| dc.contributor.advisor | Bermúdez Santaella, José Ricardo | |
| dc.contributor.author | Algarra Rincón, Álvaro Ferney | |
| dc.date.accessioned | 2024-05-03T13:23:41Z | |
| dc.date.available | 2024-05-03T13:23:41Z | |
| dc.date.issued | 2022 | |
| dc.identifier.uri | https://repositorio.ufps.edu.co/handle/ufps/7121 | |
| dc.description.abstract | En este trabajo se realizó el diseño de un sistema de control para el modelo matemático
implementando en la herramienta computacional Simulink de una turbina hidráulica tipo Francis
con una velocidad nominal de 300 RPM, se indagó sobre la estabilidad en la respuesta de
velocidad de la máquina antes perturbaciones del 20 y 50 % de pérdida de carga como salida de
la actuación de un controlador tradicional y un controlador inteligente, los métodos de
sintonización del controlador utilizados fueron Nichols y Ziegler, Smith y regresión
computacional de la respuesta del modelo en NNTOOL de un controlador PI, demostrando que
la solución para la regulación de la velocidad en la turbina Francis fue un controlador tipo PID
con características de un tiempo de estabilización de 80s, y un sobre impulso del 9.3% al inicio
de puesta en marcha del sistema, además de determinar que las constantes Kp, Ki y Kd poseen
valores de 0.4053, 0.0338 y 1.2158 respectivamente. Además, que el error en estado estacionario
es igual al 0%, todas estas características del sistema de control, así como su acción, están dentro
del funcionamiento normal de un sistema de generación con base en una turbina tipo Francis. | spa |
| dc.description.tableofcontents | Introducción 15
Ingeniería Conceptual 16
1. Descripción del problema 17
1.1.Titulo 17
1.2.Planteamiento del problema 17
1.3.Objetivos 18
1.3.1. Objetivo general 18
1.3.2. Objetivos específicos 18
1.4.Formulación del problema 19
1.5.Justificación 19
1.6.Alcances y delimitaciones 20
1.6.1. Alcances 20
1.6.2. Delimitaciones 20
1.6.2.1.Delimitación temporal. 20
1.6.2.2.Delimitación conceptual. 20
2. Marco Referencial 21
2.1.Antecedentes 21
2.1.1. Antecedentes internacionales 21
2.1.2. Antecedentes nacionales 23
2.2.Marco teórico 25
2.2.1. Central hidroeléctrica 25
2.2.1.1.Tipo de embalse. 25
2.2.1.1.1. Centrales de agua fluyente. 25
2.2.1.1.2. Centrales de agua embalsada. 25
2.2.1.1.3. Centrales de acumulación por bombeo. 26
2.2.1.2. Potencia. 26
2.2.1.2.1. Pequeñas centrales hidroeléctricas. 26
2.2.1.2.2. Centrales de gran potencia. 27
2.2.2. Turbina hidráulica 27
2.2.2.1.Máquinas radiales. 27
2.2.2.2.Máquinas axiales. 27
2.2.2.3.Máquinas mixtas. 27
2.2.3. Turbina Francis 27
2.2.3.1.Estructura de la turbina Francis. 28
2.2.4. Gobernador de turbina Francis 29
2.2.5. Estrategias de control. 30
2.2.5.1.Control clásico. 30
2.2.5.2.Control adaptativo. 31
2.2.5.3.Control inteligente. 32
2.3.Marco conceptual 33
3. Diseño metodológico 34
3.1.Tipo de investigación 34
3.2.Actividades y metodología 35
3.3.Técnica de recolección de datos 36
Ingeniería Básica 37
4. Modelamiento matemático 38
4.1.Revisión de literatura 38
4.2.Criterios de selección del modelo matemático 40
4.3.Consideraciones generales 41
4.4.Nomenclatura del modelo matemático 42
4.5.Ecuaciones del modelo matemático de la planta 45
4.6.Parámetros calculados para el modelo matemático de la planta 48
4.6.1. Tiempo de inicio del agua del túnel 49
4.6.2. Pérdidas en túnel 50
4.6.2.1.Ecuación de Darcy – Weisbach. 50
4.6.2.2.Factor de fricción. 50
