Control Automatico

UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE CARTAGENA
AREA DE TECNOLOGIA DE ALIMENTOS DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA DE ALIMENTOS Y DEL EQUIPAMIENTO AGRÍCOLA

TESIS DOCTORAL

MODELO MATEMÁTICO, ANÁLISIS Y CONTROL DEL COMPORTAMIENTO DINÁMICO DE LOS SISTEMAS FRIGORÍFICOS DE FÁBRICAS DE CONGELADOS VEGETALES

Presentada por:

Arturo Esnoz Nicuesa
Dirigida por:

Dr. D Antonio López Gómez Dr. D. Mario GarcíaSanz 2002

Con estas líneas, quiero expresar mi gratitud a todas aquellas personas que, de una forma u otra han colaborado y me han apoyado a lo largo de la realización de este trabajo. A los Drs. Antonio López y Mario García, directores de esta Tesis, por su activa participación y el apoyo, orientación y confianza recibidos de su parte. Esta tesis se ha desarrollado dentro del ProyectoCIMFROZEN, que se ha llevado a cabo en colaboración con la Empresa BONDUELLE ESPAÑA, S.A., INFOSERVICIOS, S.A. y la ASOCIACIÓN DE LA INDUSTRIA NAVARRA (AIN), y con ayudas del MINER (Programa PAUTA e Iniciativa ATYCA, Ref. 694/96) y del CDTI (Ref. 970181), como Proyecto Concertado. Este Proyecto ha tenido como Investigador Principal al Prof. Dr. Antonio López Gómez, Catedrático de Universidad del Área deTecnología de Alimentos.

RESUMEN

RESUMEN
El uso del frío es imprescindible en muchos procesos de fabricación dentro de las distintas industrias agroalimentarias. El correcto diseño y funcionamiento del sistema frigorífico como sistema auxiliar de los sistemas de proceso es muy importante para garantizar el éxito del proceso de producción. Además, las instalaciones frigoríficas absorbenuna parte importante del consumo energético total de las industrias agroalimentarias, como es el caso de una fábrica de alimentos congelados Por otra parte, en la ingeniería del procesado de alimentos, la técnica de modelización y simulación, que permite un mayor conocimiento y la optimización de los procesos, hace posible que se piense en un aumento progresivo de la aplicación de la modelización aescala industrial. Además, la modelización de las instalaciones frigoríficas puede tener una gran incidencia en la disminución de los consumos energéticos y de fabricación, e incluso sobre la calidad del producto congelado. Sin duda, también será de gran utilidad para mejorar los sistemas de control de las instalaciones frigoríficas y los procesos en la industria de fabricación de alimentoscongelados. Los modelos desarrollados, e implementados en esta tesis en el lenguaje de programación C++, simulan el comportamiento dinámico de las instalaciones frigoríficas y de los equipos a los que dan servicio, congeladores y cámaras de conservación de congelados con un reducido número de ecuaciones y parámetros. Con ellos se simula dinámicamente, por una parte, el consumo eléctrico de lasinstalaciones frigoríficas y sus parámetros de funcionamiento más importantes, y, por otra, la temperatura del aire en el interior de los congeladores y las cámaras de

conservación de congelados, como parámetro más importante de funcionamiento de estos equipos. Una vez determinados los modelos, se ha procedido a la linealización de estos modelos para poder obtener de ellos, mediante la transformaciónde las ecuaciones en un sistema de variables de estado, las funciones de transferencia necesarias para proceder al desarrollo de nuevos sistemas de control. Como primer paso en la construcción de los sistemas de control se ha procedido a analizar mediante la técnica RGA, los emparejamientos, los grados de acoplamiento y las estructuras de control resultantes para determinar las mejores estrategiasde control a seguir. De esta manera se ha llegado a la conclusión de realizar tres lazos de control SISO, respecto a las tres variables importantes de la instalación frigorífica. Los dos lazos que controlan el consumo eléctrico de los compresores han sido construidos mediante lógica borrosa y el que controla la temperatura de la cámara mediante la técnica de control QFT. El control de los...