fuente de generación de este fluido. Dicha fuente es\nel generador de vapor (GV), el cual se diferencia de otros generadores de vapor\nutilizados en otras industrias, en que el mismo utiliza como combustible “fuel oil”\n(crudo cubano), gas natural y/o bagazo de caña (biomasa) obtenido del propio\nproceso de producción del azúcar de caña. El hecho de que el generador de vapor\npueda utilizar como combustible el bagazo de caña representa una significativa\ndisminución del costo de producción del azúcar, pero aumenta la complejidad del\nproceso de generación de vapor, ya que cada tonelada de bagazo contiene 500 litros de agua que se evaporan durante la combustión (Alvarez, 2006). Como resultado de la gran complejidad tecnológica que presenta el subproceso de generación de vapor de un central azucarero y la elevada necesidad de aumentar la eficiencia en la generación de vapor, las técnicas clásicas de control basadas en controladores PID no satisfacen las especificaciones de funcionamiento y explotación eficaz de este tipo de dispositivos. El control de nivel del domo con una señal (medición del nivel) experimenta los problemas de falso nivel ya mencionados. En aquellas instalaciones donde las variaciones en la demanda de vapor son frecuentes y/o rápidas, se debe incorporar al sistema de control un segundo lazo de control “feedforward” (anticipatorio), lo cual implica anticiparse al efecto negativo que originan estas variaciones. La implementación de este lazo puede realizarse en la configuración de control basada en dos señales. Para el caso del sistema de control basado en tres señales se debe introducir un tercer lazo que compensa las variaciones en el flujo de agua de alimentación. Se ha visto que en algunos centrales las perturbaciones en la línea de vapor afectan fuertemente el nivel en el domo, aunque se utilice un PID bien ajustado con tres señales (Central Valdéz, Ecuador 2008). Ello implica la necesidad de realizar estrategias de control avanzado para lograr un control efectivo del nivel en el domo. Es por ello que actualmente, los generadores de vapor para centrales azucareros tienen un elevado costo en el mercado internacional (Pera, 2006). Ante esta situación, el país se ha dado a la tarea de desarrollar generadores de vapor de alta eficiencia y adaptados a las condiciones de la industria cubana. Por otra parte, se buscan nuevas estrategias de control que posibiliten controlar con una elevada calidad todas las variables presentes en estos equipos y que a su vez abaraten el costo del equipamiento utilizado para este fin. Entre estas estrategias se encuentran las adaptivas, las predictivas, las inteligentes (basadas en lógica difusa y en redes neuronales). En la mayoría de los centrales de la industria azucarera de Cuba las variables fundamentales que forman parte del proceso de generación de vapor se regulan por medio de controladores PID (analógicos o digitales), con bloques incorporados que realizan determinadas funciones simples o complejas, como en el caso del\ncontrolador digital CD 600 de la firma Smar. Estos controladores no siempre pueden resolver de manera satisfactoria y eficiente, los problemas existentes en un lazo de control. Muchos de los países productores de azúcar, tales como, Brasil, India, la Comunidad Europea, EEUU, China, México, Australia, Hawai, Sudáfrica, Colombia, Venezuela, Paraguay, Ecuador, Puerto Rico, República Dominicana, Perú, etc., plantean que la estrategia más utilizada en el control de nivel de agua en el domo de un generador de vapor bagacero es el basado en tres señales: nivel del domo, flujo de vapor y flujo de agua. En este tipo de control de tres señales, se funden el control anticipatorio con realimentación negativa y el control en cascada. La acción anticipatoria se logra con la medición de flujo de vapor, como medida de la demanda. La cascada queda formada por el lazo de nivel como master y el de control de flujo de agua como esclavo. El lazo de control de flujo de agua permite contrarrestar con rapidez las variaciones del flujo de agua, en función del ajuste proveniente de la sumatoria entre la salida del lazo de control de nivel y el flujo de vapor. La estrategia de las 3 señales puede ocuparse de cambios grandes en la carga, contrarrestándolos rápidamente, ya que existe un equilibrio de masa entre el flujo de vapor y el flujo de agua de alimentación. Su utilización es imperativa en generadores de vapor donde la salida del vapor está conectada a un colector general, al que tributan vapor otros generadores de vapor. Cuando se dispara alguno GV que tributa al colector, el control no es el más adecuado. Se hace referencia a algunos centrales tales como Alto Alegre y La Felsina de Brasil, Shree Panduran y Maharastra de India, El Palmar y Ezequiel Zamora de Venezuela, Santatá de República Dominicana, El Cauca de Colombia, Valdéz y San Carlos de Ecuador, los cuales funcionan bajo este sistema de control. En las cartas de operación de algunos de los centrales mencionados se plantean problemas con el control de la combustión cuando se utiliza la biomasa. También se encontraron referencias sobre la utilización del controlador CD600 en algunos centrales de Brasil (Cortez et al., 2009). Muchos investigadores han realizado estudios para encontrar estrategias de control que respondan de forma más efectivas en esta clase de sistemas. Entre estas estrategias se pueden mencionar el control “feedforward” simultáneo con el control “feedback” y el control “fuzzy” (difuso), pero este último siempre se plantea en\ncalderas que cuentan con quemadores ya sea, de combustible líquido o gaseoso. También se desarrolló un estudio de control predictivo basado en modelo del horno, utilizado en una caldera de combustible líquido (Cortez et al.¸ 2009). El uso de controladores inteligentes basados en lógica difusa constituye una de las posibles estrategias de control a utilizar para resolver el complejo problema del control efectivo de los generadores de vapor. La lógica difusa utiliza conocimientos imprecisos basados en términos lingüísticos. La aplicación de ésta lógica en el diseño de controladores constituye un excelente complemento a las técnicas convencionales de control. Las estrategias de control difuso se basan en la premisa de que los elementos claves del pensamiento humano no son numéricos, sino etiquetas de conjuntos difusos, es decir, tipos de objetos en los que la pertenencia o no al conjunto es gradual. De esta forma, la lógica difusa se basa en la habilidad que posee el pensamiento humano para resumir información y extraer de los datos que llegan al cerebro, los más importantes para desarrollar una determinada tarea. El diseño de un controlador que depende de esta clase de estrategia considera como factor fundamental la aplicación de reglas derivadas de las decisiones heurísticas tomadas por el operador para controlar un determinado proceso. La versatilidad de esta lógica de control se fundamenta en que los cambios que se originan en el comportamiento dinámico de un proceso, son considerados mediante la variación de estas reglas, sin tener que recurrir a cambios en la formulación matemática del modelo del proceso, como se hace en las estrategias de control convencional. En el presente los controles convencionales del tipo PID son ampliamente utilizados en el control de las calderas industriales que queman carbón, debido a su simple estructura de control, fácil diseño y bajo costo. Sin embargo, esos controladores PID no pueden mantener un buen funcionamiento de control debido a la alta no linealidad de los procesos de generación de vapor. Además cuando existe una carga fuerte o grandes perturbaciones, el controlador del tipo PID en general es sacado de funcionamiento, para hacer operacional el control manual. Hace más de 20 años se ha reportado que un controlador con lógica difusa es muy adecuado para el control de procesos con no linealidad y aún con una estructura desconocida (Berenji, 1992; Zimmermann, 1984).\nUno de los métodos de diseño de controladores difusos ampliamente utilizado consiste en definir las funciones de pertenencia de las variables lingüísticas y formular las reglas difusas (Li, 1994). Es laborioso encontrar las reglas y las funciones de pertenencia durante la operación del sistema. Otro acercamiento para el diseño de controladores difusos es adaptar la base de reglas y/o las funciones de pertenencia por algoritmos auto-organizativos o redes neuronales de acuerdo a una respuesta previa hasta un funcionamiento de control deseado y que sea almacenado (Jang, 1992; Li, 1994). Sin embargo, estas estrategias no deben ser utilizadas en calderas que queman carbón debido a los problemas de convergencia. Actualmente existen autómatas programables (PLC) capaces de ejecutar estrategias de control difusas, además de desarrollar las operaciones básicas y avanzadas, con los cuales se pueden realizar diferentes estrategias de control desde las más elementales hasta las que tienen un alto nivel de complejidad (manuales de PLC Siemens). Las estrategias de control avanzado, entre las que se encuentran las inteligentes (control difuso, control basado en redes neuronales, control predictivo, algoritmos genéticos, etc.) pueden ser utilizadas en el control de nivel del agua en el domo de un generador de vapor (Lifschitz, 2005). El control difuso (borroso) proporciona una alternativa poderosa y flexible para construir controladores, bloques de supervisión y sistemas compensatorios en diferentes áreas de aplicación. Los conjuntos difusos permiten desarrollar de forma simple acciones de control no lineales en los que la transparencia de las reglas difusas y de la ubicación de las funciones de pertenencia ayuda en el diseño y mantenimiento de los sistemas (Ramírez, 1995).