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#1811
Diseño e implementación de controladores por modo deslizante (SMC) y PI autorizable para concentración de oxígeno disuelto en un proceso de remoción integrada de nitrógeno en reactor secuencial discontinuo (SBR)
Tesis

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  • Título
    Diseño e implementación de controladores por modo deslizante (SMC) y PI autorizable para concentración de oxígeno disuelto en un proceso de remoción integrada de nitrógeno en reactor secuencial discontinuo (SBR)
    Autor
    Young Conejeros, Héctor Arturo
    Profesor Guía
    Muñoz Poblete, Carlos Omar
    Profesor Guía
    Antileo Hernández, Christian
    Año
    2009
    Carrera
    Ingeniería Civil Electrónica
    Grado Académico
    Licenciatura en Ciencias de la Ingeniería
    Editorial
    Universidad de La Frontera, Temuco, Chile
    Resumen
    Una serie de procesos industriales generan residuos líquidos (RILes) con altas concentraciones de nitrógeno amoniacal, siendo una importante fuente de contaminación acuática. Esto hace necesario el uso de sistemas de eliminación de nitrógeno tales como la remoción biológica, que es una alternativa económicamente viable y ampliamente utilizada en la actualidad para el tratamiento de estos residuos. La concentración de oxígeno disuelto (Cod) en sistemas de remoción biológica de nitrógeno es una variable relevante, cuyo adecuado control puede llevar a un aumento en la eficiencia del proceso y a la reducción del costo energético asociado a la aireación. Sin embargo, el control de Cod se ve dificultado por su dinámica no lineal, con parámetros variantes en el tiempo y sujeta a perturbaciones causadas por la respiración de los microorganismos. Las variaciones en el tiempo de los parámetros del proceso y de la respiración bacteriana son acentuadas por la operación en un reactor secuencial discontinuo (SBR), debido a los fuertes cambios en las concentraciones de sustratos a medida que se desarrolla cada ciclo. Para cumplir con los requerimientos de desempeño del controlador de Cod aún ante las dificultades que presenta el proceso, en este trabajo se presenta la implementación de una estrategia de control por modo deslizante (SMC). El SMC es un controlador no lineal con características robustas, pues puede ser usado exitosamente aún en presencia de errores de modelación, variaciones de parámetros del proceso y perturbaciones. Para fines de comparación, se implementa también un regulador PI autosintonizable, incorporado en un controlador lógico programable (PLC) industrial. Adicionalmente se aplica un método para cancelar la dinámica lenta del sensor de Cod industrial. Adicionalmente se aplica un método para cancelar la dinámica lenta del sensor de Cod utilizando un modelo de éste, lo cual permitió mejorar la respuesta transiente del SMC en lazo cerrado. Para evaluar las estrategias propuestas se utilizó un SBR de biomasa suspendida a escala piloto perteneciente al laboratorio de RILes en la Universidad de La Frontera. Las pruebas en planta mostraron que el SMC posee una mejora capacidad de rechazo a las perturbaciones causadas por la respiración bacteriana a lo largo del ciclo batch que el PI autosintonizado, presentando también buen desempeño en un amplio rango de operación. De esta manera, el SMC probó ser un controlador no lineal robusto y efectivo en el control de la Cod en este proceso, siendo además sencillo desde el punto de vista computacional, lo cual lo hace adecuado para su implementación en dispositivos tales PLCs industriales.
    Idioma
    Español
    Descripción
    96 hojas ; tablas, figuras, gráficos
    Derechos de Autor
    Esta obra está bajo una Licencia Creative Commons Atribución-NoComercial-SinDerivar 4.0 Internacional.
