Estrategia de control para la concentración de oxígeno disuelto en un biorreactor
Date
2018Authors
Guerrero Rojas, Diana IbethDirectors
Ruiz Palacios, Fredy OrlandoPublisher
Pontificia Universidad Javeriana
Faculty
Facultad de Ingeniería
Program
Maestría en Ingeniería Electrónica
Obtained title
Magíster en Ingeniería Electrónica
Type
Tesis/Trabajo de grado - Monografía - Maestría
COAR
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Citación
Metadata
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Resumen
Este artículo presenta dos estrategias de control multivariable para la regulación de la Concentración de Oxígeno
Disuelto en un biorreactor de laboratorio a escala. Los controladores manipulan el flujo de aire y la velocidad de
agitación en el reactor, partiendo de un modelo mecánico que relaciona las variables manipuladas y el coeficiente
de transferencia de oxígeno, para obtener modelos locales lineales del proceso. Por lo tanto, los controladores de
rango medio y MPC están diseñados para extender los rangos de operación de las variables de control para hacer
que el sistema sea más estable contra el consumo del microorganismos. Por último, se selecciona una estrategia
con las mejores ventajas en el proceso mediante simulaciones para implementarla en un biorreactor, os resultados
muestran que la estrategia puede regular la concentración de oxígeno en una amplia gama de condiciones
operativas.
Abstract
This article presents two multi-variable control strategy for the regulation of Dissolved Oxygen Concentration in a
stirred laboratory-scale bioreactor. The controllers manipulates the airflow and agitation speed in the reactor,
departing from a mechanistic model that relates the manipulated variables and the oxygen transfer coefficient,
linearized local models of the process are obtained. Then, mid-range controller and MPC control are designed to
extend the operating ranges of the control variables to make the system more stable against the consumption of
microorganisms. Finally, a strategy with the best advantages in the process is selected by means of simulations to
implement it in a real bioreactor. The results show that the strategy can regulate the concentration of oxygen in a
wide range of operating conditions.
Keywords
Controlador de rango medioControl de oxígeno disuelto
Control predictivo basado en modelos
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