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https://rinacional.tecnm.mx/jspui/handle/TecNM/2952| Title: | Modelado y Control de Temperatura de un Fotobiorreactor Escala Piloto con Intercambiador de Calor. |
| Authors: | Alonso Bastida, Alexis%916864 |
| metadata.dc.subject.other: | fotobiorreactor, intercambiador , biomasa, microalgal, Nannochloropsis oculata, biocombustibles, |
| Issue Date: | 2020-07-02 |
| Publisher: | Tecnológico Nacional de México |
| metadata.dc.publisher.tecnm: | Centro Nacional de Investigación y Desarrollo Tecnológico |
| Description: | En este trabajo de tesis se presentan los resultados en simulación de un control de temperatura de un fotobiorreactor escala piloto con iluminación interna y un intercambiador de calor inmerso en el sistema, para maximizar la producción de biomasa microalgal. Además de ser posible la manipulación del metabolismo celular de la microalga Nannochloropsis oculata, con la intención de mejorar su valor económico al generar interés en sectores productivos como pueden ser farmacológicos, nutricionales, acuícolas o biocombustibles. La estrategia de control planteada consiste en un controlador predictivo por modelo de referencia (MPC). Para comprobar el desempeño de esta estrategia de control, se optó por realizar una comparación con respecto a un arreglo de controladores PID para el control de temperatura. Esta comparativa consiste en dos pruebas en simulación. Una de las pruebas está basada en una regulación de temperatura del medio de cultivo y la otra basada en un seguimiento de trayectoria de la temperatura del medio de cultivo. Debido a que el sistema fotobiorreactor estudiado no contaba con una representación matemática que reflejará su la dinámica de las interacciones térmicas del intercambiador de calor, se optó por desarrollar un modelo matemático que fuera capaz de implementarse en la estrategia de control MPC, el cual es práctico para experimentaciones en simulación del fotobiorreactor en estudios de concentración celular con respecto a las dinámicas de las temperaturas del fotobiorreactor. El modelo matemático planteado cuenta con tres ecuaciones diferenciales de las temperaturas del fotobiorreactor, así como una de la concentración celular de biomasa, además de una relación algebraica de la concentración celular máxima con respecto a la temperatura. Para la caracterización del modelo se aplicaron métodos de estimación de parámetros heurísticos, así como filtros de Kalman extendidos para la estimación de estados y parámetros. El modelo matemático fue validado con respecto a datos experimentales del sistema fotobiorreactor estudiado. Al evaluar el desempaño del controlador MPC, resulta tener mejor desempeño en comparación al arreglo de controladores PID. Debido a la optimización realizada con respecto a la ley de control del sistema, se puede considerar como opción viable y novedosa para este tipo de sistemas de fotobiorreactores con iluminación interna y un intercambiador de calor inmerso en el sistema. |
| metadata.dc.type: | info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Appears in Collections: | Tesis de Maestría en Ingeniería Electrónica |
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