\n1.4. Objetivo de la tesis Situación Problémica:\nEl proceso de generación de vapor de los centrales azucareros es de vital importancia para el buen funcionamiento de estas plantas, ya que el vapor es utilizado en las principales áreas del proceso de fabricación entre las que se encuentran: el sistema de calentamiento de agua para imbibición, intercambiadores de calor, pre-evaporadores, evaporadores, tachos, generación de energía eléctrica, etc. Por lo que el mal funcionamiento del generador de vapor puede producir graves problemas en la\nindustria, tales como: paradas por disparos del generador de vapor, pérdida de calidad de los productos, disminución de la eficiencia y de la productividad de la fábrica, entre otras afectaciones. El generador de vapor es un proceso con múltiples variables, pero entre las principales se encuentran el nivel en el domo y la presión de vapor en el domo. El nivel en el domo determina la producción de vapor y la posible afectación de los tubos de agua en el interior de las paredes del horno. La presión del vapor influye en las condiciones de operación de los diferentes procesos ya mencionados o en paradas por alta presión, la cual impone el régimen de combustión del generador de vapor. El control de nivel en la mayoría de los centrales azucareros se realiza con el método de tres señales, (flujo de agua, flujo de vapor y nivel) utilizando controladores convencionales (PI, PID) dependiendo de la capacidad y presión del vapor generado. En ocasiones este sistema de control presenta oscilaciones tales que pueden producir el disparo de la planta. Esta situación se observa cuando la demanda de vapor varía bruscamente, situación que se presenta cuando se arranca o varían las condiciones de operación de los dispositivos muy consumidores de vapor, entre los que se encuentran el tacho o los evaporadores. Ello implica que en muchas ocasiones los operadores de más experiencia desconectan el sistema de control y realizan las operaciones de forma manual para disminuir el efecto de tales condiciones anormales, cuando les da tiempo tomar las medidas. Entre los centrales donde ocurren estos problemas se encuentran el Pablo Noriega de Cuba y el Valdéz de Ecuador. Algo similar se observa con el control mediante controladores convencionales de la presión del vapor en el domo, donde se pueden disparar las válvulas de sobrepresión, o se dejan abiertas las válvulas de alivio, para mantener la presión del vapor a los valores cercano a los deseados, lo que implica gran pérdida de combustible. Todo esto implica que los controladores convencionales actualmente utilizados en el control de nivel y presión en el domo de los generadores de vapor de la industria azucarera no garantizan el cumplimiento de las especificaciones de respuesta temporal requeridas. Objeto de estudio\nEl objeto de estudio es el generador de vapor “Reto GV-45-18” del es el CAI “Boris Luís Santa Coloma” de Quivicán en el cual se están haciendo inversiones en la caldera # 3.\nEl campo de acción se evidencia en los Complejos Agroindustriales del país, así como en los generadores de vapor de las centrales termoeléctricas.\nEl control efectivo de nivel y presión en el domo de un generador de vapor se puede desarrollar utilizando técnicas inteligentes basadas en la experiencia de los operadores, tales como las de control difuso. Ello evitaría que los operadores asuman el control manual de estas variables, así como las situaciones de peligrosidad que se pueden derivar.\nEl objetivo general de la tesis es:\nDesarrollar controladores difusos para el control efectivo de nivel y presión de vapor en el domo de un generador de vapor “Reto GV-45-18” de un central azucarero. Para cumplir con este objetivo se proponen los siguientes objetivos específicos:\n- Diseñar, simular y programar el controlador difusos del proceso de variación de nivel\n- Diseñar el controlador difusos del proceso de presión del vapor en el domo de un generador de vapor “Reto GV-45-18” de un central productor de azúcar de caña.\n- Diseñar un sistema de supervisión (SCADA) del GV basado en una red de comunicación industrial con OPC. El trabajo está compuesto por cinco capítulos los cuales tienen la siguiente distribución:\n- En el capitulo I se trata sobre la introducción del trabajo y el estado del arte en torno a la automatización de generadores de vapor que queman biomasa (bagazo).\n- El capítulo II se dedica al estudio de los generadores de vapor “Reto GV-45-18” como objetos de control automáticos.\n- En el capítulo III se desarrolla el diseño de un controlador difuso para la regulación de nivel del agua en el domo de un GV.\n- En el capítulo IV se aborda la simulación y programación de los lazos de control de nivel y presión del vapor en el domo de un GV.\n- En el capítulo V se presenta la estructura de la red de comunicación industrial propuesta basada en la utilización del estándar OPC como pasarela, así como, el sistema de supervisión del GV (SCADA).\nCapítulo II. El Generador de Vapor Reto GV-45-18 como objeto de control.\nLa producción del azúcar a partir de la caña, según los esquemas convencionales empleados en el país, se caracteriza por ser un proceso típicamente térmico. En este, las operaciones de calentamiento, evaporación y cocción del jugo, donde se transfieren grandes cantidades de energía en forma de calor, son diversas, por lo que resulta necesario contar con una fuente de energía calórica para su realización. Dentro de las fábricas de azúcar se tienen también consumidores de energía mecánica y eléctrica, como los molinos, las centrífugas, las bombas y motores de diferentes tipos. De acuerdo con los cálculos realizados, de la energía térmica total consumida en la fabricación del azúcar crudo, el 79% se utiliza en los calentadores, evaporadores y tachos y alrededor del 7% en obtener fuerza motriz (Naranjo, 1990). Desde el mismo inicio de las fábricas de azúcar, hasta el presente, los generadores de vapor que usan el bagazo como combustible primario se convirtieron en parte inseparable del central. Actualmente, el generador de vapor representa el fundamental suministrador de energía para todos los procesos de la fábrica y de su funcionamiento depende, en gran medida que la industria esté en condiciones óptimas de explotación. En la Figura. 1.2 se muestra el esquema tecnológico de un central con las áreas productoras y consumidoras de vapor. El grado de complejidad tecnológica de los GV que queman bagazo con niveles de 75% de eficiencia, junto con la tendencia del alza de los precios en el mercado internacional implican que alrededor del 16% del costo del equipamiento de un central nuevo para la producción de azúcar de caña, se dedique a la estación de generación de vapor (Naranjo, 1990). Ante esta situación el MINAZ, a través de la Empresa de Diseños Mecánicos emprendió la tarea de desarrollar en Cuba Generadores de Vapor con alta eficiencia y adaptados a las condiciones de la industria cubana. No solo la construcción en Cuba de generadores de vapor conlleva a un ahorro considerable de divisas, resulta necesario además la búsqueda de estrategias de\ncontrol que posibiliten un control efectivo de estos equipos y por consiguiente una\nreducción de los costos de explotación (Pavón, 1989).\n2.2. Característica del GV “Reto GV-45-18”.\nEl GV “Reto GV-45-18”, está compuesto por dos domos, es del tipo acuotubular de\nparedes de agua y con circulación natural. Además, se encuentra diseñado para la\ncombustión alternativa o combinada de dos tipos de combustibles: bagazo y “fuel-\noil”. Actualmente, su operación se realiza en la mayoría de los centrales sólo con\nbagazo y en una minoría solo con “fuel-oil”. Los datos técnicos de este GV se\nTabla 1. Parámetros técnicos del GV “Reto GV-45-18”.\nCapacidad de flujo de vapor trabajando con bagazo\nCapacidad de flujo de vapor trabajando con petróleo\nPresión de vapor sobrecalentado\nPresión en el domo superior\nSuperficie del calentador de aire\nVolumen de agua en el GV\nVolumen de alimentación (desde el nivel –50 mm hasta el nivel +50\nAncho del GV\nProfundidad del GV\nEl GV “Reto GV-45-18” está calculado para la combustión de bagazo con las\ncaracterísticas que se muestran en la Tabla 2.\nTabla 2. Características recomendadas del bagazo utilizado para la generación de vapor en un GV “Reto GV-45-18”\nValor calórico superior\nMáximo contenido de humedad\n2.3. Partes fundamentales del GV “Reto GV-45-18”.\nLas partes fundamentales de esta clase de GV son las siguientes:\nHorno o cámara de combustión;\nDomo y haces de tubos con economizador;\nUn esquema tecnológico simplificado del GV “Reto GV-45-18” se muestra en la Figura.\n2.1, en la que se puede apreciar sus partes fundamentales.\nFigura. 2.1. Esquema tecnológico simplificado del GV “Reto GV-45-18”.\n1. Parrillas; 2. Lanzadores de bagazo; 3. Quemadores; 4. Recolector de cenizas; 5. Compuerta de descarga de cenizas; 6. Sobrecalentadores; 7. Tubos ascendentes; 8. Calentador de aire.; 9. Soporte; 10. Ventilador de tiro inducido; 11.Ventiladores de tiro forzado; 12. Domo Superior; 13. Válvula de entrada de vapor saturado; 14. Salida del vapor sobrecalentado; 15. Tolva de bagazo; 16. Conducto de gases de salida.\nEl horno está formado por una parrilla plana horizontal compuesta por elementos de\nhierro fundido que basculan sobre ejes para descargar las cenizas. El bagazo es\nsuministrado al GV por los alimentadores en forma de tambores rotatorios con paletas,\nque permiten regular la cantidad de combustible que se envía al hogar calórico, este a\nsu vez es introducido hacia la parrilla por los lanzadores mecánicos semejantes a los\nalimentadores que aseguran el lanzamiento continuo y uniforme del combustible. Las\npartículas más gruesas se queman en las parrillas en forma de lecho fluidizado con\nespesor de 50 mm a 100 mm, mientras que las partículas más finas se queman\nsuspendidas en su trayectoria descendente hacia la salida del horno, el empleo de biomasa tiene como ventaja su bajo contenido de azufre, por lo que no favorece las lluvias ácidas (Revuelta P., Jesús; 1999). La mayor cantidad de aire, (que es llamado aire primario) se suministra por debajo de la parrilla, lo cual le da la posibilidad de fluidizar el lecho, sirviendo también como medio refrigerante de dicha parrilla, mientras que en la zona más activa de la combustión, a una altura determinada sobre la parrilla, se suministra aire secundario. Esto permite disminuir el exceso de aire en el hogar y aumentar a su vez la eficiencia de la combustión. (Curbelo A., A; et. Al., 1997) El horno se encuentra rodeado en toda su periferia por tubos evaporativos, que aprovechan el calor radiante de las llamas, para la transferencia de calor a la mezcla que circula en su interior. Los gases producto de la combustión, salen del horno a una temperatura aproximada de 900 o C.