Diseño y monitorización de un sistema de calefacción con control PID basado en colector solar para viviendas en el distrito de Puno

Abstract

La investigación se centró en el diseño y monitorización de un sistema de calefacción con control Proporcional, Integral y Derivativo (PID) para viviendas del distrito de Puno, con el objetivo de garantizar la monitorización y confort térmico en la vivienda. Para ello, se implementó un colector solar modular con el propósito de obtener un modelo matemático. Para la obtención de la temperatura generada, se implementó un datalogger que registró datos de temperatura durante el día en el colector solar modular. Con los datos obtenidos, se realizó el modelamiento matemático en el software MATLAB, luego se realiza la estimación de la función de transferencia (FT) de la planta y se desarrolla un controlador PID aplicando tres métodos de control. El primer método utiliza la sintonía de Ziegler-Nichols; el segundo, la cancelación de polos; y el tercero, la asignación de polos. Este desarrollo permite comparar el comportamiento de cada estrategia de control con el objetivo de determinar cuál resulta más adecuada y óptima para el control del colector solar modular. También se monitoriza en tiempo real la temperatura de la celda colectora modular y de la vivienda calefactada, verificando los cambios, se realizaron las pruebas de control con los tres métodos. El más eficiente para controlar la dinámica del sistema o proceso de calefacción de la vivienda fue el método de cancelación de polos. Este método logra controlar el sistema en un tiempo de 80 segundos, con una estabilización rápida y presenta menores sobreimpulsos de 5% al variar el set-point de 18ºC a 22ºC. En conclusión, es una estrategia para el control dinámico del proceso térmico en la vivienda calefactada, asegurando un desempeño más estable y óptimo según las pruebas realizadas.