Reactor CSTR

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Eliana Peña T., Aída R Pérez R., Ander J. Miranda, José H. Sánchez L.
Modelado de un reactor químico tipo CSTR y evaluación del control predictivo aplicando Matlab-Simulink
Revista INGENIERÍA UC, vol. 15, núm. 3, diciembre, 2008, pp. 97-112,
Universidad de Carabobo
VenezuelaDisponible en: http://www.redalyc.org/articulo.oa?id=70712293012

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REVISTAINGENIERÍA UC. Vol. 15, No 3, 97-112, 2008

Modelado de un reactor químico tipo CSTR y evaluación del control
predictivo aplicando Matlab-Simulink
Eliana Peña T., Aída R Pérez R., Ander J. Miranda, José H. Sánchez L.
Centro de Investigación y Tecnología en Automatización, Electrónica y Control (CITAEC),
Facultad de Ingeniería, Universidad de Carabobo. Venezuela
Email: eliana.pena@gmail.com,aidaperezr@gmail.com, anderjosemiranda@gmail.com, josanlo@yahoo.com

Resumen
El propósito de este trabajo es el estudio de un reactor tipo tanque continuamente agitado (CSTR) a partir
de su modelo matemático en variables de espacio de estado. Posteriormente, se utiliza el modelo no lineal para
realizar unas pruebas de lazo abierto del sistema y por último se diseña su sistema de controlpredictivo por modelo (MPC), el cual se compara con una estrategia de control proporcional. Para ambos lazos de control se utilizó el
modelo lineal representado a través de variables de estado.
Palabras clave: reactor químico, simulación en Matlab – Simulink, modelo lineal, modelo no lineal,
variables de estado, control predictivo por modelo (MPC).

Modeling to a CSTR reactor and evaluation of apredictive control
using Matlab-Simulink
Abstract
The purpose of the present work is to study an exothermic continuous stirred-tank reactor, using its space
state mathematical model. Later, an open-loop analysis is realized using a nonlinear model, and finally a Model
Predictive Control (MPC) algorithm is designed and it’s compared with a proportional control algorithm. In both
control loopsthe reactor space state linear model was used.
Keywords: chemical reactor, Matlab – Simulink simulation, linear model, non linear model, state variable,
model predictive control (MPC).
1. INTRODUCCIÓN
Una reacción química es aquella operación unitaria que tiene por objeto distribuir de forma distinta
los átomos de ciertas moléculas (reactantes) para formar otras nuevas (productos). El lugarfísico donde se
llevan a cabo las reacciones químicas se denomina
reactor químico [1].
Los reactores químicos tienen como funciones
principales:
− Asegurar el tipo de contacto o modo de fluir de los

reactantes en el interior del tanque, para conseguir
una mezcla deseada con los materiales reactantes.

− Proporcionar el tiempo suficiente de contacto entre

las sustancias y el catalizador,para conseguir la
extensión deseada de la reacción.
− Permitir condiciones de presión, temperatura y

composición de modo que la reacción tenga lugar
en el grado y a la velocidad deseada, atendiendo a
los aspectos termodinámicos y cinéticos de la reacción.
Las características de no linealidad que presenta
el reactor químico, así como su elevado retardo e interacción entre sus entradas ysalidas hacen complejo
el diseño de su sistema de control. El reactor químico
tipo tanque con agitación continua (CSTR) es uno de
los más usados en la industria química, debido a que
presenta ciertas ventajas que se derivan de la uniforRev. INGENIERÍA UC. Vol. 15, No 3, Diciembre 2008 97

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