\nEl haz de tubos del GV se compone de 17 filas que unen a los domos superior e inferior. Las primeras 12 filas están incluidas en la caja receptora del domo superior y son de elevación. Las otras 5 filas están incluidas en el volumen de agua del mismo domo y son descendentes. En las primeras 2 filas de tubos del haz están situadas las paredes verticales de ladrillos, un diafragma separa al horno del conducto de gases del sobrecalentador y la otra fila de ladrillos separa al conducto de gases del sobrecalentador del conducto de gases del haz de tubos. La circulación de los gases se realiza por dos paredes divisorias directivas, de hormigón refractario. Para garantizar el enfriamiento de las paredes es necesario una intensa circulación de agua y de la mezcla de agua-vapor en los tubos de bajada y subida del haz de tubos del GV y en los tubos evaporativos que rodean al horno.\nLos sobrecalentadores están formados por dos etapas de serpentines de acero de dos pases. Los serpentines se encuentran fijados en el techo del GV entre los tubos de la pantalla frontal y la trasera. Este sobrecalentamiento presenta un bañado\ntransversal y longitudinal de los gases producto de la combustión y tiene como función efectuar el sobrecalentamiento del vapor proveniente del domo del GV, aumentándose de esta forma la energía térmica (entalpía) del vapor. Este, después de pasar los serpentines de la primera etapa del sobrecalentador entra en el atemperador, el cual se utiliza para mantener la temperatura constante del mismo a la salida del GV, en una gama amplia de las cargas de este, extrayéndose una parte del calor a través del agua de alimentación al domo superior.\nTiene el propósito de efectuar el calentamiento del aire mediante la utilización del calor de los gases liberados en el proceso de combustión, aumentando el rendimiento económico del GV y mejorando la estabilidad de combustión del bagazo, dado que el aire para la combustión entra a mayor temperatura y se disminuye así la temperatura de los gases de salida. El calentador de aire se compone de tubos instalados verticalmente, estando soldados\na dos planchas de acero en sus extremos. Los tubos, a su vez, pasan libremente por\ndos planchas intermedias, que son los deflectores. El calentador de aire es de tres pasos para el aire, con sentido general, a contracorriente de los flujos de gas y aire. Esta configuración se realiza para aumentar la eficiencia del mismo. Los productos de la combustión se mueven de arriba hacia abajo dentro de los tubos del calentador y el aire que se calienta pasa por el espacio entre los tubos, desviándose ante la presencia\nde los deflectores. El aire caliente abandona el calentador a unos 220 o C y los gases de\nla combustión a unos 200 o C aproximadamente.\n2.4. El GV como un sistema multivariable.\nLa toma de datos de un conjunto de variables del GV está encaminada a realizar el análisis de los procesos que ocurren durante su operación, principalmente aquellos asociados con las características de la carga y los efectos de sus variaciones sobre el nivel y la presión en el domo. Los GV presentan un gran número de variables de entrada y salida que se encuentran estrechamente interrelacionadas por lo que estos procesos son considerados como procesos MIMO (múltiples entradas y múltiples salidas) (Vance, 2003).\nComo se señaló en el capitulo I, los procesos que se desarrollan en un GV son bastante complejos. El intercambio de calor en los haces de tubos generalmente se describe mediante ecuaciones diferenciales parciales, no lineales y variables en el tiempo, por ser un proceso con parámetros distribuidos. Por otro lado, el tamaño y las capacidades del GV originan retardos de tiempo dinámicos de magnitudes considerables. Además, el flujo de dos fases en los tubos de elevación del domo tiene características muy complicadas. (Sigurd, 1996). Para el análisis de los procesos que tienen lugar en un GV se puede considerar que el conjunto de variables de entrada y salida que los caracterizan se encuentran enlazadas entre si a través de determinados parámetros. En la Figura 2.2 se presenta un esquema que muestra las interrelaciones que existen entre estas variables, denominado esquema paramétrico del GV.\nLos GV, dada la complejidad de su estructura son equipos muy difíciles de modelar y controlar. El control de un GV se desarrolla a través del control de los siguientes subprocesos:\nControl del nivel del agua en el domo;\nControl de la presión del vapor en el domo;\nControl del tiro del horno.\nControl de la temperatura del agua de alimentación.\nControl de la temperatura del vapor.\nFigura 2.2. Esquema paramétrico de un GV\n2.5. Regulación del nivel de agua en el domo de un GV.\nMantener dentro de los límites establecidos el nivel del agua en el domo de un GV constituye una de las tareas fundamentales de su operación. Niveles altos en el domo pueden ocasionar arrastres de agua y sales con el vapor, lo que da lugar a cambios bruscos de temperatura en los metales del sobrecalentador y, por consiguientes esfuerzos mecánicos, fatiga del material con las roturas correspondientes y además el agua puede llegar hasta la turbina acoplada a la línea de vapor y producir los llamados golpes de agua (ariete) en los alabes de esta, trayendo por consecuencia desperfectos por la erosión y movimientos axiales indeseables. Niveles bajos en el domo alteran la circulación del agua por los haces de tubos evaporativos, elevándose su temperatura, provocando roturas en los mismos por falta de refrigeración, y como consecuencia de esto la salida de servicio del GV(Bychko et al., 1988). De acuerdo con la característica del domo superior, la gama de operación normal del nivel es de + 50 mm a partir del valor cero (nivel de referencia). Debido a las características constructivas de estos GV, como la de tener un solo domo superior, trabajar a presiones medias, ser de vaporización rápida y estar sometida a\ncambios bruscos en la carga, la regulación del nivel se convierte en una necesidad indispensable. En esta regulación intervienen las siguientes variables:\nNivel de agua en el domo superior del GV (NIVEL): nivel que alcanza la mezcla\nagua-vapor en el domo superior del GV y que constituye la variable controlada.\nmide en mm a partir de un punto de referencia.\nFlujo de vapor demandado por el generador (FVAP): vapor utilizado por el equipo\no proceso tecnológico conectado al GV; su flujo gravimétrico constituye la\nperturbación predominante para condiciones de operación estable, por lo que se toma como perturbación fundamental. Se mide en kg/s. Agua de alimentación al domo superior del GV (FAALS): constituye la variable manipulada. Sobre esta variable actúan a su vez como perturbaciones secundarias, las variaciones de presión en el domo del GV y las variaciones de presión que se producen en la descarga de alimentación. Medición del flujo de agua de alimentación al domo superior del GV (FAAL): es cuando se mide el flujo de agua alimentado al domo del GV para tener un conocimiento exacto de este. A partir de definir cada variable que intervienen en el lazo de regulación de nivel, se puede llevar a cabo una breve descripción del mismo. Para comenzar se debe señalar que este lazo de regulación entra en funcionamiento después que el GV arriba a ciertos parámetros de trabajo, los cuales están muy cercanos a los parámetros nominales del mismo. Dada estas condiciones se hacen mediciones cada cierto tiempo, tanto de la variable controlada NIVEL, como de las variables de perturbación FVAP y FAAL. Cuando el nivel sobrepasa sus parámetros nominales de trabajo entonces es que se manipula la variable de salida FAALS para tratar que éste retorne a su estado nominal. Todo el tratamiento se realiza cada determinado tiempo.\n2.6. Regulación del proceso de combustión y producción de vapor.\nEn la realización de esta tarea intervienen varios factores que se controlan mediante lazos de regulación con objetos definidos que, aunque están estrechamente vinculados entre si, tienen suficiente independencia y por tanto pueden ser tratados como elementos separados. Estos son:\nLa regulación de la presión en el domo superior del GV;\nLa regulación de la relación aire/combustible; La regulación del tiro en la cámara de combustión. (Rivas et. Al, 2000)\nEste lazo es el encargado de mantener la presión de vapor en el domo aproximadamente igual al valor seleccionado, siempre y cuando le sea suministrado al GV la cantidad de combustible necesario. Cualquier desbalance entre el vapor demandado y el generado se refleja inmediatamente a través de cambios de la presión del domo. Por lo que se toma dicha variable como magnitud a regular. Las variables que intervienen en este lazo son:\nLa presión de vapor en el domo (PVAP): variable controlada que regula indirectamente la producción de vapor del GV. Se mide en kPa. El flujo de vapor demandado (FVAP): Constituye la variable de perturbación principal en el lazo. El tiro (TIRO): depresión medida en la cámara de combustión. Determina las condiciones de circulación de los gases calientes en el GV. Esta variable constituye una perturbación secundaria, pues sus variaciones actúan sobre la producción de vapor. Se mide en kPa. El flujo de bagazo suministrado al horno (BAG): variable manipulada. Se mide indirectamente a través de las rpm (revoluciones por minuto) de los alimentadores. El porciento de fibra en el bagazo y su porciento de humedad, constituyen perturbaciones secundarias. Se mide en kg/s. Aunque puede ser medido utilizando sensores capacitivos que midan el nivel en el conducto de alimentación, considerando las variaciones de humedad y características de la caña procesada y entonces se mide en m 3 /s. El flujo de agua de alimentación (FAALS): variable de perturbación secundaria, sus variaciones en cantidad y temperatura influyen en la producción de vapor y por lo tanto en la presión que alcanza el domo. El flujo de aire suministrado al horno (AIRE): variable controlada. Una inadecuada relación de aire/combustible determina una mala combustión o\nenfriamiento de las tuberías del GV y de su estructura, lo que provoca caídas de\npresión y pérdidas en la eficiencia de la combustión.