4.6.2.3.Reynolds para tuberías rectas y circulares. 51
4.6.2.4.Principio de continuidad. 51
4.6.2.5.Coeficiente de pérdidas para cada sección de tuberías. 52
4.6.3. Pérdidas en tubería forzada 53
4.6.4. Constante de almacenamiento del tanque de compensación 54
4.6.5. Constante de tiempo elástico de la tubería forzada 55
4.6.6. Impedancia de compensación hidráulica de la tubería forzada 57
4.6.7. Apertura de alabes móviles 57
4.6.8. Momento de inercia 58
4.6.8.1.Constante de inercia. 58
4.6.8.2.Velocidad de sincronismo. 58
4.6.8.3.Velocidad angular. 59
4.6.9. Balance de torque 60
4.6.9.1.Potencia mecánica. 60
4.6.10. Torque electromagnético 62
4.6.11. Ajuste del flujo sin carga 62
4.7.Ecuaciones del modelo matemático del transmisor de velocidad 64
4.8.Ecuaciones del modelo matemático del servomecanismo 64
5. Implementación del modelo matemático 66
5.1.Modelo matemático en Simulink 66
5.2.Estimulación de la planta en lazo abierto 70
6. Diseño del sistema de control de velocidad para la turbina hidráulica tipo Francis 75
6.1.Sistema de control en lazo cerrado 75
6.1.1. Punto de referencia 76
6.1.2. Configuraciones del controlador 77
6.1.3. Servomecanismo 78
6.1.4. Planta 79
6.1.5. Transmisor 79
6.2.Sintonización de controladores 79
6.2.1. Método de ganancia máxima 80
6.2.2. Curva de reacción 91
6.2.3. Toolbox PID Tuner 93
6.2.4. Sintonización experimental 100
6.3.Comparativa de controladores 115
7. Recursos financieros 120
8. Conclusiones 122
9. Recomendaciones 125
10. Referencias 126
11. Anexos 131 | spa |
| dc.format.extent | 138 páginas. ilustraciones,(Trabajo completo) 4.321 KB | spa |
| dc.format.mimetype | application/pdf | spa |
| dc.language.iso | spa | spa |
| dc.publisher | Universidad Francisco de Paula Santander | spa |
| dc.rights | Derechos Reservados - Universidad Francisco de Paula Santander | eng |
| dc.source | https://catalogobiblioteca.ufps.edu.co/descargas/tesis/1091364.pdf | spa |
| dc.title | Diseño de un sistema de control para una turbina hidráulica tipo francis. | eng |
| dc.type | Trabajo de grado - Pregrado | spa |
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| dc.contributor.corporatename | Universidad Francisco de Paula Santander | spa |
| dc.description.degreelevel | Pregrado | spa |
| dc.description.degreename | Ingeniero(a) Electromecánico(a) | spa |
| dc.publisher.faculty | Facultad de Ingeniería | spa |
| dc.publisher.place | San José de Cúcuta | spa |
| dc.publisher.program | Ingeniería Electromecánica | spa |
| dc.rights.accessrights | info:eu-repo/semantics/openAccess | spa |
| dc.rights.creativecommons | Atribución-NoComercial-CompartirIgual 4.0 Internacional (CC BY-NC-SA 4.0) | spa |
| dc.subject.lemb | Hidroeléctrica | |
| dc.subject.lemb | Turbina | |
| dc.subject.lemb | Francis | |
| dc.subject.lemb | Control | |
| dc.subject.lemb | Sostenible | |
| dc.type.coar | http://purl.org/coar/resource_type/c_7a1f | spa |
| dc.type.content | Text | spa |
| dc.type.driver | info:eu-repo/semantics/bachelorThesis | spa |
| dc.type.redcol | https://purl.org/redcol/resource_type/TP | spa |
| oaire.accessrights | http://purl.org/coar/access_right/c_abf2 | spa |
| oaire.version | http://purl.org/coar/version/c_970fb48d4fbd8a85 | spa |
| dc.type.version | info:eu-repo/semantics/publishedVersion | spa |
| dc.contributor.jury | Moreno García, Francisco Ernesto | |
| dc.contributor.jury | Chinchilla Herrera, Norbey | |
