Sistema de control automatico

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PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DE VALPARAÍSO
FACULTAD DE INGENERÍA
ESCUELA DE INGENERÍA BIOQUÍMICA





IEB-451 SEMINARIO DE TITULACIÓN
Construcción e implementación de un sistema de control de temperatura para fermentador Biolafitte.






Alumnos:
- Francisco Orellana
- Alyssa Barreto

Profesores:
- Raúl Conejeros
- Juan Carlos Gentina

ResumenEl presente informe detalla el tema de seminario de titulación 2013 correspondiente a la construcción e implementación de un sistema de control automático de temperatura en un reactor Biolafitte. Este reactor esta hecho de acero inoxidable, con una capacidad de 20L, que se utiliza para formar el inóculo de otro reactor escala piloto de 120 L.

El Biolafitte antiguamente constaba con unsistema de control automático que controlaba la temperatura, agitación y pH, sin embargo tenía algunos de sus componentes defectuosos y deteriorados por el tiempo. Para calentar el reactor, este sistema recirculaba agua caliente a la temperatura deseada a través de un serpentín que se encuentra dentro del reactor y adherido a la tapa.

La propuesta es utilizar como sistema de control automático detemperatura, el sistema de control antiguo del Biolafitte, cambiando los componentes necesarios para un funcionamiento óptimo. Para ello fue importante estudiar en profundidad el sistema y las necesidades térmicos del reactor. Esta propuesta se origina sobre la base de que el sistema antiguo dejo de funcionar, por lo que en la actualidad se utiliza un baño termorregulador que requiere supervisióny englobaba una serie de peligros para los estudiantes.

Para la implementación, el sistema antiguo se utilizó como soporte para los nuevos componentes y reutilizó algunas estructuras antiguas de cobre como el tambor calefactor, cañerías y bandejas para cableado eléctrico. Para ello se le implementó un controlador ON/OFF, un relé para proteger el circuito eléctrico, una Pt-100 como sensor detemperatura y un nuevo condensador eléctrico para el motor de la bomba de agua que se tenía en el sistema anterior.

Por otra parte se realizaron actividades experimentales para obtener los coeficientes de transferencia de calor, obteniéndose 2 para las paredes del reactor y de 17 para el serpentín. Finalmente, se logra que el sistema montado funcione en forma óptima manteniendo la temperaturaen torno al set point, cumpliendo asi con los objetivos propuestos al comienzo del semestre.

ÍNDICE



ÍNDICE GENERAL






ÍNDICE DE FIGURAS




CAPÍTULO 1
INTRODUCCIÓN



Los sistemas de automatización en los Biorreactores empezaron a ser implementados alrededor de los años 40 en Chile, para el control de diversos parámetros, tales como la agitación, aireación, control deespuma, alimentación y la temperatura. Actualmente nuestra Universidad consta de diversos reactores que pueden ser controlados por softwares computacionales, con el propósito de facilitar la supervisión de estos.

Los microorganismos necesitan para su crecimiento una temperatura óptima de acuerdo a sus necesidades metabólicas y medioambientales donde se desarrollen, sin muchas fluctuacionesde la temperatura para que los resultados que se quieran obtener sean los deseados. De acuerdo a lo anterior se pueden hacer crecer microorganismos a diversas temperaturas como por ejemplo los mesófilos que crecen en un rango de temperatura entre los 15 y 35 °C. La mayoría de los reactores están implementados con chaquetas y/o serpentines que son sumergidos en el caldo de cultivo, como sistema deintercambio de calor.

En este informe se detallara la forma en la que se lleva a cabo la construcción e implementación de un sistema de control automático de temperatura para un fermentador Biolafitte. El sistema operará a temperaturas a distintos rangos de temperatura que fluctúan entre 20 a 80°C aproximadamente como máximo. Se establecerá una temperatura de referencia o set point en el...