\nEl % de oxígeno en los gases de salida del horno (% O 2 ): El conocimiento del\nvalor de esta variable indica cuan eficiente está ocurriendo la combustión en el\nhorno. Se mide en %.\nAunque el GV está diseñado para quemar dos tipos de combustibles bagazo y crudo\n(“fuel oil”) este último no se considera en el trabajo para el control de la presión, pues\nen los centrales azucareros se trata por todo lo posible de realizar la zafra sólo con el\nconsumo del bagazo producido y almacenado, ahorrando así el crudo para utilizarlo en\notras actividades de la economía del país.\nPara mantener las condiciones de presión en el domo dentro de los parámetros\nestablecidos se actúa sobre la cantidad de bagazo a introducir en el horno y sobre el\nflujo de aire a suministrar al horno. La cantidad de bagazo y de aire a suministrar\ndepende del valor de la presión en el domo (variable controlada) y del contenido de\noxigeno presente en los gases de escape de la combustión. Cuando la presión en el\ndomo se encuentra por debajo de sus valores nominales de operación se aumenta el\nsuministro de bagazo al horno y a su vez también se incrementa la cantidad de aire. El\nincremento de la cantidad de aire depende del % de oxigeno detectado por el\nanalizador de gases instalado en la chimenea. Si este porciento está por encima de la\ncantidad de aire requerida para alcanzar la presión preestablecida, entonces se\nprocede a disminuir la cantidad de aire a suministrar y si está por debajo se realiza la\noperación contraria. Cuando la presión en el domo se encuentra por encima de sus\nvalores nominales de operación se procede a realizar un tratamiento inverso al\n2.6.2. Regulación de la relación aire/combustible.\nEl flujo de bagazo a suministrar al horno depende de la presión que se necesite\nmantener en el domo, sin embargo, la combustión del bagazo depende de la cantidad\nde aire que se suministre, de aquí que la importancia de la relación de aire/combustible.\nTeóricamente se determina la cantidad necesaria de aire para quemar todo el bagazo\nintroducido en el horno, no obstante, no se puede suministrar exactamente esa\ncantidad, ya que existen pérdidas por mala combustión (inquemados), por lo que al aire que teóricamente se necesita suministrar hay que añadirle una cantidad complementaria (exceso) para obtener una buena combustión. Este aire en exceso depende de varios factores, entre los que se destacan, las características constructivas del GV y las características del bagazo.\n2.6.3. Lazo de regulación del tiro.\nLa caída de presión de los gases en los conductos de los GV modernos es tan grande que el tiro natural de la chimenea no es suficiente para impulsarlos a través de toda la superficie del GV. Por este motivo los gases son extraídos por un ventilador denominado ventilador de tiro inducido (VTI), situado a la salida del generador. Por otra parte, al GV se le suministra aire a sobrepresión para la combustión, esto se lleva a cabo por medio de otro ventilador denominado ventilador de tiro forzado (VTF). La depresión producida por el VTI y la presión producida por el VTF se ajustan entre si, de tal manera, que en los conductos de aire y gases del GV exista la distribución de presión deseada. La cual, de acuerdo a su diseño debe ser una depresión constante de 0,029 kPa en el tercio superior del hogar. Esta depresión impide la salida de las llamas fuera del horno y conserva a las mismas en el centro del hogar sin que por esto penetre demasiado aire. El regulador de tiro es el encargado de mantener esta depresión ante variaciones del flujo de gases, la que puede ser provocada por variaciones en los flujos de aire y combustible. Dentro de este lazo, el TIRO constituye la variable controlada, la variación de la relación aire/combustible y las variaciones de la humedad del bagazo constituyen las perturbaciones fundamentales entre otras como la variedad de la caña, el tiempo de corte en el suelo, etc. Por otra parte la apertura y cierre de las compuestas del VTI constituyen las acciones de la variable manipulada (en algunos GV existen variadores de velocidad en el ventilador de tiro forzado, esto sea ido incrementando en la actualidad). En la práctica se ha comprobado que una de las variables que presenta mayores dificultades para su control efectivo en un GV de un central azucarero es el nivel en el domo. Se han utilizado diferentes estrategias de control convencional y dispositivos (controladores) y los que mejores resultados han dado en Cuba son los controladores\nSmar CD 600. A pesar de ello no se han obtenido los resultados esperados, como se vio en el estado del arte en muchos países productores de azúcar dado por las variaciones de la presión en los colectores de vapor en el caso de múltiples GV o por la demanda variable del vapor de acuerdo a los requerimientos del proceso, esto ha hecho que en general se pase el lazo a manual y los operadores más experimentados se encarguen de su regulación, ello implica la necesidad de utilizar otras estrategias de control que puede ser las de control avanzado.\nCAPÍTULO III. Diseño de un controlador difuso para la regulación del nivel de agua en el domo de un generador de vapor “Reto GV-45-18”.\nLos GV “Reto GV-45-18” son muy difíciles de controlar debido al complejo comportamiento dinámico que presentan. Para lograr un control efectivo de estos equipos resulta necesario disponer de controladores muy bien ajustados. En la mayoría de los generadores de vapor los controladores que se utilizan son del tipo PID, los cuales presentan tres parámetros de ajuste: la ganancia (Kc) o su reciproco la banda proporcional (% BP), el tiempo de acción integral (T i ), el tiempo de acción derivativa (T d ). Para la obtención del valor de cada parámetro, donde se logre el comportamiento más adecuado del proceso es necesario, en un número elevado de casos, el conocimiento del modelo del mismo, pero a veces ni con este modelo se logra la calidad del control pues existen tantas perturbaciones y elementos que inciden en la dinámica del comportamiento que los métodos convencionales suelen no ser efectivos. En un generador de vapor las variables fundamentales que intervienen en la producción de vapor son: nivel de agua en el domo, presión de vapor en el domo, relación aire/combustible, tiro en el horno, temperatura del agua de alimentación y temperatura del vapor. Todas estas variables presentan comportamientos dinámicos complejos (Sintas, 1995). En esta tesis solo se aborda el diseño de los sistemas de control de nivel de agua y de presión en el domo superior del generador de vapor, que son los sistemas de control fundamentales de un generador de vapor y que normalmente existen en los generadores de vapor de los diferentes centrales azucareros del país. Del sistema de control de nivel se realiza el diseño del controlador difuso, la simulación y la descripción de su implementación mediante un autómata programable, mientras que del sistema de control de la presión solo se presentan los parámetros del controlador difuso diseñado.\n3.2 Lazo de control de nivel del domo de un generador de vapor “Reto GV-18- 45” utilizado actualmente en los centrales azucareros.\nLa regulación automática de la alimentación de agua al domo de un generador de vapor trata de mantener el balance de materiales entre el vapor demandado (que se extrae) y el agua que se alimenta. La variable que caracteriza tal equilibrio es el nivel del agua en el domo (Angari, 1992).\nLas principales perturbaciones que actúan sobre el nivel son:\nVariaciones en la extracción del vapor por variaciones en la carga;\nVariaciones del flujo de agua de alimentación;\nVariaciones en la temperatura del flujo de agua de alimentación.\n3.2.1 Características transitorias del nivel de agua en el domo:\nEn la Figura 3.1 se presenta un diagrama que muestra los flujos de entrada y salida del domo de un generador de vapor.\nFigura 3.1 Diagrama de flujos del domo de un GV\nEn la Figura 3.2 se muestra la respuesta transitoria del proceso de variación de nivel de agua en el domo de un generador de vapor frente a una variación tipo escalón en el\n(fenómeno de contracción de las burbujas). Al\nanalizar la variación del nivel de agua en el tiempo se observa que inicialmente el nivel varía en un sentido que no se corresponde con el signo de la perturbación. Esto se debe a que el aumento del flujo de agua fría origina: disminución de la T o (temperatura) de toda la mezcla agua/vapor, reducción de las burbujas de vapor y disminución del volumen de vapor en el domo y en el sistema de circulación.\nflujo de agua de alimentación\nFigura 3.2a. Respuesta transitoria del nivel de agua en el domo frente a un paso positivo en el flujo de agua de alimentación. Donde 1 es el nivel final, 2 la respuesta ideal y 3 respuesta del nivel por disminución de las burbujas.\nEn la figura 3.2 b se muestra la respuesta transitoria del proceso de variación de nivel de agua en el domo de un generador de vapor frente a una variación tipo escalón en el\nen el flujo de vapor\n(fenómeno de dilatación de las burbujas).\nFigura 3.2b. Respuesta transitoria del nivel ante un paso unitario positivo en el flujo de vapor. Donde 4 es la respuesta final del nivel; 5 es la respuesta ideal en condiciones normales y 6 el valor del nivel por la disminución de la presión y por tanto de la T0 de ebullición.\nInicialmente el nivel se eleva, lo cual se debe a que al aumentar el consumo de vapor, disminuye la presión en el domo con el consiguiente aumento del volumen específico\ndel vapor en la mezcla líquido/vapor y la disminución de la T 0 de ebullición del agua\nen el circuito de circulación. Con la disminución de la T 0 debido al calor acumulado en el sistema se produce una generación de vapor complementaria con el consiguiente aumento del contenido de vapor. El aumento del volumen de vapor en el circuito de circulación, debido al aumento del contenido de vapor y del volumen específico origina un aumento del nivel en el domo.