ESTRATEGIA DE CONTROL FEEDBACK PARA UN REACTOR DE METANACIÓN: ANÁLISIS MEDIANTE SIMULACIÓN CON ASPEN HYSYS

Jimenez Aguirre, Eliana Paola

ESTRATEGIA DE CONTROL FEEDBACK PARA UN REACTOR DE METANACIÓN: ANÁLISIS MEDIANTE SIMULACIÓN CON ASPEN HYSYS

dc.contributor.advisor	Morales Medina, Giovanni
dc.contributor.author	Jimenez Aguirre, Eliana Paola
dc.contributor.evaluator	Barajas Ferreira, Crisostomo
dc.contributor.evaluator	Kafarov, Viatcheslav
dc.date.accessioned	2025-03-06T15:23:41Z
dc.date.available	2025-03-06T15:23:41Z
dc.date.created	2025-01-30
dc.date.issued	2025-01-30
dc.description.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.
dc.description.abstractenglish	Description: The paper presents a study on the implementation of a feedback control strategy for a methanation reactor using simulation in Aspen HYSYS. This process converts carbon dioxide (CO₂) and hydrogen (H₂) into methane (CH₄), contributing to renewable energy storage and greenhouse gas emissions reduction. The research addresses three specific objectives: to develop a steady-state base model, to verify the open-loop responses of the system to perturbations, and to compare the performance with and without a feedback control loop. The base model included four PFR reactors in series, each with heat exchangers and water separators, providing initial conditions that ensured a cumulative conversion of up to 96%. In open-loop dynamic simulation, the system showed stabilization times between 80 and 325 minutes under perturbations such as changes in flow, temperature, and H2/CO2 ratio, highlighting the need for active control to improve stability. The feedback control loop significantly improved the stability and accuracy of the system, especially when handling changes in the reagent input. However, under baseline conditions, the stabilization time was 3836 minutes, evidencing limitations in the control loop design. This analysis underlined the importance of optimizing control strategies to balance efficiency, stability, and response times. In conclusion, the simulation demonstrated the effectiveness of a feedback control scheme to stabilize exothermic processes such as methanation, showing its potential for industrial applications in synthetic fuel generation. Adjustment of the control loop parameters and experimental validations are recommended to further improve the system performance.
dc.description.degreelevel	Pregrado
dc.description.degreename	Ingeniero Químico
dc.format.mimetype	application/pdf
dc.identifier.instname	Facultad de Ingeníerias Fisicoquímicas
dc.identifier.reponame	Escuela de Ingeniería Química
dc.identifier.repourl	https://noesis.uis.edu.co
dc.identifier.uri	https://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/45287
dc.language.iso	spa
dc.publisher	Universidad Industrial de Santander
dc.publisher.faculty	Ingeniería Química
dc.publisher.program	Universidad Industrial de Santander
dc.publisher.school	Universidad Industrial de Santander
dc.rights	info:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.accessrights	info:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.coar	http://purl.org/coar/access_right/c_abf2
dc.rights.creativecommons	Atribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)
dc.rights.license	Atribución-NoComercial 2.5 Colombia (CC BY-NC 2.5 CO)
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subject	Perturbación
dc.subject	Lazo abierto
dc.subject	Lazo cerrado
dc.subject	Conversión
dc.subject	Aspen HYSYS
dc.subject	Temperatura
dc.subject	Feedback
dc.subject.keyword	Feedback
dc.subject.keyword	methanation
dc.subject.keyword	Aspen HYSYS
dc.subject.keyword	simulation
dc.title	ESTRATEGIA DE CONTROL FEEDBACK PARA UN REACTOR DE METANACIÓN: ANÁLISIS MEDIANTE SIMULACIÓN CON ASPEN HYSYS
dc.title.english	Feedback control strategy for a methanation reactor: analysis by simulation with Aspen HYSYS
dc.type.coar	http://purl.org/coar/resource_type/c_7a1f
dc.type.hasversion	http://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcce
dc.type.local	Tesis/Trabajo de grado - Monografía - Pregrado