Control óptimo aplicado al proceso de descomposición de residuos orgánicos
Los residuos sólidos han ocasionado impactos ambientales negativos por su disposición inadecuada y porque cada vez son más, asunto asociado al incremento de la población humana, a los procesos de transformación industrial (globalización), y a los hábitos de consumo de los individuos. Una de las técn...
- Autores:
-
Quiñones Vasquez, Jeimmy Katherin
Moreno Zambrano, Maria Fernanda
- Tipo de recurso:
- Trabajo de grado de pregrado
- Fecha de publicación:
- 2019
- Institución:
- Universidad Santo Tomás
- Repositorio:
- Repositorio Institucional USTA
- Idioma:
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- Acceso en línea:
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- Optimal control
Vermicompostaje
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Californian earthworm
Biotechnology
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Los residuos sólidos han ocasionado impactos ambientales negativos por su disposición inadecuada y porque cada vez son más, asunto asociado al incremento de la población humana, a los procesos de transformación industrial (globalización), y a los hábitos de consumo de los individuos. Una de las técnicas más usadas en Colombia para el aprovechamiento de los residuos sólidos orgánicos urbanos es el vermicompostaje el cuál se define como descomposición de residuos orgánicos por la lombriz californiana [1]. El vermicompostaje es una biotecnología que aprovecha las capacidades biológicas de las lombrices para el reciclaje de materiales orgánicos, sin embargo, la tecnología no se ha enfocado mucho en esta área, por ende, este proyecto pretende realizar un control óptimo que permita controlar la variable de temperatura de la planta ya que es uno de los aspectos más importantes para las lombrices porque de ella depende el ritmo de reproducción de esta. Bajo este orden de ideas, es necesario encontrar en primera instancia el modelo matemático que describa el comportamiento del sistema. Luego, realizar la validación de este para determinar el porcentaje de aproximación que tiene respecto a la respuesta real del sistema. Posteriormente aplicar las diferentes técnicas de diseño de los controladores PID, e implementar el controlador que demuestre mejor comportamiento en simulación, seguido a esto diseñar e implementar el controlador óptimo en el sistema. Finalmente, se debe analizar los resultados de la implementación de los controladores, realizando la comparación de las respuestas de los diferentes lazos de control y determinando cuál de los dos es el que presenta un menor gasto de energía y un comportamiento óptimo para el sistema. |
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Albornoz Pineda, Evaluación De La Eficiencia De La Lombriz Roja Californiana E. foetida Para Estabilización De Lodos Residuales De La PTAR Salitre, Bogota: Universidad Santo Tomas, 2017 G. Soto y C. Muñoz, «Consideraciones teóricas y prácticas sobre el,» Manejo Integrado de Plagas y Agroecología, nº 65, pp. 123-129, 2002. Z. Jianhua, R. Mifeng y X. Jing, «Multi-objective optimal temperature control for Organic Rankine Cycle systems,» de Proceeding of the 11th World Congress on Intelligent Control and Automation, Shenyang, 2014. P. B. Márquez, M. J. Díaz Blanco y F. Cabrera Capitán, «Factores que afectan al proceso de Compostaje,» Instituto de Recursos Naturales y Agrobiología de Sevilla (IRNAS), nº 10, pp. 15-20, 2016. P. S. R. Paz, Control óptimo de procesos: Enfoque Hamiltoniano: Resultados teóricos y aplicaciones (Spanish Edition), España: Editorial Académica Española, 2012. B. Saravia y . N. 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Sigrimis, «Comparison between self-tuning fuzzy PID and classic PID controllers for greenhouse system,» de International Conference on Green Energy and Conversion Systems, Túnez, 2017. W. Chao, L. Daxuan y D. Hongbing , «Humidification apparatus and data analysis for supersonic condensation of moist gas,» de IEEE International Instrumentation and Measurement Technology Conference (I2MTC), Turín, Italia, 2017. H. Chamorro, J. Soriano, L. Morales y N. Diaz, «Control Optimo para un Conversor Buck Boost,» de 7º encuentro de Energía, Potencia, Instrumentación y Medidas, Montevideo-Uruguay, 2018. J. Ramirez, M. Salamanca y O. Higuera , «Control óptimo para el arranque en tiempo mínimo de un motor de inducción,» Con-Ciencias, vol. 13, nº 25, pp. 50-59, 2010. J. Perez, Control óptimo de generadores, Mexico , 2017. O. E. Rojas Nova, M. P. Sarabia Aguirre y E. E. Santos Ramirex, Facultad de Ingeniería Universidad de Antioquia [en linea], Mexico,D.F: Insttuto Poltecnico Nacional , 2012. 