\nAl aumentar la presión de vapor en el GV, aumenta la T 0 de ebullición y parte del calor del sistema se utiliza en el calentamiento adicional del agua hasta la ebullición, por tanto disminuye la formación de vapor, el contenido de vapor en el circuito y el volumen específico del vapor, todo lo cual conduce a la disminución del volumen.\nEn la práctica como la variable que se manipula es el flujo de agua de alimentación, es difícil que esta provoque cambios bruscos en el nivel del domo, pese a que no siempre su temperatura es controlada, pasando a ser la demanda de vapor la principal perturbación y la que genera el llamado nivel falso en el domo. La ventaja que tiene el flujo de vapor como variable de perturbación es que puede ser medida, dando la posibilidad de la utilización del “feedforward” o control anticipatorio, para que el control actúe en la planta antes de que se aleje el proceso de la referencia deseada, pero el mismo presenta algunas situaciones para las que no se puede utilizar este tipo de control, entre otras se pueden mencionar las siguientes:\nCuando el orden de la función transferencial del proceso es mayor que el orden de la función transferencial de la perturbación. En esta situación la función de transferencia del controlador es físicamente irrealizable. Cuando el retardo de tiempo de la planta es mayor que el retardo de tiempo de la perturbación, en este caso tampoco se puede implementar físicamente la función transferencial del controlador. Otra situación es que existe la posibilidad que la función de transferencia del controlador “feedforward” sea inestable, esto sucede cuando el proceso tiene un cero de fase no mínima.\nComo en mucho de los sistemas se desconoce la función transferencial del domo, el control “feedforward” se utiliza para el control de nivel en el domo con dos variables flujo de vapor y nivel en el domo, pero puede suceder que se coincida con algunas de los limitaciones de esta forma de control y se desconozca, por eso este método está limitado para determinadas condiciones de generación de vapor y en general para GV grandes no resuelve el problema del control de nivel. Ante esta situación se recurre al control “feedback” (retroalimentado) que puede corregir el efecto de perturbaciones no medidas sobre la respuesta de la planta a lazo cerrado. (Flores, 2002) La combinación del control “feedforward” con el control “feedback” es lo que más se utiliza en los GV que consumen bagazo como combustible (para control de nivel de agua en el domo) que equivale a un control con tres señales. Ver Figura 3.3\nFigura 3.3. Control de nivel en el domo con tres señales\nEn la actualidad, el control del nivel de agua en el domo de un generador de vapor “Reto GV-18-45” se realiza mediante el sistema de control con tres señales (flujo de agua de alimentación Gaa(t), flujo de vapor Gv(t) y nivel en el domo HD(t) (variable principal)). En la figura 3.4 se ofrece un diagrama de bloques del sistema de control del nivel de agua en el domo de un GV con tres señales (Bychkó, Et Al; 1988).\nEn (Pavón, 1989) se ofrece un modelo matemático de la variación del nivel de agua en el domo de un GV, el cual se obtuvo a través de las ecuaciones de balance de masa de las variables que intervienen en dicho proceso, el mismo se validó en el CAI “Manuel Martínez Prieto” con lo que se completan los parámetros de la figura 3.4. Pero para llegar a resultados satisfactorios se realizan una serie de aproximaciones y no se considera el carácter estocástico que presentan algunas de dichas variables. En este trabajo también se obtiene un modelo matemático de la variación de la presión en el domo de un GV, representado mediante una ecuación en diferencias.\nFigura 3.4. Diagrama de bloques del sistema de control del nivel de agua en el domo de un GV con tres señales.\nComo es conocido, el procedimiento de obtención del modelo matemático de procesos\nindustriales complejos, como los que tienen lugar en los generadores de vapor resulta\nalgo agotador y en muchas ocasiones no se llega a resultados satisfactorios. En estos\ncasos, el ajuste de los parámetros de los controladores convencionales se realiza\nmediante el método de prueba y error a partir de un ajuste teórico, el cual en la mayoría\nde las veces no se garantiza un control efectivo del proceso.\nEn el caso del generador de vapor “Reto GV-45-18” el ajuste de los parámetros de\nsistema de control de nivel se realiza primero por el método de “Routh- Hourwitz” para\nobtener un valor previo con el ajuste por uso de la tabla de “Ziegler & Nichols” y\ndespués por el método de prueba de error, lo que implica que el sistema de control no\nfuncione de forma adecuada y que por ende en muchas oportunidades los operadores\ndesconecten el controlador y controlen dicha variable de forma manual, basados en sus\nexperiencias y conocimientos. Esto implica, que el control de esta importante variable\nsea impreciso y requiere mucha atención si está en manual y en el caso de que se\nmantenga en automático la diferencia con la referencia puede aumentar y más con la aparición de las perturbaciones.\nEsto fundamenta la necesidad de utilizar otras estrategias de control, por ejemplo las inteligentes, para lograr un control automático preciso del nivel del agua en el domo, que libere al hombre de esta molesta tarea y que además posibilite aprovechar eficientemente los recursos energéticos disponibles.\nEntre las estrategias de control inteligente a utilizar, las basadas en la lógica difusa son las que muestran las mayores posibilidades de éxito, ya que se cuenta con la experiencia de los operadores, lo que conlleva a poder obtener las reglas que posibiliten controlar el proceso bajo estudio con calidad.\nPara poder diseñar un sistema de control difuso resulta necesario analizar todas las decisiones que toma un operador para controlar un determinado proceso, lo cual depende de su experiencia e intuición. Luego se definen las variables de entrada y salida del proceso, así como su gama de variación. Todas estas variables se subdividen en un número finito de conjuntos, analizándose el grado de pertenencia de las variables a cada conjunto.\nNo se ha visto en la bibliografía consultada la utilización de control inteligente para los GV que utilizan bagazo como combustible\n3.3. Identificación de las variables de entrada y salida del sistema de control de nivel en el domo de un GV.\nPara el diseño de un sistema de control difuso de un proceso se debe hacer una descripción completa del mismo, considerando tanto la parte difusa como la parte no- difusa del controlador, haciendo especial énfasis en las entradas, salidas y algoritmos que serán tratados. Características de los Controladores Difusos (Sur, Omron, 1997):\nSon bastante Intuitivos: La posibilidad de usar expresiones con imprecisión genera modelos intuitivos. Tolerancia al Ruido: En general, como una salida depende de varias reglas no\nverá muy afectada si se produce una perturbación (ruido).\nEstabilidad: Son sistemas robustos.\nEn caso de caída del sistema ésta se produce lentamente, dando tiempo a tomar Medidas de seguridad para evitar daños en el sistema. Pueden alcanzar rápidamente la estabilidad en etapas transitorias.\nNo necesita un modelo matemático preciso del sistema a controlar. Permiten controlar sistemas que son imposibles de controlar con los sistemas de control clásicos. Permiten gran Precisión: Similar a los sistemas no difusos.\nTratando de buscar una analogía del control difuso con los controladores PID se pueden ver los FPID (controladores difusos PID) Una versión más genérica del esquema de regulador podría incluir tres funciones del error: integral o suma del error (SE), error (E) y cambio en el error (CE):\nTomar un control con entradas E (error) y CE (cambio en el error) sería equivalente a un PD, en el cual la acción derivativa ayuda a predecir el error y la proporcional derivativa mejora la estabilidad de lazo cerrado. Esta acción derivativa puede ser sensible al ruido en la medición o a variaciones abruptas en la referencia, (Jantzen, Jan: 2002) estas situaciones quedan resueltas en el caso de la medición de nivel de agua en el domo del GV, mejor aún si se combinan el E (error) y la variación de la medición para evitar los problemas de cambios abruptos en la referencia. Los de ruidos en la medición se evitan con las columnas ubicadas en las tomas de presión. Se desea eliminar el error de estado estacionario pero eso se puede lograr con las acciones anteriores y procesos que tengan integración pura, ya que se plantea que es bastante difícil llevar a las reglas la acción integral, y también existe el problema del crecimiento de la integral con aperturas de válvulas, debido a que estas tienen un límite de saturación y la integral puede seguir creciendo, si el error cambia de signo el cambio de la integral se hace muy lento produciendo grande picos en el sistema. (Jantzen, Jan: 2002) En el caso del sistema de control de nivel en el domo del GV las variables de entradas al controlador, pueden dividirse en: variables que se obtienen a través de los sensores/transmisores instalados en el proceso como es el flujo de vapor (FVAP), el flujo de agua de alimentación (FAAL) y el nivel de agua en el domo (NIVEL), así como, variables que se obtiene mediante tratamientos matemáticos (estimación) entre\nlas que se encuentran, la variación de nivel (CNIVEL), el error de nivel (ENIVEL) y la\nvariación del error de nivel (CENIVEL).\nIgualmente se deben definir las variables de salida del controlador. En el proceso\nobjeto de estudio se tiene solamente una variable, que es eléctrica y controla la\nválvula de entrada del agua de alimentación al domo del generador de vapor\n(FAALS). En la Figura 3.5 se ofrece un diagrama que muestra las variables de\nentradas y salidas del controlador de nivel de agua en el domo superior de un\nFigura 3.5. Variables de entrada y salida del controlador de nivel de agua en el domo superior del Generador de Vapor.