    Titular derechos de autor
    Universidad de La Frontera, Dirección de Bibliotecas y Recursos de Información
    Creative Commons
    https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
    Materia
    Aireación del agua
    Materia
    Nitrógeno
    Materia
    Energía de la biomasa
    Materia
    Nitrificación
    Materia
    Nitrogeno líquido
    Materia
    Oxígeno
    Materia
    Desechos industriales
    Materia
    Lodos activados
    Materia
    Controladores programables
    Materia
    Desnitrificación
    Tipo de Documento
    Tesis
    Catalogador
    NG
  • dc.title
    Diseño e implementación de controladores por modo deslizante (SMC) y PI autorizable para concentración de oxígeno disuelto en un proceso de remoción integrada de nitrógeno en reactor secuencial discontinuo (SBR)
    dc.creator
    Young Conejeros, Héctor Arturo
    dc.contributor.advisor
    Muñoz Poblete, Carlos Omar
    dc.contributor.advisor
    Antileo Hernández, Christian
    dc.date
    2009
    dc.contributor.carrera
    Ingeniería Civil Electrónica
    dc.description.grado
    Licenciatura en Ciencias de la Ingeniería
    dc.publisher
    Universidad de La Frontera, Temuco, Chile
    dc.description.abstract
    Una serie de procesos industriales generan residuos líquidos (RILes) con altas concentraciones de nitrógeno amoniacal, siendo una importante fuente de contaminación acuática. Esto hace necesario el uso de sistemas de eliminación de nitrógeno tales como la remoción biológica, que es una alternativa económicamente viable y ampliamente utilizada en la actualidad para el tratamiento de estos residuos. La concentración de oxígeno disuelto (Cod) en sistemas de remoción biológica de nitrógeno es una variable relevante, cuyo adecuado control puede llevar a un aumento en la eficiencia del proceso y a la reducción del costo energético asociado a la aireación. Sin embargo, el control de Cod se ve dificultado por su dinámica no lineal, con parámetros variantes en el tiempo y sujeta a perturbaciones causadas por la respiración de los microorganismos. Las variaciones en el tiempo de los parámetros del proceso y de la respiración bacteriana son acentuadas por la operación en un reactor secuencial discontinuo (SBR), debido a los fuertes cambios en las concentraciones de sustratos a medida que se desarrolla cada ciclo. Para cumplir con los requerimientos de desempeño del controlador de Cod aún ante las dificultades que presenta el proceso, en este trabajo se presenta la implementación de una estrategia de control por modo deslizante (SMC). El SMC es un controlador no lineal con características robustas, pues puede ser usado exitosamente aún en presencia de errores de modelación, variaciones de parámetros del proceso y perturbaciones. Para fines de comparación, se implementa también un regulador PI autosintonizable, incorporado en un controlador lógico programable (PLC) industrial. Adicionalmente se aplica un método para cancelar la dinámica lenta del sensor de Cod industrial. Adicionalmente se aplica un método para cancelar la dinámica lenta del sensor de Cod utilizando un modelo de éste, lo cual permitió mejorar la respuesta transiente del SMC en lazo cerrado. Para evaluar las estrategias propuestas se utilizó un SBR de biomasa suspendida a escala piloto perteneciente al laboratorio de RILes en la Universidad de La Frontera. Las pruebas en planta mostraron que el SMC posee una mejora capacidad de rechazo a las perturbaciones causadas por la respiración bacteriana a lo largo del ciclo batch que el PI autosintonizado, presentando también buen desempeño en un amplio rango de operación. De esta manera, el SMC probó ser un controlador no lineal robusto y efectivo en el control de la Cod en este proceso, siendo además sencillo desde el punto de vista computacional, lo cual lo hace adecuado para su implementación en dispositivos tales PLCs industriales.
    dc.language
    Español
    dc.physicaldescription
    96 hojas ; tablas, figuras, gráficos
    dc.rights
    Esta obra está bajo una Licencia Creative Commons Atribución-NoComercial-SinDerivar 4.0 Internacional.
    dc.rights.holder
    Universidad de La Frontera, Dirección de Bibliotecas y Recursos de Información
    dc.rights.uri
    https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
    dc.subject
    Aireación del agua
    dc.subject
    Nitrógeno
    dc.subject
    Energía de la biomasa
    dc.subject
    Nitrificación
    dc.subject
    Nitrogeno líquido
    dc.subject
    Oxígeno
    dc.subject
    Desechos industriales
    dc.subject
    Lodos activados
    dc.subject
    Controladores programables
    dc.subject
    Desnitrificación
    dc.type
    Tesis
    dc.ufro.catalogador
    NG

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