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Una de las técnicas más usadas en Colombia para el aprovechamiento de los residuos sólidos orgánicos urbanos es el vermicompostaje el cuál se define como descomposición de residuos orgánicos por la lombriz californiana [1]. El vermicompostaje es una biotecnología que aprovecha las capacidades biológicas de las lombrices para el reciclaje de materiales orgánicos, sin embargo, la tecnología no se ha enfocado mucho en esta área, por ende, este proyecto pretende realizar un control óptimo que permita controlar la variable de temperatura de la planta ya que es uno de los aspectos más importantes para las lombrices porque de ella depende el ritmo de reproducción de esta. Bajo este orden de ideas, es necesario encontrar en primera instancia el modelo matemático que describa el comportamiento del sistema. Luego, realizar la validación de este para determinar el porcentaje de aproximación que tiene respecto a la respuesta real del sistema. Posteriormente aplicar las diferentes técnicas de diseño de los controladores PID, e implementar el controlador que demuestre mejor comportamiento en simulación, seguido a esto diseñar e implementar el controlador óptimo en el sistema. Finalmente, se debe analizar los resultados de la implementación de los controladores, realizando la comparación de las respuestas de los diferentes lazos de control y determinando cuál de los dos es el que presenta un menor gasto de energía y un comportamiento óptimo para el sistema.Solid waste has caused negative environmental impacts due to its inadequate disposal and because they are increasingly, a matter associated with the increase of the human population, the processes of industrial transformation (globalization), and the consumption habits of individuals. One of the most used techniques in Colombia for the use of urban organic solid waste is vermicomposting which is defined as decomposition of organic waste by the Californian earthworm [1]. Vermicomposting is a biotechnology that takes advantage of the biological capabilities of earthworms for the recycling of organic materials, however, technology has not focused much in this area, therefore, this project aims to perform an optimal control that allows controlling the variable of plant temperature since it is one of the most important aspects for worms because it depends on the rate of reproduction of this. Under this order of ideas, it is necessary to find in the first instance the mathematical model that describes the behavior of the system. Then, perform the validation of this to determine the percentage of approximation that it has regarding the real response of the system. Subsequently apply the different design techniques of the PID controllers, and implement the controller that demonstrates better simulation behavior, followed by designing and implementing the optimal controller in the system. Finally, the results of the implementation of the controllers must be analyzed, comparing the responses of the different control loops and determining which of the two is the one with the lowest energy expenditure and an optimal behavior for the system.Ingeniero Electronicohttp://unidadinvestigacion.usta.edu.coPregradoapplication/pdfspaUniversidad Santo TomásPregrado Ingeniería ElectrónicaFacultad de Ingeniería ElectrónicaControl óptimo aplicado al proceso de descomposición de residuos orgánicosOptimal controlVermicompostajePID controlCalifornian earthwormBiotechnologyBiotecnologiaControl óptimoVermicompostajeControl PIDlombriz californianaTrabajo de gradoinfo:eu-repo/semantics/acceptedVersionFormación de Recurso Humano para la Ctel: Trabajo de grado de Pregradohttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1finfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisAbierto (Texto Completo)info:eu-repo/semantics/openAccesshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2CRAI-USTA BogotáA. J. Padilla, «Waste disposal and households’ heterogeneity. Identifying factors,» ELSEVIER, nº 74, pp. 16-36, 2017.J. Penagos, J. Adarraga, D. Aguas y E. Molina, «Reducción de los Residuos Sólidos Orgánicos en Colombia,» Ingeniare, nº 