\nDespués de haber obtenido las posibles variables de entradas y salidas, del\ncontrolador se debe hacer una descomposición funcional del sistema, que posibilite\nidentificar un subsistema que pueda ser modelado independientemente. Con esto se\npretende obtener un modelo que represente al controlador difuso y que este se\nrepresente con menos dificultades, garantizando que se cumplan los requerimientos\nque exige el proceso, tales como: que el nivel en el domo se encuentre entre los\nlímites de [- 50 mm; + 50 mm] alrededor del punto de operación y que las fluctuaciones de la variable NIVEL no perjudiquen el buen comportamiento del procedimiento de generación de vapor. Entre las diferentes variables de entrada que se definieron solo se escogieron las variables ENIVEL y CNIVEL. La variable ENIVEL se tiene en cuenta en la mayoría de los controladores a diseñar, ya que a través de ella se manifiesta cualquier alteración que sufra el sistema, debido a cambios en una variable de perturbación, y/o cambios en la referencia. La variable CNIVEL fue escogida debido a que a partir de una simple operación matemática de una variable medida con anterioridad (la derivada de la variable NIVEL), se pueden corregir las variaciones que se originan en el comportamiento dinámico del proceso objeto de estudio dado por los cambios bruscos en una variable de perturbación, como puede ser por ejemplo la variable flujo de vapor (FVAP). Si la relación de variables escogidas de entradas y salidas del controlador, no posibilita obtener un comportamiento estable del sistema, se realiza una nueva elección de variables, pudiéndose escoger como variables de entrada el FVAP o el CENIVEL.\n3.3.2 Definición del universo de variación de las variables de entrada y salida del controlador\nPara llevar a cabo este paso fue necesario primeramente analizar la posible gama de variación de las variables de salida de los sensores, junto a la gama de variación de la variable de control que gobierna la válvula de agua de alimentación al domo, así como, las especificaciones del sistema de control de nivel del agua en el domo. Para una gama muy pequeña de valores del universo de variación, regularmente ocurre que muchos de los valores de las variables tratadas quedan fuera de escala, lo que conlleva a un resultado de la variable indeseado. De forma contraria, si el universo de variación es muy grande trae consigo que para poder abarcarlo completamente, sin necesidad de aumentar el número de funciones de pertenencia, sería necesario realizar un ensanchamiento de los conjuntos que limitan el universo, tanto del extremo izquierdo como del extremo derecho, creando una zona donde un cambio en las variables de entradas no provoquen cambio alguno en la variable de salida. Esta\nacción pudiese ser correcta si se tuviera un proceso donde la variable manipulada\ntendería a saturarse, de otra forma no.\nConsiderando las especificaciones de funcionamiento del sistema de control de\nreferencia se tiene que el sensor utilizado para medir las variaciones del nivel en el\ndomo presenta una gama de salida de 0V a 10 V, cuando el nivel varía en una gama\nde hasta 100 mm, es decir, entre [- 50 mm; + 50 mm] alrededor del valor referencia del\nnivel (RNIVEL). Este valor de referencia se introduce en el sistema de control a\ntravés de una fuente de voltaje. Dicha fuente entrega un valor de 0V cuando el valor\nde referencia es mínimo y 10V cuando el valor de referencia es máximo. De esta\nforma ha quedado definido el universo de la variación de la variable ENIVEL.\nCuando se definió el universo de variación de la variable CNIVEL fue ajustado un\ncontrolador con la variable ENIVEL solamente como entrada (ver Figura 3.6). El\nmismo no se correspondía a plenitud con la respuesta deseada, ya que oscilaba\nmucho alrededor del valor de referencia (ver Figura 3.7), pero servía para cumplir el\nobjetivo planteado, que no era más que observar cual era la posible gama de variación\nde la variable CNIVEL. De aquí se tomo la decisión que a la variable CNIVEL se le\npodía asignar como valor más pequeño de variación, -10 y como máximo 10.\nFigura 3.6. Lazo de regulación de nivel de agua en el domo de un Generador de Vapor Reto GV-45-18 utilizando como entrada del controlador difuso la señal “ENIVEL”.\nFigura 3.7. Simulación del lazo de regulación de NIVEL en el domo del GV, mediante la utilización de un regulador difuso con una sola variable de entrada “ENIVEL”.\nPara hallar el universo de variación de la variable de salida, también fue necesario\ntener mucho cuidado, de modo que los problemas ocurren cuando dicho universo es\nconsiderado muy grande, es decir, uno o ambos límites se encuentran muy alejados\nde los valores de máxima pertenencia de las funciones extremos. El problema se\norigina a la hora de “desdifusoficar” la viable de salida. Para una función de\npertenencia desproporcionadamente grande, se tiene que la misma aportará por\ncompleto su centro de masa cuando se pretenda hallar el centroide de la región\nanalizada. Por otro lado, cuando se trata con funciones de tipo Solitario se debe cuidar\nde que el posicionamiento de las funciones extremos no sea exagerado, ya que puede\nocurrir el mismo efecto. (Fuzzy Logic, Education Program 2.0, 1996).\nAl parametrizar la variable de salida del controlador, se escogió un universo de\nvariación entre [0 ,10], es decir el valor de 0 para cuando la válvula se encuentra\ncompletamente cerrada y 10 para cuando la válvula se encuentra completamente abierta. Estos dos valores se corresponden físicamente con los valores extremos de la gama de variación de la variable de control (salida) para la válvula (de 0V a 10V), que será tomada a la hora de normalizarla entre -5 y 5 para la gama de variación de la misma. Teniendo las gamas de variaciones de las variables de entrada y salida del controlador, se procede a normalizarlos entre [-1; 1]. Esto trae consigo una mayor comodidad y un ahorro de tiempo en el trabajo con las matrices de relación de cada regla, cuando se obtiene la matriz general del controlador y por otro lado no se perjudica el comportamiento del sistema desarrollado, debido a que la multiplicación por 0,1 de las variables de entrada ENIVEL, CNIVEL y de la variable de salida FAALS por 10, se realiza en el mismo equipo (autómata programable).\nSe realizó el diseño del controlador considerando todas las funciones de pertenencias que ofrece el software “FuzzyControl ++V5.0”, es decir, siete funciones para cada una de las variables de entrada y la variable de salida, obteniéndose buenos resultados (ver Figura 3.8), aunque ante algunos valores de entrada el sistema de control tendía a la inestabilidad, debido a que muchas reglas eran ejecutadas para pequeños cambios en las variables de entrada. De aquí que a la hora de “desdifusoficar” la variable de salida, la misma experimentaba cambios bruscos.\nFigura 3.8. Control de nivel con controlador difuso con motor de inferencia tipo Sugeno, con una sola señal y 7 funciones de pertenencia en la variable de entrada.\nEn diseños posteriores fueron asignadas cinco funciones de pertenencia a la variable\nENIVEL. Esto se debe a que la primera variable mencionada es la que rige el\ncomportamiento del proceso, por lo que la distribución de funciones a lo largo del\nuniverso, debe ser más concentrada en una misma gama de valores, la cual será\nabarcada completamente. Mientras que la variable CNIVEL puede presentar una\ndistribución menos concentrada, puesto que la información que brinda la misma, es\ncontemplada en las consecuencias de las reglas solamente cuando se producen\ncambios bruscos en el proceso. La disminución de los conjuntos difusos llevada a\ncabo trae consigo el ahorro de tiempo y de memoria a utilizar, de modo que a mayor\ncantidad de funciones de pertenencia, mayor cantidad de reglas a manipular y por\nende mayor cantidad de tiempo y memoria consumidos.\nCon respecto a la cantidad de funciones de pertenencia que contiene el universo de\nvariación de la variable de salida, se mantuvo en siete. Esto se hizo con el fin de\ngarantizar una mayor exactitud a la hora de ofrecer un resultado determinístico,\npuesto que si tuviera un menor número de funciones de pertenencia habría que\nespaciarlas más para garantizar que el centro de masa calculado, para un juego de\nvalores de entrada dado, no estuviera corrido y a la vez ofreciera como resultado un conjunto de salida que no fuera el correcto. Después de definir el número de funciones de pertenencia de cada dominio, tanto de entrada como de salida, se realizó la ubicación de estas funciones en dichos universos. La ubicación referida brinda el grado de solapamiento de dos funciones adyacentes. Cuando se vayan a solapar dos funciones, se debe tener en cuenta que, para un juego de valores de las variables de entrada no sean ejecutadas una cantidad de reglas, tal que, algunas no se correspondan con las condiciones en que se encuentra el proceso en ese momento. Debido a esto es que se siguió la siguiente metodología para la ubicación de las funciones de pertenencia dentro de los universos de variación de cada variable (Fuzzy Logic, Education Program 2.0, 1996) (Jiménez, et al; 2005):\nTodos los puntos del universo deben pertenecer al dominio de al menos una función (Figura 3.9). Esto es porque se está trabajando con universos de variables continuas, donde las mismas pueden tomar cualquier valor dentro de los universos mencionados y si toma un valor que no pertenece a ningún conjunto, como el punto (x’), entonces no se pondrá de manifiesto ninguna regla, por lo que el valor de la variable de salida no sufrirá cambio alguno ante variaciones en esas entradas.\nno pertenece al dominio de ninguna función de\nDos funciones o más no deben tener el mismo punto correspondiente a la máxima pertenencia (x’), puesto que no se sabría para dicho punto cual sería el conjunto al que le corresponde la máxima pertenencia (Ver Figura 3.9). En el solapamiento de dos funciones, la suma de los grados de pertenencia debe ser menor o igual a uno (Ver Figura 3.11). Es decir, al solaparse los conjuntos A1 y A2 de la forma que se muestra en la figura, el punto x’ presenta un grado de pertenencia total mayor que uno, lo cual no debe ocurrir.\nFigura 3.10. Punto x’, el cual representa el valor máximo de pertenencia de dos funciones adyacentes.\nFigura 3.11. Punto x’, representa a la suma de los grados de pertenencia mayor que 1.