Se ha reconocido que la principal problemática en el aprendizaje de esta materia recae en que los estudiantes se ven desafiados por el modelamiento, la simulación y el análisis de sistemas dinámicos, los cuales abarcan gran parte del tiempo requerido para implementar el control automático de un proceso, explica el profesor Óscar Andrés Prado-Rubio.

El docente, quien asesoró el diseño de la herramienta creada por Laura Andrea Villada y Melissa de la Pava, estudiantes de décimo semestre de Ingeniería Química de la Universidad Nacional de Colombia (U.N.) Sede Manizales, afirmó que como consecuencia de la cantidad de información y la complejidad de estos conceptos, muchos jóvenes tienen dificultades para asimilarlos.

Es por ello que con esta nueva plataforma, implementada en el lenguaje de programación Matlab, se busca motivar y facilitar el aprendizaje del control automático, partiendo de estrategias como la creación intuitiva, que permiten entender de manera dinámica métodos e instrumentos.

Adicionalmente, se considera que la flexibilidad del programa permite la creación de más herramientas de entrenamiento útiles para capacitar personal técnico. De esta manera, se espera disponer de una mayor cantidad de ingenieros químicos y técnicos en este campo de estudio.

Esto facilitará la innovación y aumento de la productividad para continuar el proceso de reindustrialización del país, por medio de una aproximación interdisciplinar al control automático.

La estudiante Melissa de la Pava manifestó que el desarrollo de la herramienta se basó en una metodología de enseñanza que busca afianzar conceptos a través de la creación, la experimentación y la interacción con el sistema. En ese sentido, pretende alejarse de las dinámicas tradicionales, que inician con un proceso de memorización del conocimiento.

Como caso de estudio escogieron un sistema de cuatro tanques, pues el control de nivel se usa para iniciar el aprendizaje de esta área. Este sistema en particular posee un comportamiento no convencional, lo que a su vez hace que el diseño de la estructura de control no sea intuitivo. Por otro lado, se encontró que el sistema es real, es decir, puede construirse para ser usado en un laboratorio.

Simuladores experimentales

Este programa pedagógico permite simular el almacenamiento y control del nivel, por ejemplo, de agua y reactivos, en un sistema de cuatro tanques cilíndricos que están interconectados.

La herramienta les permite a los estudiantes determinar qué control es más eficiente de acuerdo con determinado proceso, es decir, que se puede simular o cambiar los parámetros de los controladores para revisar cuál es el de mejor desempeño.

Cambio en la apertura de válvulas, cambio en la señal de la bomba, diseño (áreas de los tanques y del orificio por donde sale el agua al otro tanque) y tiempos de respuesta de la bomba (actuadores) son las variantes que se pueden introducir en este modelo para que el sistema funcione de forma adecuada.

“Simular estos parámetros permite indicar, por ejemplo, cuando un tanque se puede rebosar. Este sistema facilita que el usuario juegue y a la vez aprenda de forma guiada. Además, contribuye a la innovación y al aumento de productividad para los futuros ingenieros encargados de la construcción de una reindustrialización viable en Colombia”, explicó la estudiante Villada Atehortúa.

La plataforma permite experimentar con las condiciones de operación de un sistema e implementar estructuras de control de manera intuitiva, para posteriormente comprender, durante el curso, qué técnicas son necesarias y así obtener de manera sistemática los resultados.