Control predictivo MPC vs. PID en calderos industriales: modelado dinámico, sintonización y análisis de desempeño para un sistema de 40 bhp.

Este estudio establece una metodología descriptiva para el diseño, fabricación y control de un Caldero Pirotubular de 40 bhp (392 kW). Se integraron aspectos fundamentales de ingeniería termodinámica, de transferencia de calor y teoría de control avanzado, abarcando desde la selección de materiales estructurales (plancha naval SA-516 G70 y tubos sin costura SA-178A certificados por ASME) hasta la modelización 3D para la simulación del flujo CFD del aire caliente dentro del caldero en configuración de 3 pasos. incluyendo validación experimental para garantizar su precisión. Se implementaron dos estrategias de control: un esquema PID mediante sintonización clásica y un control predictivo basado en modelo (MPC), ambos evaluados en un entorno de simulación en MATLAB/Simulink. Los resultados obtenidos evidencian mejoras sustanciales: la robustez estructural del sistema permitió una reducción del 27 % en el tiempo de generación de vapor, alcanzando una eficiencia térmica del 85,2 % bajo condiciones de carga variable. El sistema mostro una respuesta optima en la secuencia operativa simulada (llenado: 0–5 min, calentamiento: 5–30 min, transición de presión: 30–45 min, estado estacionario: 45–60 min). En comparación con los sistemas convencionales, la inclusión del MPC mejoró la anticipación ante perturbaciones y la estabilización del sistema, lo cual fue corroborado mediante validación experimental. Estos resultados posicionan al esquema propuesto como una alternativa avanzada y eficiente para el control térmico en calderos industriales.

• Autor principal: Proaño G., Roberto (author)
• Outros Autores: Proaño, Mario (author), Chávez, Danilo (author)
• Formato: article
• Publicado em: 2025
• Assuntos: CONTROL PID; MODELADO DE CALDEROS; MPC; SINTONIZACIÓN; TERMODINÁMICA INDUSTRIAL
• Acesso em linha: https://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/27134