\nSumándole a lo antes mencionado los criterios de que el razón de solapamiento (la forma de cálculo se muestra a continuación. Figura 3.12) debe estar entre 0,2 y 0,6 y que el punto de mayor pertenencia del área solapada debe estar entre 0,3 y 0,7 es que se conformó la distribución de las funciones de pertenencia dentro de cada universo de las variables de entrada (Fuzzy Logic, Education Program 2.0, 1996).\nFigura 3.12. Representación gráfica de los valores que intervienen en el cálculo de la razón de solapamiento.\nForma de cálculo de la razón de solapamiento:\na - extensión de cálculo de la razón de solapamiento;\nb - extensión del área total de las funciones adyacentes; RS - razón de solapamiento.\nEn el diseño del presente controlador se consideró que la razón de solapamiento estuviera alrededor de 0,33 y el punto de mayor pertenencia del área solapada fuera igual a 0,5. Con relación a las funciones de la variable de salida no se siguieron los criterios de solapamiento expresados con anterioridad, puesto que se trabajó con funciones de\npertenencia de tipo Solitario. Esto se debe a que el trabajo de “desdifusoficación” con\neste tipo de función es mucho más cómodo, ahorra memoria e incrementa la velocidad de procesamiento. Además el “software” de que se dispone para realizar el controlador de forma práctica, el FuzzyControl ++V5, utiliza este tipo de función para representar al universo de las variables de salida (User Manual FuzzyControl ++ V5, Siemens\nPara el diseño del controlador se introduce una forma estándar de representación de las variables de entrada de los conjuntos difusos, para que a partir de las reglas básicas facilitar el cálculo de la inferencia. Dicha forma se basa en las funciones triangulares de pertenencia. Otras opciones de selección hubiesen sido las funciones de pertenencia de tipo campana o las de tipo Gauss, pero el trabajo con las mismas trae aparejado que se incrementa la complejidad de los cálculos a la hora de “desdifusoficar” el valor determinístico de las variables de entrada. Por otra parte la mayoría de los suministradores de paquetes de “software”, así como, de “hardware” para el trabajo con lógica difusa no utilizan estos tipos de funciones de pertenencia en sus productos (Fuzzy Logic 1996; SYSMAC C200H-FZ001 Omron, 1998; User Manual FuzzyControl ++ V5 Siemens, 2003). Las funciones de pertenencia de tipo Triangular pueden aproximarse a funciones de tipo Solitario, dependiendo esto solamente de la ubicación dentro del universo de la variable analizada y de la membresía que tenga dicha función. Esta aproximación se lleva a cabo debido a las ventajas que reporta el trabajo con funciones de tipo Solitario como variable de salida en el caso de FuzzyControl ++ V5 de Siemens, la funciones solitario son las que vienen definidas. (User Manual FuzzyControl ++ V5, Siemens 2003). (Ver Figuras 3.13, 3.14 y 3.15).\nFigura 3.13. Universo de variación de la variable de entrada ENIVEL.\nFigura 3.14. Universo de variación de la variable de entrada CNIVEL.\nFigura 3.15. Universo de variación de la variable de salida FAALS.\nEl desarrollo de este paso se basó en tres elementos fundamentales:\nIntercambio con los operadores del proceso Entrevista con los expertos del proceso.\nEl uso de herramientas de control existentes que describen el comportamiento del modelo.\nDebido a la complejidad dinámica que presenta el proceso objeto de estudio se trató de codificar la mayor cantidad de variantes posibles dentro de las reglas de decisión, pero siempre teniendo presente opción más adecuada para el controlador (Chiueh et. al, 1992). Primeramente fueron valoradas todas las posibles combinaciones expresadas por los operadores a la hora de controlar el GV, basados en la variable de entrada ENIVEL. Cuando fue proyectado el controlador ya con dos variables de entrada, se hizo necesaria la inclusión de otras variables que no habían sido consideradas por los operadores, debido a que ellos no tenían conocimiento del comportamiento de la variable de entrada CNIVEL que es la derivada de la medición del nivel. De este análisis fueron obtenidas once reglas de control, con las cuales se diseñó el controlador, obteniéndose muy buenos resultados. A partir de este paso se trató de buscar el mejor controlador entre los obtenidos procurando que se controlara el proceso con la misma cantidad de reglas. En la Figura 3.16 se representa el comportamiento del controlador difuso diseñado, pero con nueve reglas de inferencia, de donde se puede observar que la reducción de reglas no distorsiona el comportamiento del mismo. El nivel sube a 7mm porque se tomó una constante de tiempo de la válvula de 5 seg. para ver el efecto negativo de\neste valor. Así se fue probando una a una con cada regla, se eliminaba la misma del controlador y se observaba que consecuencia traía consigo esto. Si la eliminación de una regla perjudica la acción de control, la misma se reincorpora al controlador, pero si no es así, esta queda eliminada. De esta forma se logra que el controlador funcione con la misma efectividad, pero con menos reglas a ejecutar. Basado en este procedimiento se obtuvieron siete reglas de control. Las que se muestran a continuación.\n1. if ENIVEL\nis (PequePos) then FAALS is (MediaPos);\nis (PequeNeg) then FAALS is (MediaNeg);\nis (Cero) and CNIVEL is (Negativo) then FAALS is (PequeP);\nis (Cero) and CNIVEL is (Positivo) then FAALS is (PequeN);\nis (Cero) and CNIVEL is (Cero) then FAALS is (Cero);\nis (GrandePos) then FAALS is (GrandePos);\nis (GrandeNeg) then FAALS is (GrandeNeg).\nLas reglas de ENIVEL para GrandePos, GrandeNeg, PequePos y PequeNeg. con CNIVEL para Cero, fueron eliminadas porque no aportaban cambios al sistema ya que son redundantes por estar contempladas con las mismas en ENIVEL solo sin CNIVEL. El método de inferencia utilizado para el diseño del controlador difuso fue el de Sugeno (Chiueh T, et. al, 1992). utilizándose:\nPara las operaciones “and” (relaciona las variables que componen los antecedentes entre si) el operador MIN; Para las operaciones de implicación (relaciona los antecedentes con las consecuencias dentro de una misma regla) el operador PROD, para garantizar que un pequeño cambio en el conjunto de las variables de entrada produzca un cambio perceptible en el conjunto de las variables de salida (Chiueh T, et. al,\nPara las operaciones de unión (relaciona todas las reglas de inferencia) dicho método plantea que se debe trabajar con todas las funciones de pertenencia que están enmarcadas en el universo de variación de la variable de salida, esto quiere decir que este paso se obvia en el método de inferencia de Sugeno (Chiueh T, et. al, 1992).\nFigura 3.16 Control de nivel con una sola señal ENIVEL y constante de la válvula de control de 5 s.\n3.3.5 Selección del método de “desdifusoficación”\nSe seleccionó el método de Ponderación del Promedio trabajando con funciones de\npertenencia del tipo Solitario, debido a que los requerimientos de memoria son bajos y\nde velocidad de procesamiento muy elevada, teniendo en su contra solamente alguna\nfluctuaciones que puede presentar la salida alrededor del punto de referencia.\nDe esta forma se concluye el diseño del controlador difuso requerido para regular el\nnivel del agua en el domo del Generador de Vapor objeto de estudio.\n3.4 Determinación de la relación difusa general cuantitativa del controlador.\nEste algoritmo es utilizado cuando se trabaja con programas no especializados en el\ndiseño de controladores difusos, como en el caso del Delphi, Visual C, etc. De esta\nforma, es necesario programar todas las etapas del diseño del controlador, ya que\nellos no presentan bloques específicos para ejecutar las funciones de esta clase de\ncontroladores. Para ejemplificarlo será utilizado el mismo controlador diseñado,\naplicando el método de inferencia de Mandani por ser el más conocido y estudiado y\npor la forma en que pone la salida por conjuntos difusos (Lazzari, et. al.; 2008).\nEl método de inferencia de Mandani tiene como principal diferencia con respecto al\nmétodo de Sugeno, que la operación de unión entre todos los resultados de las\ndiferentes reglas de control si se realiza, y para ello se ofrece el operador MAX.\nTodas las demás operaciones, incluyendo la de desdifusoficación, se mantienen con\nlos mismos operadores, por lo que el resultado de este algoritmo se asemeja al\nresultado obtenido mediante la utilización del método de Sugeno. (Lazzari, et. al.;\nEl grado de pertenencia de un valor concerniente a cualquiera de las variables que\nestán presentes en una regla de control está denominado por la función de\npertenencia μ(x), el cual varía entre [0, 1]. Dicho grado se asigna siguiendo la partición\nllevada a cabo del universo de funciones de pertenencia del tipo Triangular. Esto se\nhace con el fin de definir el significado de los conjuntos difusos para cada valor de los\nA continuación se muestran las relaciones de pertenencia de los valores\ncorrespondientes a cada variable y a cada conjunto difuso adecuado a las mismas. A\npartir de aquí, se establecen las siguientes relaciones difusas, las cuales se\ndeterminaron de las reglas de control antes mencionadas:\n1. μ MediaPos (FAALS) μ PequePos (ENIVEL);\n2. μ MediaNeg (FAALS)\n3. μ PequePos (FAALS) μ Cero (ENIVEL)\n4. μ PequeNeg (FAALS) μ Cero (ENIVEL)\n5. μ Cero (FAALS) μ Cero (ENIVEL) μ Cero (CNIVEL);\n6. μ GrandePos (FAALS) μ GrandePos (ENIVEL);\n7. μ GrandeNeg (FAALS) μ GrandeNeg (ENIVEL).\nDespués de establecidas las relaciones difusas y como estas tienen un carácter\ncualitativo, la siguiente operación traería consigo la obtención de una expresión que\ncuantifique a estas en forma de producto cartesiano (Padrón P., 1988).\nx - número de relación;\ny - conjunto difuso al que pertenecen los antecedentes (variables de entrada ENIVEL\nz - conjunto difuso al que pertenecen las consecuencias (variables de salida FAALS). Un ejemplo de cómo obtener la matriz de relación difusa de una regla determinada se verá mediante el desarrollo de la regla #4. El tratamiento de las restantes reglas solo será planteado. Ver Figura # 3.17 Ejemplo # 1.\n( R 4)\n( PequeNeg )\n0] ENIVEL ∩\nFigura 3.17. A= Matriz de relación difusa de la regla # 4.


