Regulación de reactores químicas con esquema de control proporcional integral no lineal Pubblico Deposited
El objetivo de la presente tesis es abordar el problema de la regulación de reactores químicos continuos por medio de un esquema de control proporcional integral no lineal (NPI). La motivación para realizar esta investigación surgió a partir de la lectura realizada del trabajo de Armstrong, Neevel, y Kusik (2001), la anterior investigación fue realizada en sistemas mecánicos, el esquema de control utilizado presenta un mejor desempeño que el esquema de control proporcional integral lineal (PI), esto porque reduce el tiempo de control y los valores máximos y mínimos del error relativo en comparación con el esquema PI. Lo que en este trabajo se hace es regular dos reactores químicos, un reactor continuo de tanque agitado (CSTR) y un reactor de lecho fluidizado (FBR), la dinámica de estos reactores está descrita por sistemas de ecuaciones diferenciales ordinarias de primer orden y la aproximación numérica que se utiliza para resolver estos sistemas es la de Runge Kutta de cuarto orden. Uno de los primeros análisis que se realizan es el cálculo de los puntos de equilibrio de los dos reactores y el análisis de estabilidad de esos puntos de equilibrio, pero a pesar de que estos cálculos son indispensables para comenzar la investigación, no es relevante su presentación en el cuerpo de la tesis por lo que se presentan en el apéndice II. En el capítulo 2 se exponen las ventajas del esquema de control no lineal propuesto; una de las ventajas que presenta el esquema de control es la característica de intensificar la respuesta del esquema de control cuando el sistema se aleja del punto de operación y que relaja esta respuesta cuando el sistema se dirige al punto de operación, causando con esto un tiempo de control menor que el de un esquema PI convencional, menos oscilaciones y desviaciones menores que las producidas por el PI convencional. En el capítulo 3 se realiza un análisis de la física de los casos de estudio, la deducción de las ecuaciones que describen la dinámica de los dos casos, la especificación de los parámetros de cada caso y el comportamiento a lazo abierto de cada caso de estudio aquí presentado. En el capítulo 4 se exponen los resultados de simular los esquemas de control PI y NPI acoplados a las ecuaciones de los reactores CSTR y FBR. En el capítulo 5 se presentan las conclusiones a las que se llegan después de aplicar el esquema de control NPI en comparación con un PI y se plantean los trabajos a futuro que se pueden desprender de esta investigación.
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