Cambios a Punto de Ajuste en Nivel de Fondo

Descripción del experimento: En este experimento con el ANF, se hacen cambios al punto de ajuste para llevar el nivel de fondo desde un valor inicial del 50% al 40% y después de estabilizarse llevarlo al 60%. Con testo se comprueba que el agente es capaz de manejar el proceso en regiones de operación que no son habituales. En condiciones normales de operación lo adecuado es mantener un nivel cercano al 100% para mantener un inventario de producto que soporte cambios en las condiciones de operación.

Variable afectada: Nivel de fondo manipulando flujo de producto.

Efecto esperado: Cuando se manipula el flujo de producto de fondo también se tiene un efecto sobre la composición de fondo. De hecho esa es una configuración de control de composición. Al aumentar el flujo de fondo se reduce el tiempo de residencia que el fluido está expuesto a la temperatura del rehervidor, en consecuencia su composición es menor que si se quedara por algún tiempo para que se le separe el componente ligero. Por ello se espera que la manipulación de flujo de fondo tenga algún efecto sobre la composición y que el ACF actúe en concordancia.

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Condiciones iniciales en ambas torres:

Flujos de entrada FC TC zC TA

50% 50% 50% 50%

Variables

Controladas 90 zD 95 50 TD 50 100 zF 100 100 NF 100 Puntos de Ajuste _95% zD _50% TD _100% zF _{50 40 60%} NF

Datos del Disturbio Variable _- Función _- Período _- Duración _- Amplitud _- Variable afectada en el experimento.

Resultados: A pesar de que la respuesta del nivel de fondo que controla el agente es más oscilatoria que la del controlador como puede verse en la Figura 4-39, los índices de desempeño muestran que la desviación se corrigió más rápido que con el controlador PID y que incluso el agente requirió menos acciones que el controlador como lo muestran la varianza en ambas torres y se confirma en la gráfica NF de la Figura 4-43.

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Desempeño del Control de Nivel de Fondo Índices de

desempeño: IAE ICE IAET ICET σ2(VC/VM) T1 677.653 3529.42708 2108322.3 11061896.8 13.73/5.06 T2 202.279 1187.78074 544338.6 3457775.4 4.62/1.34

El error que la variable controlada desarrolla durante el experimento se observa en las Figuras 5-40 y 5-41.

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No obstante, el alcanzar el nivel solicitado tan rápidamente demanda un sacrificio para otras variables del proceso. Como ya se dijo en el apartado del cambio en la temperatura de domo, la masa en el fondo de la torre funciona como un amortiguador que soporta las variaciones de las demás variables, sin embargo, si es ahora el amortiguador quien causa las variaciones, deben esperarse afectos sobre las demás variables. Al hacer variar el nivel de fondo los mayores efectos de la perturbación causada por el estado transitorio se reflejan en la composición de fondo y como resultado de las acciones del ACF se afecta la temperatura de domo, esto se ve en los índices de eficiencia de la Tabla 4-18 para los demás agentes y controladores.

2 5 E 0

Control de Composición de Domo Índices de

desempeño: IAE ICE IAET ICET σ2(VC/VM) T1 1474.1522 15648.5035 3728458.45 36575978.3 60.88/25.91 T2 186.6599 184.2320 551925.22 583360.3 0.71/0.25 Control de Temperatura de Domo

Índices de

desempeño: IAE ICE IAET ICET σ2(VC/VM) T1 219.077 1306.0394 631789.08 3986022.9 5.08/4.89 T2 453.705 2605.6525 1353383.42 8106170.8 5.08/1.03 Control de Composición de Fondo

Índices de

desempeño: IAE ICE IAET ICET σ2(VC/VM) T1 58.7074 141.5956 153669.73 397780.10 0.55/463.55 T2 190.8053 1303.7664 507838.93 3834811.06 5.07/86.92

Los índices de la Tabla 4-18 muestran que las acciones de los agentes son las necesarias para llevar el proceso al siguiente estado operativo. El manejo de las variables manipuladas por los controladores PID se presenta en la Figura 4-42, comparativamente la Figura 4-43 presenta las mismas variables pero de T2. Nótese en la gráfica superior de la Figura 4-43 la señal de reflujo coincide con la variación de nivel de fondo.

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De las gráficas NF en las Figuras 5-42 y 5-43 se puede ver que el control de nivel de fondo ejerce más movimientos en la variable manipulada que el agente. Asimismo, en la gráfica zF se observa que las acciones del controlador cubren todo el rango de valores desde 0 al 100% mientras que el agente solo va del 65 al 80% en el primer cambio y del 80 al 40% en el segundo cambio por lo que consume menos energía. La fuerte interdependencia entre composición y nivel es consecuencia de las ecuaciones (D-13) y (D-14), donde se ve que cualquier movimiento en alguno de los flujos de fondo inevitablemente causa que la composición varíe y viceversa como se vio en el experimento de cambiar la composición.

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En este experimento, al variar el nivel, el control de composición trata de evitar que su variable se desvíe, contraponiéndose a las acciones del control de nivel. Los agentes por el contrario, admiten la desviación por lo que el nuevo nivel puede alcanzarse en menos tiempo. En las Figuras 5-44 y 5-45 se comparan las perturbaciones en las composiciones causadas por el cambio de nivel.

4.4.4.1 Análisis de Resultados

Análisis de resultados: Como se pronosticó en la descripción de los efectos esperados, el ANF aumenta el flujo para seguir a su punto de ajuste y además de que debido al aumento en el flujo de fondo se reduce la separación, el ACF aumenta la vaporización porque su modelo directo del proceso pronostica que la composición va a bajar. Las dos acciones de los agentes de fondo tienden a reducir el nivel, por lo que no se requieren variaciones muy grandes para lograr el primer cambio de consigna. En el segundo cambio de PA, el ANF cierra su válvula para elevar el nivel y simultáneamente el ACF reduce la vaporización, ambos en magnitudes semejantes. Como efecto secundario el ATD aumenta el flujo de agua para contener el aumento de temperatura causado por la vaporización así como el ACD percibe cambios en el nivel de fondo y produce las variaciones vistas en la Figura 4-43. De las Figuras 5-44 y 5-45 se ve que la perturbación en la composición de fondo y temperatura de domo perduran aproximadamente el mismo tiempo, a pesar de que en T2 son mayores, por lo que con menos acciones de control y consecuentemente menos energía los agentes logran alcanzar el punto de ajuste solicitado.

* + * + * + * +

Para los experimentos de esta sección se determinó utilizar la función “Doble Pulso Triangular” [36] (aquí se le llama rampa para abreviar) debido a que hace un recorrido lineal por todo el rango de la variable seleccionada, en vez de la función senoide ya que la velocidad con la que varía en la cresta o en el valle no es constante. Con la función rampa se recorre todo el rango de las variables que causan perturbaciones buscando las regiones en las que los agentes son incapaces de controlar el proceso. Posteriormente se emplean trenes de pulsos también llamados “Doble Pulso Rectangular” [36] para determinar las capacidades de recuperación de los agentes a cambios abruptos. Los objetivos de someter a perturbaciones de mayor amplitud que las habituales es medir su capacidad para impedir la propagación de perturbaciones y llegado el caso su capacidad

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para recuperarse rápidamente de perturbaciones extremas. Esto debido a que es inevitable que las VCs sean perturbadas si la magnitud de las perturbaciones es considerable, por lo que la estrategia de control debe volver al punto de ajuste lo más rápida y suavemente posible.