Control multivariable lineal con desacoples en un intercambiador de calor

Linear multivariable control with decoupling in a heat exchanger

El presente artículo describe la validación de los diseños de control multivariable lineal en un intercambiador de calor bajo ambiente virtual usando Hysys, cuyo interés se centró en analizar las diferentes respuestas del sistema MIMO cuan-do se realizó el control regulatorio con diferentes desacopladores y sin desacoplador. Se usaron tres tipos de desacopla-dores: Simplificado de Estado Estacionario, Simplificado y Generalizado. Los valores de las consignas fueron 60 °C para la temperatura del caudal a la salida de los tubos, y 41 °C para la temperatura del caudal a la salida de la carcasa; las variables manipuladas fueron los caudales de entrada a los tubos y la carcasa, gracias a los porcentajes de apertura de las válvulas correspondientes. Se emplearon controladores PI que fueron sintonizados con la aplicación del diseño IMC. De los resultados se pudo apreciar que el desacople simplificado fue el que más disminuyó el efecto del acoplamiento.

1. INTRODUCCIÓN

El estudio y manejo del control multivariable es uno de los temas importantes para procesos industriales, ya que muy frecuentemente, éstos son de naturaleza multivariable (MIMO). En las siguientes secciones se describe la validación de los diseños de control multivariable lineal en un intercambiador de calor bajo ambiente virtual usando Aspen Hysys®, en donde los valores de las Consignas para las Temperatura a las Salidas de los Tubos y la Carcasa son 60°C y °41C respectivamente; con un margen de error de ± 1% en estado estacionario sobre dichas temperaturas.

Un análisis comparativo de las respuestas del sistema bajo control en lazo cerrado sin desacople y con los diferentes desacoples, arroja unos resultados en los que se puede apreciar que el desacople simplificado es el que más disminuye el efecto del acoplamiento, seguido del simplificado de estado estacionario y el desacople generalizado.

2. ANTECEDENTES

En cuanto a publicaciones de trabajos anteriores relacionados con el control de intercambiadores de calor, como también con el control multivariable lineal, se describen sus resultados principales.

Según [1], se obtuvieron resultados de una simulación para una solución basada en el control óptimo aplicado a una red de intercambiadores de calor con derivación, los cuales mostraron que se puede lograr casi un desacoplo total entre las variables del proceso; adicionalmente, se manejó la estrategia de control H infinito.