Control de oxígeno disuelto en biorreactores con múltiples actuadores

MARTÍN JAMILIS; PALOMA MARTINEZ BARREDA; MARÍA TERESITA CASTAÑEDA; HERNÁN DE BATTISTA

Buenos Aires

Congreso; XVIII congreso argentino de control automático AADECA 2023; 2023

Asociación Argentina de Control Automático

La regulación del oxígeno disuelto es uno de los lazos de control más importantes en bioprocesos que involucran microorganismos aeróbicos y/o facultativos. Bajas concentraciones del mismo limitan el crecimiento de los microorganismos y pueden activar rutas metabólicas no deseadas. Al ser su solubilidad muy baja y ser consumido constantemente, son  necesarios varios mecanismos para su suministro a la fase líquida, siendo los más comunes la agitación y mezclado del medio líquido y el burbujeo de aire u oxígeno. A pesar de la importancia de este lazo,  el problema de control con múltiples actuadores (agitación y flujo de aire) aún no ha sido solucionado en muchas plantas. Incluso, existen soluciones comerciales que ponen en juego la estabilidad del sistema. En este trabajo se proponen dos estrategias de control basadas en PID para realizar el control de oxígeno disuelto con dos actuadores. Se busca desarrollar estrategias que puedan ser implementadas en los sistemas de control existentes con mínimas modificaciones. La primer estrategias plantea el uso de un único controlador PID que hace variar a los actuadores simultáneamente según una ley que optimiza una función de costo. La segunda estrategia propone el uso de un controlador por actuador, estando los controladores desacoplados en frecuencia. Las propuestas fueron ensayadas mediante simulación de un proceso continuo, sujeto a cambios de set-point y perturbaciones en el consumo de oxígeno. Ambas estrategias logran realizar el control con ambos actuadores de forma satisfactoria, dando lugar a continuar el desarrollo de estas estrategias.