MACROBIO
Modelado, simulación, control y
opDmización de fotobiorreactores
Proyecto coordinado formado por los subproyectos:
CICYT DPI 2011-‐27818-‐C02-‐01
Universidad de Almería
Coordinador: José Luis Guzmán Sánchez
CICYT DPI 2011-‐27818-‐C02-‐02
UNED
¿Quiénes parDcipan en MACROBIO?
Universidad de Almería
Dept. Informá@ca
Dept. Ingeniería Química
10 españoles+1 sueco
UNED
Dept. Informá@ca y Automá@ca
10 españoles +1 italiano
Duración del proyecto: 3 años (2012-‐2014)
Financiación: 114.000 € (UAL) + 115.000 € (UNED)
¿Por qué MACROBIO?
•
El medioambiente se ha conver@do en una preocupación mundial.
•
Desarrollo de fuentes de energías limpias des@nadas a reducir:
-‐ Consumo global de combus@bles fósiles.
-‐ Emisiones de los gases causantes del efecto invernadero.
Un bioproceso es un proceso en el que se u@lizan células vivas para desarrollar productos para
diferentes mercados y destruir desperdicios perjudiciales para el medio ambiente.
La biotecnología o tecnología de bioprocesos
es una de las áreas emergentes que pueden
contribuir.
¿Por qué MACROBIO?
El
culDvo de microalgas
es visto como uno de los
bioprocesos con mayor potencial para la producción de
biodiesel
en el futuro.
Ventajas
•
Biomasa se ob@ene en superficies muy reducidas.
•
Gran contenido en ácidos grasos.
•
Cul@vables en zonas con deficiencias hídricas.
•
Consumen CO
2→ Mi@gan efecto en medio ambiente.
Y además….
•
Acceso a plantas reales.
•
Experiencia previa en áreas afines.
¿Qué objeDvos Dene MACROBIO?
1.
Desarrollo y propuesta de estrategias de modelado e idenDficación
para procesos basados en la producción de biomasa de microalgas
.
Se obtendrá modelos detallados y complejos para los requisitos de los
niveles superiores y modelos simplificados para los diseños de control.
2.
Desarrollo de estrategias de control predicDvo y metodologías
basadas en eventos para la producción ópDma de biomasa en
fotobiorreactores
de gran tamaño mediante una adecuada reducción
de costes y de la contaminación medioambiental.
3.
Implementación y validación de las estrategias desarrolladas en
diferentes plantas experimentales
con clara relevancia industrial.
Para este obje@vo se u@lizarán dis@ntos @pos de fotobiorreactores.
¿En qué trabaja el grupo UAL?
1.
Acondicionamiento de los fotobiorreactores experimentales.
2.
Obtención de modelos no-‐lineales.
3.
Modelos de predicción de variables ambientales (por ejemplo,
radiación solar y temperatura).
4.
Formulación de problemas de op@mización de obje@vos de alto nivel
para el problema de producción de biomasa.
5.
Desarrollo de estrategias de control predicDvo
para el control global
del sistema combinando especificaciones de alto y bajo nivel (control
jerárquico mul@escala).
UAL: Modelo no-‐lineal del PBR cerrado
• Modelos actuales está@cos y parciales.
• Basado en primeros principios:
-‐ Balances de masa. -‐ Dinámica de fluidos. -‐ En lazo y columna.
• Estado líquido:
-‐ Oxígeno disuelto.
-‐ Concentración de biomasa. -‐ Carbono inorgánico total.
• Estado gaseoso:
-‐ Razón molar del O2.
-‐ Razón molar de CO2
¿En qué trabaja el grupo UNED?
1.
Librerías Modelica de componentes para el modelado y simulación
de PBR abiertos y cerrados
.
2.
Desarrollo de
simuladores interacDvos en Easy Java SimulaDons
para
los dos modelos de plantas implicadas en el proyecto.
3.
Análisis y diseño de
controladores PI basados en eventos
para control
de bajo nivel:
• Nuevos diseños y reglas de sintonía específicas.
• Condiciones de estabilidad.
• Análisis de ciclos límite (existencia, caracterización).
4.
Completar las librerías Modelica con controles basados en eventos.
UNED: ¿Qué es EJS?
Varias posibilidades: • ODEs • Código Java • Matlab-Simulink • SciLab • Dymola • SysQuakeModelo Vista + Control
Aplicación/Applet
+
Matlab Simulink SysQuake Dymola Scilab LabView WindowsUNED: Control PI por eventos
• Condiciones necesarias sobre la estabilidad del sistema
• Condiciones necesarias y suficientes sobre los parámetros del controlador para la
existencia de puntos de equilibrio y ausencia de ciclos límite para procesos de @po FOPTD.
• Conjunto de reglas de sintonía para .
XI SIMPOSIO CEA DE INGENIERÍA DE CONTROL
10,11 de Abril, 2013, Universidad Politécnica de Valencia
