Estudio de los esquemas de control de cascada basados en múltiples mediciones de temperatura

Abstract

Los reactores tubulares son difíciles de operar debido al acoplamiento entre los fenómenos de transporte, cinética no-lineal y su naturaleza distribuida. El objetivo esencial del control de reactores tubulares es la regulación de la concentración a la salida. Dado que las mediciones de composición generalmente conllevan retardos considerables debido a restricciones como el tiempo de respuesta de los equipos de medición y el transporte interno, un lazo cerrado de control basado únicamente en la composición puede sufrir un pobre desempeño e incluso inestabilidades. Para contrarrestar esta situación, un esquema de control en cascada de composición-temperatura es propuesto. El control en cascada propuesto se compone de una configuración anidada que consiste en un lazo interno de control de temperatura dirigido a cumplir el objetivo de estabilización y un lazo externo de composición con el objetivo de regular la concentración a la salida. En las configuraciones de control en cascada de reactores tubulares, el número apropiado además de la localización de sensores es un problema abierto. Diversos estudios demuestran que los sensores pueden ser colocados en las posiciones más sensibles, es decir la posición del punto más caliente del reactor (Hot spot). En este trabajo se estudió el problema de la localización de sensores para una configuración de control en cascada simple empleando dos métodos. El primero utilizando series de tiempo obtenidas a partir de condiciones de entrada del reactor forzadas aleatoriamente para las cuales se realiza un análisis fractal con el objetivo de localizar las zonas más sensibles del reactor. Por otra parte, se realiza un análisis de sensibilidad numérica local aproximada. Dos casos de estudio son tratados que consisten en modelos de reactor tubular de dispersión axial exhibiendo comportamientos tipo Hot spot y cuasi lineal.