Modelado, simulación y control de un intercambiador de calor tipo coraza y tubos para la materia de control automático de procesos

El presente trabajo se enfoca en el modelamiento, simulación y control de un intercambiador de calor tipo coraza y tubos; como herramienta didáctica para la materia de Control Automático de Procesos. Primero se determinaron las propiedades del fluido, condiciones de operación y variables. Una vez establecido dichos antecedentes se desarrolló el modelo matemático mediante el análisis de ecuaciones y finalmente se obtuvo la función de transferencia que describirá el comportamiento del intercambiador. Para el proceso de la simulación se utilizó la herramienta Matlab incluido un paquete llamado visual Simulink y para interfaces graficas App Designer. Para el sistema de control se utilizó visual Simulink para ello se importó los parámetros desde el script de Matlab agregándole un controlador PID para mejorar su funcionamiento. Del mismo modo, se creó la plataforma didáctica permitiendo interaccionar con el usuario mediante la utilización de la herramienta App Designer. La aplicación es independiente de Matlab, para ello es adecuado instalar mediante los pasos establecidos en el manual. Como resultados se obtuvieron tres gráficas que ilustran la temperatura de salida, el nivel del fluido y apertura de la válvula de control de agua. En la validación del software se estableció un porcentaje de error mínimo dándo a conocer que es un programa de forma confiable y es desarrollado en el menor tiempo posible. De igual manera se tiene que el modelo es útil de predecir y examinar la transferencia de calor. A partir de la simulación concluyo que el programa desarrollado permite la evaluación facilitando así la enseñanza y aprendizaje de la transferencia de calor. La recomendación a la Escuela Superior Politécnica de Chimborazo adquirir la licencia del software Matlab debido a que es una herramienta muy importante en la simulación de cualquier proceso industrial y afines.The present work focuses on the modeling, simulation and control of a shell and tube type heat exchanger; as a didactic tool for the subject of Automatic Process Control. First, the properties of the fluid, operating conditions and variables were determined. Once these antecedents were established, the mathematical model was developed through the analysis of equations and finally the transfer function that will describe the behavior of the exchanger was obtained. For the simulation process, the Matlab tool was used, including a package called visual Simulink and App Designer for graphical interfaces. For the control system, visual Simulink was used for this, the parameters were imported from the Matlab script by adding a PID controller to improve its Operation. In the same way, the didactic platform was created allowing interaction with the user through the use of the App Designer tool. The application is independent of Matlab, for this it is appropriate to install through the steps established in the manual. As results, three graphs were obtained that illustrate the outlet temperature, the fluid level and the opening of the pressure valve water control. In the validation of the software, a minimum error percentage was established, making it known that it is a program in a reliable way and that it is developed in the shortest possible time. Likewise, the model is useful for predicting and examining heat transfer. From the simulation, I conclude that the developed program allows evaluation, thus facilitating the teaching and learning of heat transfer. The recommendation to the Escuela Superior Politécnica de Chimborazo to acquire the Matlab software license because it is a very important tool in the simulation of any industrial and related process