DETECTABILIDAD Y OBSERVABILIDAD DEL PROCESO DE DIGESTIÓN ANAERÓBICA

SEBASTIÁN NUÑEZ; MARTÍN JAMILIS; HERNÁN DE BATTISTA; FABRICIO GARELLI

La Plata

Jornada; 5tas Jornadas de Investigación, Transferencia y Extensión de la Facultad de Ingeniería; 2019

La digestión anaeróbica (DA) es un proceso biológico en el que distintos grupos de bacteriasdegradan al carbono orgánico en compuestos más simples como ácidos grasos volátiles (VFA),dióxido de carbono (CO2) y metano (CH4). Es frecuente encontrarla en tratamiento de efluen-tes para disminuir la carga orgánica de los caudales tratados. Además, mediante la combustióndel biogás producido se puede generar energı́a [14]. A pesar de sus beneficios, en general suoperación está lejos de ser óptima, desperdiciando el potencial de los recursos. Además, las nolinealidades y gran incertidumbre en los modelos, sumadas a la escasez de sensores en lı́nea,hacen que su puesta en marcha y operación estable por perı́odos prolongados sea muy difı́cil.La falta de sensores puede solucionarse, al menos parcialmente, utilizando observadores(sensores de software) [2, 3] para estimar las variables de interés. Por ejemplo, trabajos recien-tes [1, 7, 11, 13] se enfocan en la estimación de carbono orgánico y ácidos grasos en el mediolı́quido, basadas en la medición de la demanda quı́mica de oxı́geno (COD), caudal de entrada ymetano producido. También resulta muy útil para conocer el estado metabólico de los microorga-nismos y el diseño de controladores la estimación de las tasas especı́ficas de crecimiento [6, 9].Previamente a diseñar los observadores debe realizarse un análisis de observabilidad con elfin de determinar si es posible reconstruir el estado a partir de las mediciones disponibles. En sis-temas no lineales, el estudio puede realizarse con herramientas de análisis geométrico [10]. Des-afortunadamente, es común que las condiciones analı́ticas obtenidas por estos métodos resultenen expresiones difı́ciles de interpretar en términos de las variables del proceso. Una alternativa ala metodologı́a mencionada, de menor complejidad, es analizar si existen trayectorias que sean in-distinguibles. Esto es, determinar si pueden existir trayectorias diferentes para un mismo conjuntode entradas y salidas. El método de análisis de observabilidad propuesto en [12] se basa en estaidea y permite estudiar si un sistema es observable incluso en casos en los que se desconocealgunas de las entradas.En este trabajo se estudian las propiedades de observabilidad y detectabilidad de un modelode DA mediante el método propuesto en [12], incluyendo cinéticas monótonas y no monótonas enconcordancia con los modelos estándar comúnmente aceptados para este proceso. El objetivo esevaluar la información que puede ser extraı́da para diferentes conjuntos de salidas y determinaren cada caso si las variables no medidas pueden ser observadas o detectadas.