Control de procesos industriales con minimización del consumo energetico

Abstract

Este trabajo propone un procedimiento metodológico para reducción de consumo energético de procesos industriales multidominio por intervención directa de estrategias de control. El procedimiento propuesto consta de 3 partes fundamentales. La primera parte aborda la etapa del modelado unificado para sistemas multidominio permitiendo de esta manera obtener un modelo basado en energía que permita conocer el comportamiento fenomenológico y energético de la planta y de sus elementos. En la segunda parte se plantea y se implementa la estrategia de control que mediante el uso de algoritmos optimizadores de naturaleza evolutiva logra sintonizar de manera óptima los controladores PID en función de alcanzar los objetivos de producción deseados. Posteriormente en la tercera parte se integra a los objetivos de la estrategia de control la minimización del consumo energético de la fuente de potencia. El procedimiento metodológico propuesto se implementa para un caso de estudio compuesto por un sistema de refrigeración por compresión de vapor al considerarse como un sistema de alta complejidad conformando por elementos de múltiples dominios energéticos (eléctrico, mecánico rotacional, hidráulico y térmico) cuya interacción presenta alto acoplamiento entre variables y condiciones de no linealidad, consiguiéndose, para varias estrategias de control, resultados muy halagüeños

Abstract: This paper proposes a methodological procedure to reduce energy consumption of multidomain industrial processes by direct intervention of control strategies. The proposed procedure consists of 3 fundamental parts. The first part deals with the stage of unified modeling for multi-domain systems, thus allowing us to obtain a unified energy-based model that allows us to know the phenomenological and energetic behavior of the plant and its elements. In the second part, the control strategy is proposed and implemented, which, through the use of optimizing algorithms of an evolutionary nature, optimally tunes the PID controllers in order to achieve the desired production objectives. Subsequently, in the third part, the minimization of the energy consumption of the power source is included within the objectives of the control strategy. The proposed methodological procedure is implemented for a case study consisting of a vapor compression refrigeration system to be considered as a highly complex system comprising elements of multiple energy domains (electrical, rotational mechanics, hydraulic and thermal) whose interaction presents high coupling between variables and conditions of non-linearity, achieving, for several control strategies, very promising results.