11, pp. 37-44, 2011.Super servicios publicos domiciliarios, «Disposición Final de residuos solidos en colombia 2013,» pp. 5-45, 2013.M. P. M. Cuesta, «DISEÑO DE UN PLAN INTEGRAL DE GESTIÓN DE RESIDUOS SOLIDOS PARA,» Universidad Militar Nueva Granada, 2016.M. Pirsahed, T. Khosrav y K. Sharaf, «Domestic scale vermicomposting for solid waste,» Pirsaheb et al. International Journal Of Recycling of Organic Waste in Agriculture 2, pp. 2-4, 2013«RESPUESTA AGRONÓMICA DE Zea mays L. y Phaseolus vulgaris L. A,» Revista Luna Azul, nº 37, pp. 16-29, 2013.E. M. Ortega Valencia y A. M. Albornoz Pineda, Evaluación De La Eficiencia De La Lombriz Roja Californiana E. foetida Para Estabilización De Lodos Residuales De La PTAR Salitre, Bogota: Universidad Santo Tomas, 2017G. Soto y C. Muñoz, «Consideraciones teóricas y prácticas sobre el,» Manejo Integrado de Plagas y Agroecología, nº 65, pp. 123-129, 2002.Z. Jianhua, R. Mifeng y X. Jing, «Multi-objective optimal temperature control for Organic Rankine Cycle systems,» de Proceeding of the 11th World Congress on Intelligent Control and Automation, Shenyang, 2014.P. B. Márquez, M. J. Díaz Blanco y F. Cabrera Capitán, «Factores que afectan al proceso de Compostaje,» Instituto de Recursos Naturales y Agrobiología de Sevilla (IRNAS), nº 10, pp. 15-20, 2016.P. S. R. Paz, Control óptimo de procesos: Enfoque Hamiltoniano: Resultados teóricos y aplicaciones (Spanish Edition), España: Editorial Académica Española, 2012.B. Saravia y . N. Raúl, Control De Temperatura De Un Reactor Químico Utilizando Estrategias De Control Optimo Y Adaptivo, Perú: Universidad Nacional del Callao, 2011N. P. Ramirez, J. E. M. Gutierrez Arias, J. E. Flores Mena, M. Morin Castillo, I. Lopez Cruz y R. Alba Flores, «Optimal control of temperature in a tomato greenhouse,» European Journal of Operational Research, nº 12, 2013.V. Radu, A. Avram y V. Anghel, «Autotuned PID for accurate temperature control — A hot approach,» de Semiconductor Conference (CAS), Romania, 2016J. M. G. Arias, . N. d. León Puig , G. Osorio, E. Mena y J. Camacho, «Optimal control law for the concentration of carbon dioxide in a tomato greenhouse and optimal-tuning PI control as LQR for the automatic device,» International Journal of Mathematical Models and Methods in Applied Sciences, nº 10, pp. 7-17, 2016F. Gouadria, L. Sbita y N. Sigrimis, «Comparison between self-tuning fuzzy PID and classic PID controllers for greenhouse system,» de International Conference on Green Energy and Conversion Systems, Túnez, 2017.W. Chao, L. Daxuan y D. Hongbing , «Humidification apparatus and data analysis for supersonic condensation of moist gas,» de IEEE International Instrumentation and Measurement Technology Conference (I2MTC), Turín, Italia, 2017.H. Chamorro, J. Soriano, L. Morales y N. Diaz, «Control Optimo para un Conversor Buck Boost,» de 7º encuentro de Energía, Potencia, Instrumentación y Medidas, Montevideo-Uruguay, 2018.J. Ramirez, M. Salamanca y O. Higuera , «Control óptimo para el arranque en tiempo mínimo de un motor de inducción,» Con-Ciencias, vol. 13, nº 25, pp. 50-59, 2010.J. Perez, Control óptimo de generadores, Mexico , 2017.O. E. Rojas Nova, M. P. Sarabia Aguirre y E. E. Santos Ramirex, Facultad de Ingeniería Universidad de Antioquia [en linea], Mexico,D.F: Insttuto Poltecnico Nacional , 2012.M. .Nair y D. Ashwath , Temperature Monitoring Using Sun SPOTS Applied, Estados Unidos , 2012.D. L. Sobrino., D. L. Sobrino, Construccion de un invernadero y la implementacion de diferentes tecnicas de control para la humedad y la temperatura, Madrid, 2019.B. A. A. Amauri, «Diseño de un sistema de control de temperatura y humedad relativa, basado en PID en un ambiente cerrado con fines agricolas,» 2018.A. G. N. J. V. Rodrigues, «Diseño e implementacion de un prototipo de un sistema de control adaptativo para una planta de temperatura,» 2006.M. M. Ortega, «Modelamiento y control digital de temperatura para horno electrico,» 2010.J. M. Duarte, «Reconfiguracion del sistema de control de temperatura y concentracion de oxigeno en un bioreactor,» 2011.L. R. Rodriguez, «Control optimo de un reactor por lotes con alimentacion para la produccion de penicilina,» Bogotá, 2011, pp. 1-14.H. L. H. Z. F. C. L. D. y. Q. X. C.Cai, ««Microgrid multi-source coordination optimal control based on multi-scenarios,»,» de J1457-1461.Eng, 2017.P. y. M. R. O. 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