Diseño De Un Controlador De Coeficiente De Sobresaturación En El Proceso Cristalización De Azúcar Utilizando Control Predictivo

Abstract

El presente trabajo describe el proceso de cristalización de azúcar realizado en tachos tipo batch, detallando la importancia del coeficiente de sobresaturación, el cual debe mantenerse en la zona Metaestable para conseguir objetivos de producción (masa total de cristales) y calidad (tamaño promedio de cristales). Mediante ecuaciones diferenciales se representa el proceso de cristalización; usando datos constructivos de un tacho y de proceso tales como temperatura, concentraciones, pureza, se obtiene el modelo no lineal el cual se somete a experimentación para obtener por identificación un modelo tipo Box Jenkins. El modelo obtenido es usado en la metodología de control predictivo. Además se diseña un controlador clásico PI, ajustado con reglas de sintonización SIMC a partir de la reducción del modelo de alto orden obtenido en la identificación. Ambos controladores, EPSAC y PI, se someten a simulación donde se realiza un cambio en el setpoint, y además, se introduce una perturbación; evidenciando que ambos controladores mantienen el coeficiente de sobresaturación dentro de la zona Metaestable, sin embargo el controlador predictivo ofrece mejor tiempo de estabilización y robustez. Para lograr ésta característica de acción rápida, la señal del controlador predictivo es más agresiva que la del PI, lo cual podría ser contraproducente en la práctica, ya que los actuadores estarían sometidos a grandes esfuerzos mecánicos; aquí el controlador PI tiene la ventaja siendo su acción de control suave.