ESTRATEGIA DE CONTROL FEEDBACK PARA UN REACTOR DE METANACIÓN: ANÁLISIS MEDIANTE SIMULACIÓN CON ASPEN HYSYS
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Date
2025-01-30
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Universidad Industrial de Santander
Abstract
Descripción: El documento presenta un estudio sobre la implementación de una estrategia de control feedback para un reactor de metanación utilizando simulación en Aspen HYSYS. Este proceso convierte dióxido de carbono (CO₂) e hidrógeno (H₂) en metano (CH₄), contribuyendo al almacenamiento de energía renovable y la reducción de emisiones de gases de efecto invernadero. La investigación aborda tres objetivos específicos: desarrollar un modelo base en estado estacionario, verificar las respuestas del sistema en lazo abierto ante perturbaciones y comparar el desempeño con y sin lazo de control feedback.
El modelo base incluyó cuatro reactores PFR en serie, cada uno con intercambiadores de calor y separadores de agua, proporcionando condiciones iniciales que garantizaron una conversión acumulativa de hasta el 96 %. En simulación dinámica en lazo abierto, el sistema mostró tiempos de estabilización entre 80 y 325 minutos bajo perturbaciones como cambios en flujo, temperatura y relación H2/CO2, destacando la necesidad de un control activo para mejorar la estabilidad.
El lazo de control feedback mejoró significativamente la estabilidad y la precisión del sistema, especialmente al manejar cambios en la entrada de reactivos. Sin embargo, en condiciones base, el tiempo de estabilización fue de 3836 minutos, evidenciando limitaciones en el diseño del lazo de control. Este análisis subrayó la importancia de optimizar las estrategias de control para equilibrar eficiencia, estabilidad y tiempos de respuesta. En conclusión, la simulación demostró la efectividad de un esquema de control feedback para estabilizar procesos exotérmicos como la metanación, mostrando su potencial para aplicaciones industriales en generación de combustibles sintéticos. Se recomienda ajustar los parámetros del lazo de control y realizar validaciones experimentales para mejorar aún más el desempeño del sistema.
Description
Keywords
Perturbación, Lazo abierto, Lazo cerrado, Conversión, Aspen HYSYS, Temperatura, Feedback