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) / Héctor Arturo Young Conejeros ; Profesor guía : Carlos Omar Muñoz Poblete ; Profesor Co-guía : Christian Antileo Hernández.

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Tesis (Ingeniero Civil Electrónico).-- Universidad de La Frontera, Facultad de Ingeniería y Ciencias, 2009.

Bibliografía: hojas 77-79.

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.