Dinámica y control robusto de columnas de destilación continuas con recipiente intermedio - Toledo Cabrera, Juanito (Universidad Autónoma Metropolitana, 2003)
La presente tesis aborda el estudio dinámico del proceso de destilación con recipiente intermedio y el diseño de un esquema de control robusto dual de composición para una clase de columnas de destilación continuas con recipiente intermedio. Por lo general, las columnas de destilación con recipiente intermedio tienen un recipiente grande entre la sección de rectificación y la sección de agotamiento, y son usualmente operados en modo continuo ó por lotes. No obstante, Phimister y Seider [1] presentaron un nuevo proceso que opera de una manera semicontinua, mostrando que el proceso puede separar una mezcla ternaria ideal en sus tres componentes en alta pureza, con el componente de punto de ebullición intermedio concentrado en el recipiente intermedio y el componente ligero y pesado en el destilado y en los productos de fondos, respectivamente. En este trabajo, por medio del análisis vía simulaciones numéricas del proceso continuo con recipiente intermedio, y el proceso por lotes con recipiente intermedio, se llega de una manera natural al proceso semicontinuo con una nueva política operativa basada en el rellenado, la cual presenta algunas ventajas sobre la política semicontinua propuesta por Phimister y Seider [1]. Mediante técnicas robustas de control aplicada a una clase de columnas de destilación continuas con recipiente intermedio (CDCRI), se proponen leyes de control para regular las composiciones de domo y fondo de la columna manipulando reflujo y vaporización, respectivamente. En la parte del diseño se procedió en dos pasos: en el primero se diseñó un control de retroalimentación, para lo cual se agruparon las incertidumbres del modelo en una función denominada error del modelado. En el segundo paso se desarrollo un esquema de estimación mediante el uso de observadores de orden reducido para estimar la función asociada al error del modelado. Las estimaciones de la señales del error del modelado son usadas en el lazo de retroalimentación para neutralizar los efectos de la incertidumbre de los parámetros. Sé encontró que el conjunto controlador-observador presenta un esquema clásico de control tipo Proporcional Integral lineal (PI) para una clase de plantas de multi-entrada multi-salida ó MIMO, por sus siglas en ingles: multiple-input multiple-output. Una nueva parametrización de la matriz de ganancia del controlador y la matriz de tiempo integral, pueden llevarse a cabo fácilmente, con procedimientos de sintonizado prácticos basados en constantes de tiempo. La efectividad del control PI multivariable propuesto, aplicado a una columna de destilación continua con recipiente intermedio, la cual acepta una extracción lateral en el recipiente intermedio será mostrada. El objetivo es lograr la separación de una mezcla ternaria ideal, donde sólo es importante la pureza de los componentes extremos.