28 de febrero de 2019 - 15:31 (Actualizado: 04 de marzo de 2020 - 11:54)\nLos árbitros y asistentes de LaLiga se han sometido estos días a sus pruebas físicas mensuales en las instalaciones de la Real Federación Española de Fútbol en Las Rozas.\nLa última sesión sirvió para homenajear a Undiano Mallenco, quien dirá adiós al arbitraje al final de esta temporada por cumplir 45 años, y para que los árbitros salieran ante los periodistas para el VAR, aunque reconocen errores, creen que es mucho más lo que se ha ganado con el vídeoarbitraje.\n“El VAR es la novedad más grande en toda la historia de este deporte”\n“El VAR ha venido para quedarse. El resumen es claro. Hubo cincuenta errores que el año pasado se hubieran quedado ahí y que esta temporada se han subsanado. Que ha habido seis o siete errores, está claro, pero ojalá todos en nuestros trabajos tuviésemos cero errores. El VAR es la novedad más grande en toda la historia de este deporte. Es algo que tenemos asimilado porque es bueno para el fútbol, dijo Undiano Mallenco.\n“Hay un protocolo establecido por FIFA para ver cuándo el árbitro debe acudir a ver el vídeo. Nosotros nos remitimos a ese protocolo”, añadió Martínez Munuera.\n“Lo que vosotros llamáis corporativismo nosotros le decimos compañerismo”\n“El VAR solo entra en jugadas obvias, claras y manifiestas. Lo que vosotros llamáis corporativismo nosotros le decimos compañerismo”, señala Mateu Lahoz a los periodistas.\n“En cuanto haya interpretación, el VAR no puede entrar. En aquellas jugadas dudosas crearíamos mucha más polémica porque hay errores que no son claros y manifiestos por mucho que vosotros, o vuestros jefes, os digan que sí lo son”, añadió Lahoz.\n“Sabíamos que el VAR iba a generar polémica, sobre todo por el punto más controvertido, que es la línea de intervención. Si nos metemos en esa zona gris que es la interpretación, tendremos problemas, concluye Iglesias Villanueva.


Comunicado por la libertad de Rodrigo Lanza - Indymedia Barcelona\nper Compañeras y amigas de Rodrigo Lanza\t 15 des 2017\nRe: Comunicado por la libertad de Rodrigo Lanza\nper Ein?\t 15 des 2017\nPor culpa de los nacionalismos?dirás por parte del españolismo o extrema derecha española para ser más exactos o es que Rodrigo es nacionalista catalan?a ver si dejas de mentir macho...\nOye, Ein? que esto no va de nacionalismos, va de fascismos (españolistas, sí) y de antifascismos, de oprimidos y opresores. A ver si somos un poco más sensibles con la situación y no llamamos "mentiroso" a nadie en vano.\nper Rex\t 15 des 2017\nLIBERTAD para Ródrigo lanza, muerte al españolismo!!\nper tu\t 15 des 2017\nLo unico cierto es que hay un muerto.\nper para "tu"\t 17 des 2017\nMientes cuando dices que hay una "verdad única". Hay un muerto, pero también hay una persona en prisión. Y antes de esa muerte y de que esa persona entrara a prisión, más verdades afloraron y casi todas hablan de intento de agresión de una persona de ideología fascista con una navaja.


por Rafael Salomón el 24/05/2021 00:00\nAl llegar el gran Apóstol San Pablo a la ciudad de Éfeso, halló algunos discípulos que habían aceptado ya la fe cristiana y les preguntó: “¿Han recibido el Espíritu Santo al abrazar la fe?” Ellos le contestaron: “Ni siquiera hemos oído si existe el Espíritu Santo”.\nHan pasado muchos años y la respuesta sigue siendo para algunos creyentes la misma y es que el Espíritu Santo sigue siendo desconocido, poco reconocido y casi su presencia en nuestras vidas se reduce a la celebración de Pentecostés y después se olvida.\nAlgunas razones del gran desconocimiento del Espíritu Santo tal vez sean debido a la escasez de buenas publicaciones en torno a la misma divina persona o a la falta de experimentar esa fuerza única y verdadera que nos da el Espíritu consolador. El cual se vive, se siente y nos infunde la certeza, a lo mejor esa es una de las causas por la que al carecer de descripciones sea difícil de entender.\nEs la fuerza inspiradora que solo se experimenta en primera persona, aunque se trate de la tercera persona de Dios. El Espíritu Santo nos emociona, inspira y nos da creatividad.\nMe queda claro que no todos están dispuestos a desarrollar ese compromiso amoroso, enfrentar la misión de evangelizar viviendo con la fuerza del Espíritu ¿de qué serviría experimentar la fuerza renovadora si no es para proclamar con valentía el amor de Dios?\nAl servicio de nuestra Iglesia\nSon regalos y dones que se dan por amor, pero que tienen su motivo, inspirar, animar y mostrar que el Reino de Dios es posible en nuestros días y entre nosotros. Estos dones o carismas son un regalo y una responsabilidad para el servicio, ya que de poco sirve tenerlos y no compartirlos.\nLos regalos del Espíritu Santo fluyen en todas direcciones y sin duda cada uno de nosotros los hemos recibido y a lo mejor no somos conscientes de su potencial. “Dios ha preparado para los que lo aman cosas que nadie ha visto ni oído y ni siquiera pensado. Éstas son las cosas que Dios nos ha hecho conocer por medio del Espíritu, pues el Espíritu lo examina todo, hasta las cosas más profundas de Dios”. 1 Cor 2, 9-10\nLa oración nos ayudará a reconocer y a discernir los regalos que nos han sido dados sin siquiera buscarlos o merecerlos, pero una vez que los reconozcamos deberemos ponerlos al servicio de nuestra Iglesia, la cual requiere de un gran amor y de humildad, porque estos talentos no son para beneficio personal, más bien son para llevar el mensaje conforme a la Voluntad de Dios.\nFomentemos la devoción al Espíritu Santo, hablemos de la fuerza que es capaz de renovar la faz de la tierra, externemos la fuerza que tiene en nosotros, de nadie más depende que se pueda dar a conocer más que de cada una de las personas que con respeto y cuidado aceptamos los dones y los ponemos al servicio del Reino de Dios.\nPodemos afirmar que el Espíritu Santo es el Dios desconocido del que San Pablo encontró el altar al entrar en Atenas. Encontrarlo, vivirlo, compartirlo y darlo a conocer es nuestra responsabilidad amorosa para el servicio.


Venezuela reabre vuelos hacia Panamá y República Dominicana\nLas restricciones impuestas por las autoridades venezolanas permitían hasta el momento solo vuelos a México, Bolivia y Turquía\nPor medio de un NOTAM emitido por el Instituto Nacional de Aeronáutica Civil (INAC) comunicó la reapertura oficial de los vuelos a Panamá y República Dominicana desde Venezuela. Con esto se extiende a cinco la lista de vuelos internacionales operativos desde el país sudamericano.\n"El instituto Nacional de Aeronáutica Civil (...) informa que se abren las rutas entre Venezuela y los países hermanos de Panamá y República Dominicana", indicó el comunicado del INAC, donde además se ratificaron las rutas actualmente operativas hacia México, Bolivia y Turquía. Estos últimos tres destinos se encuentran disponibles para Venezuela desde el pasado 13 de diciembre cuando la autoridad aeronáutica del país anunció su reapertura mediante un NOTAM.\nVea también: Laser Airlines amplió su oferta a dos vuelos semanales a Cancún\nLa apertura de vuelos hacia Panamá y República Dominicana supone un avance importante para la industria aérea venezolana, que durante el 2020 se mantuvo detenida por la restricciones debido a la pandemia. En los últimos años estos han sido los destinos más solicitados para las aerolíneas del país, por lo que su cierre llevó a las compañías a buscar alternativas como Cancún, siendo el caso de LASER Airlines, Avior y Turpial, así como la estatal Conviasa, que ya operaba vuelos regulares a Cancún y Toluca desde 2018\nDesde el inicio de la pandemia de Covid-19, Venezuela ha sido uno de los países de Latinoamérica con restricciones aéreas más severas, permaneciendo durante mucho tiempo con sus operaciones totalmente detenidas, con el objetivo de evitar y detener el esparcimiento del virus dentro del territorio nacional.\nComunicado oficial del Instituto Nacional de Aeronáutica Civil (INAC)