Modelación y diseño de un sistema de control automático para tratamiento DIC en un proceso de secado

Abstract

La tesis tiene como objetivo realizar un estudio de la tecnología de descompresión instantánea controlada (DIC) con la finalidad de desarrollar un modelo matemático que represente la realidad del proceso y posteriormente, se diseña y propone una estrategia de control adecuada a las características del proceso. En esta metodología se ha llegado a modelar el proceso DIC, considerando dos tipos de geometría; cilíndrica y cúbica, por medio de los procesos de transferencia de materia y energía, utilizando el método de diferencias finitas, para lo cual se ha utilizado el software de Matlab. Además, se ha validado el modelo y se ha logrado establecer que la mejor estrategia de control, es la de un controlador NLMPC, es decir un control predictivo no lineal, en base a una comparación con un sistema PID. Al respecto se ha simulado la planta y se controla la temperatura del producto durante el proceso DIC. El trabajo de investigación permitirá mejorar el desempeño de los procesos de deshidratado de frutas y por ende la calidad de los productos, para lo cual, considera desarrollar un modelamiento del proceso de secado; considerando los procesos de transferencia de materia y energía, y posteriormente desarrollar un sistema de control para el proceso de descompresión instantánea controlada (DIC). Se concluye que el modelo matemático formulado ayuda a entender el tratamiento DIC desde un punto de vista termodinámico, discretizando el proceso físico en pequeños tiempos y aplicando los balances de energía y masa para comprender los cambios de temperatura y contenido de humedad durante cada etapa del proceso. Asimismo, la modelación de procesos como el secado se tornan complejos al intentar reproducir la ocurrencia de mecanismos internos como son la transferencia de materia y energía en forma tridimensional.