Modelado, simulación y propuesta de diseño de un controlador para el proceso de fermentación de una industria productora de derivados lácteos ubicada en la ciudad de guayaquil

Freire Guzmán Ricardo Andrés; Montoya Jaramillo, Christian Manuel

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Facultad de Ciencias Naturales y Matemáticas
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Tesis de Ingeniería Química
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dc.contributor.advisor	Angulo, Wilfredo, Director
dc.contributor.author	Freire Guzmán Ricardo Andrés
dc.contributor.author	Montoya Jaramillo, Christian Manuel
dc.creator	ESPOL.FCNM
dc.date.accessioned	2024-02-09T13:08:46Z
dc.date.available	2024-02-09T13:08:46Z
dc.date.issued	2021
dc.identifier.citation	Freire Guzmán Ricardo Andrés, y Montoya Jaramillo, C. M. (2021). Modelado, simulación y propuesta de diseño de un controlador para el proceso de fermentación de una industria productora de derivados lácteos ubicada en la ciudad de guayaquil. [Proyecto]. ESPOL.FCNM .
dc.identifier.uri	http://www.dspace.espol.edu.ec/handle/123456789/60226
dc.description	En la industria de productos lácteos, la mayoría de los sabores, y características principales de los productos, son generados en la fermentación. Por esto, resulta importante controlar: la temperatura, pH y agitación, de este proceso, para garantizar la calidad de producto final. Consecuentemente, la implementación de controladores se ha vuelto una necesidad para disminuir el Tiempo de operación. Por lo tanto, se propone una estrategia de control, estimando el Tiempo estacionario a partir del pH, de modo que, este envíe una señal a la variable manipulada para dar fin al proceso. Como primera etapa, se recopiló de forma experimental una base de datos de las variables de estado de la operación. Luego, se construyó el perfil dinámico empleando modelos diferenciales que describen la cinética de las especies químicas involucradas, utilizando la metodología de ajuste de parámetros de Levenberg-Marquardt. Finalmente, se determinó el Tiempo estacionario del proceso y se construyó un controlador PID. Este controlador manipulará el voltaje del motor para mantener constante la velocidad de agitación. Los resultados de los datos experimentales mostraron concordancia entre las fases para el ciclo fermentativo del caso industrial con los casos bases obtenidos mediante bibliografía. El ajuste de parámetros sobre el caso industrial obtuvo resultados del perfil dinámico con un error inferior al 10%. Se redujo el Tiempo de operación de 4 a 2.7 horas, y se obtuvo un estado estacionario del pH de 4.9. Finalmente, se diseñó un controlador considerando el Tiempo estacionario, disminuyendo el Tiempo estabilización de 1.87 segundos a 0,91 segundos
dc.format	application/pdf
dc.format.extent	64 página
dc.language.iso	spa
dc.publisher	ESPOL.FCNM
dc.rights	openAccess
dc.subject	Fermentación
dc.subject	Levenberg - Marquard
dc.subject	Pid
dc.subject	pH
dc.title	Modelado, simulación y propuesta de diseño de un controlador para el proceso de fermentación de una industria productora de derivados lácteos ubicada en la ciudad de guayaquil
dc.type	Ingeniero Químico
dc.identifier.codigoespol	T-110568
dc.description.city	Guayaquil
dc.description.degree	Escuela Superior Politécnica del Litoral
dc.identifier.codigoproyectointegrador	INGE -1019
dc.description.abstractenglish	In the dairy industry, most of the flavors, and main characteristics of the products, are generated in fermentation. For this reason, it is important to control: the temperature, pH and agitation of this process, to guarantee the quality of the final product. Consequently, the implementation of controllers has become a necessity to decrease the operating time. Therefore, a control strategy is proposed, estimating the stationary time from the pH, so that it sends a signal to the manipulated variable to end the process. As a first stage, a database of the state variables of the operation was compiled experimentally. Then, the dynamic profile was constructed using differential models that describe the kinetics of the chemical species involved, using the Levenberg-Marquardt parameter adjustment methodology. Finally, the stationary time of the process was determined and a PID controller was built. This controller will manipulate the motor voltage to keep the stirring speed constant. The results of the experimental data showed concordance between the phases for the fermentation cycle of the industrial case with the base cases obtained through bibliography. The adjustment of parameters on the industrial case obtained results of the dynamic profile with an error of less than 10%. The operating time was reduced from 4 to 2.7 hours, and a steady state pH of 4.9 was obtained. Finally, a controller was designed considering the stationary time, decreasing the stabilization time from 1.87 seconds to 0.91 seconds