Desarrollo de una estrategia de control por búsqueda de extremos para optimizar un reactor UASB

Abstract

Esta tesis presenta los resultados en simulación de un sistema de control por búsqueda de extremos basado en perturbación implementado al proceso anaerobio de un reactor UASB, para la optimización del flujo de entrada y maximizar la productividad del biogás metano. La simulación del sistema de control tiene como objetivo mejorar el rendimiento del proceso y alcanzar la máxima productividad de metano. El desarrollo de este trabajo se centra en tres partes fundamentales: el análisis del modelo matemático y el desarrollo del simulador, el diseño e implementación de la estrategia de control por búsqueda de extremos, y finalmente, el desarrollo de las pruebas de robustez: ruido, variación de parámetros y una perturbación externa. El modelo matemático del sistema se basa en el modelo ADM1, el cual se constituye de 37 variables de estados, las cuales representan las etapas de la digestión anaerobia. El análisis del modelo se centra en el estudio del efecto que la variable de entrada (flujo de entrada) tiene sobre la productividad de metano en el sistema. Para el diseño del controlador por búsqueda de extremos fue necesario realizar un análisis de la respuesta de la productividad de metano vs flujo de entrada, contemplando la demanda química de oxigeno (perturbación de entrada). Las ecuaciones diferenciales del controlador son establecidas mediante una revisión bibliográfica. Y finalmente, los parámetros sintonizados para el controlador tienen mucha relación con el proceso de interés. El diseño del sistema de control por búsqueda de extremos contempla las restricciones impuesta por la naturaleza del sistema. Con la implementación del sistema de control en simulación, se busca maximizar la productividad de metano y que cumpla con los requerimientos establecidos para el tratamiento de aguas residuales. La variable manipulada en el lazo de control es el flujo de entrada del sistema.