Diseño e implementación de un sistema de control de presión y de flujo para un reactor a unidad piloto de pirólisis de lecho fijo a escala laboratorio

Abstract

El presente trabajo muestra el proceso de diseño de un sistema de control automático para controlar la presión a la salida y el flujo de alimentación de gas en un reactor de pirólisis escala laboratorio y su implementación como estrategia de mejoramiento en el desempeño operacional del equipo durante la realización de pruebas experimentales en el grupo INTERFASE. Para ello, se realizó el diseño conceptual del sistema de control mediante el estudio de las condiciones de operación de la unidad piloto. Dentro del desarrollo se abordó el concepto de flexibilidad y economía, igualmente se definieron las condiciones de operación del piloto con una estrategia feedback de control On-Off para las variables de control, además de permitir la adaptación de elementos adquiridos previamente por el grupo INTERFASE. Para ello, se eligió una placa arduino UNO como hardware por su bajo costo y Arduino 1.8.2 y NetBeans 8.2 como software por ser de acceso libre y compatible con los elementos. Posteriormente, se construyó el sistema de control automático a partir de los requerimientos establecidos para su uso a escala laboratorio. Dicho sistema constituido por sensores y válvulas permite operar el sistema de manera estable. La implementación de un módulo amortiguador, permitió mejorar la cuantificación de gases en la salida del proceso. Se ajustaron experimentalmente las variables de control para disminuir el tiempo de estabilización durante el arranque del proceso. Por último, se evaluó el desempeño del sistema de control automático mediante el desarrollo de pruebas experimentales con reacción. En ellas se observó un aumento en la producción de aceite para las condiciones actualmente utilizadas, pasando de 45,58%±1,53 bajo operación manual a 52,95%±1,71 con el modo automático. Asimismo, se obtuvo una importante mejora en el cierre del balance pasando de un exceso de 113,82%±7,32 bajo operación manual a 102,27%±4,78 en modo automático.