CONTROL AUTOMÁTICO PARA UN SISTEMA DE PRODUCCIÓN DE HIDRÓGENO MEDIANTE CELDAS ELECTROLÍTICAS MICROBIANAS APLICADO AL TRATAMIENTO DE EFLUENTES AGRO INDUSTRIALES

Abstract

Las crecientes demandas energéticas de una población mundial han llevado a la búsqueda de fuentes alternativas de energía que se basen en fuentes renovables. A su vez, se busca que la generación de dicha energía no produzca compuestos que sean dañinos para el medio ambiente como lo es el CO2; que es uno de los productos principales del uso de combustibles fósiles. Principalmente respecto a residuos de biomasa se han incrementado los estudios y el interés por la comunidad científica en los últimos años, ya que es bien conocido que a partir de estos desechos es posible obtener energía a través de la producción de metano, biodiésel e hidrógeno, el cual es ambientalmente amigable; ya que su combustión solo produce vapor de agua, además su proceso de producción es capaz de dar tratamiento a las aguas residuales abordando así dos problemas ecológicos actuales. El gas hidrógeno tiene grandes ventajas respecto de otros combustibles, principalmente podemos destacar su poder calorífico que es mayor que el de cualquier otro combustible, de ahí el interés por las celdas electrolíticas microbianas y su capacidad para producir este valioso recurso, que sin duda alguna, será el combustible del futuro. Para poder producir dicho biogás con esta tecnología, es necesario el estudio del sistema de celdas electrolíticas microbianas, el cual desde el punto de vista biológico y fisicoquímico es muy complejo, debido a los fenómenos que están presentes tales como transferencia de carga, cinética microbiana, fenómenos de transporte, movilidad iónica etc. Dicha complejidad se traduce en que, los modelos que describen el proceso disponibles en la literatura (Pinto et al., 2011a; Yahya et al., 2015), son altamente no lineales desde el punto de vista matemático, lo que implica a su vez que cuando se trata de aplicar control al sistema, existe una gran exigencia matemática para 1 los ingenieros de control. La importancia de tener un controlador adecuado en la línea de producción, que pueda mantener los estados en su punto de equilibrio frente a perturbaciones que puedan suscitarse en las plantas, se traduce en una mayor producción de hidrógeno y a su vez de energía. Así, aunque es bien sabido que se ha intentado controlar dichos sistemas con técnicas lineales típicas, éstas muestran dificultades, difíciles de solventar al intentar controlar sistemas tan complejos. Por estas razones la implementación de técnicas de control no lineales es necesaria, siendo el enfoque principal de esta tesis desarrollar una ley de control siguiendo un enfoque no lineal y comprobar la capacidad que esta tiene para controlar el proceso.