Elementos para implementar el sistema de control automático

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Contenido

1.        DESCRIPCIÓN DE LA INVESTIGACIÓN        4

1.1.        INTRODUCCIÓN        4

1.2.        OBJETIVOS        5

1.3.        ANTECEDENTES        6

Elementos para implementar el sistema de control automático        8

Tipos de sensores        8

2.        PRESENTACIÓN DE RESULTADOS        12

3.        CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES        17

4.        Referencias bibliográficas        18

5.        ANEXOS        19

Figura 1.1 Diagrama del Reactor Airlift        6

Figura 1.2 tubo de Bourdon        9

Figura 1.3 Medidor de orificio        10

Figura 1.4 medidor magnético        11

Figura 1.5 principio de funcionamiento de termopar        12

Figura 5.1 Cómo funciona un Biorreactor Airlift        19

Figura 5.2 Biorreactor airlift industrial        20

Tabla 1.1 Descripción de las partes y zonas más importantes del biorreactor airlift        7

Resumen ejecutivo

Un reactor airlift es un tipo de biorreactor diseñado por ingenieros químicos para producir productos farmacéuticos, polímeros, entre otros. Como en los reactores de lodo activado, el gas es introducido en el reactor con el propósito de administrar oxígeno a las bacterias y generar una mezcla.Tienen dos zonas distintas, en una zona se introduce el aire y se induce al líquido a crecer, en la otra zona “sin gas”, el líquido y las burbujas de gas residuales recirculan hacia el fondo del reactor. los deflectores en el reactor causan los distintos patrones de circulación.(Kennes, Veiga, 2001)

La aplicación de este reactor se analizará con respecto al tratamiento de aguas residuales, para esto la descripción del reactor y su funcionamiento son una parte clave para el análisis de las variables a controlar, para las cuales se aplicará un sistema de control automático que debe contener al menos sensores, actuadores, circuito de acondicionamiento de la señal, circuito de la etapa de potencia, DAQ y módulo de procesamiento de datos (PC).

1. DESCRIPCIÓN DE LA INVESTIGACIÓN

1. INTRODUCCIÓN

El tratamiento de aguas residuales es una de las preocupaciones actuales que tiene la industria y la sociedad, debido al déficit mundial de agua que existe en este momento. Por lo que se hace necesario una mejor utilización y disposición de los recursos hídricos.

El biorreactor Airlift es una solución a esta problemática, ya que dentro de los reactores existentes, es el que realiza un mejor proceso de remoción y degradación de contaminantes. Es por esto que, para potenciar aún más este proceso, se busca optimizar su uso en el tratamiento de aguas residuales utilizando un sistema automatizado con el objetivo de mantener constantes sus propiedades y monitorear ciertos parámetros de medición.

A continuación se realizará una revisión bibliográfica del reactor en cuestión y del sistema de automatización con la finalidad de determinar y definir que sistema de control es posible aplicar a nuestro proceso, considerando en ello, las variables y parámetros de operación.

1. OBJETIVOS

A continuación se presentan los objetivos, general y específicos para el tema propuesto:

Objetivo general

Comprender el significado un sistema de control automatizado en base al área profesional de los integrantes.

Objetivos específicos

Realizar una revisión bibliográfica, utilizando publicaciones nacionales e internacionales, con antecedentes confiables y relevantes del tema.

Conocer de un proceso específico la importancia de los sistemas de control automatizados.

1. ANTECEDENTES

En una organización dedicada al tratamiento de riles se ubica un biorreactor airlift (BAL), tipo de reactor fluidizante más utilizado, el cual consiste en un recipiente agitado neumáticamente que mantiene un ambiente biológicamente activo y tiene la característica particular de suministrar energía mediante la expansión isotérmica que se produce al introducir un gas, esto tiene como efecto que se conserve la homogeneidad dentro de él. Estos equipos entregan la posibilidad de fluidización de sólidos simple y con una alta eficiencia. El medio de cultivo circula de forma ascendente y descendente; en el primer caso, por un tubo draft y, luego, por la parte externa. Este proceso se puede ver expuesto en la Figura 1 y posteriormente explicado en la tabla 1.

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Figura 1.1 Diagrama del Reactor Airlift

Tabla 1.1 Descripción de las partes y zonas más importantes del biorreactor airlift

Aplicación del Reactor:

Los reactores del tipo airlift han sido extensamente utilizados para el tratamiento de agua (Zuber et al., 1997). Es por ello, que para tal situación hemos querido utilizar este reactor como un sistema de tratamiento para las aguas residuales de tipo industrial.

Este proceso de tratamiento requiere de un suministro constante de flujo de aire al sistema. Donde el flujo de alimentación es dividido en dos corrientes de tipo líquida y que al ingresar la fase gaseosa, entra en contacto con la fase líquida, dispuesta en el interior del equipo, ocurriendo la transferencia y biotransformación de contaminantes (Gjaltema et al,. 1997). Todo este proceso puede ser optimizado y mejorado mediante la implementación de un sistema de control automatizado. El cual tiene por objetivo mantener en un determinado valor operacional las variables del proceso tales como temperatura, presión, flujo, composición, entre otros. Los procesos que ocurren dentro de este son de naturaleza dinámica, en ellos siempre hay cambios y se deben tomar las acciones pertinentes sobre las variables relevantes, aquellas que se relacionan con la seguridad, calidad e índices de producción, etc. Como variables a controlar se considerarán las siguientes: Temperatura, Presión, Flujo y pH. Este sistema de control automático debe contar a lo menos con los siguientes elementos; sensores, actuadores, circuito de acondicionamiento de la señal, circuito de la etapa de potencia, DAQ y módulo de procesamiento de datos (PC).

Elementos para implementar el sistema de control automático

Sensores

Un sensor es un dispositivo que mide la variable a controlar para luego entregar una señal de salida medible que se encuentra en función de la variable controlada.

Tipos de sensores

Sensores de presión

Existe una gran cantidad de sensores de presión entre los cuales destacan el tubo de Bourdon, hélice, espiral, fuelle y el de diafragma. El más común de estos es el Bourdon ver figura 1.2 que consiste en un tramo de tubo en forma de herradura, con un extremo sellado y el otro conectado a la fuente de presión. Debido a que la sección transversal del tubo es elíptica, al aplicar una presión el tubo tiende a enderezarse y al quitarla el tubo tiende a volver a su posición original de herradura. La cantidad de enderezamiento que sufre el tubo es proporcional a la presión que se le aplica, y como el extremo abierto del tubo esta fijo, entonces el extremo cerrado puede conectarse a un transmisor para generar una señal neumática o eléctrica.

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