Diseño de un sistema de automatización mediante técnicas de control moderno del proceso de fumigación con bromuro de metilo en la agroindustria

Abstract

En esta Tesis se analizan todas las etapas del proceso de fumigación, que se utiliza para tratar frutas y verduras eliminando plagas antes de venderlas o importarlas. El objetivo principal es diseñar un sistema de automatización mediante técnicas modernas de control para el proceso de fumigación con el Bromuro de Metilo (BM) en la agroindustria. Los resultados se estiman mediante simulaciones realizadas en los programas MATLAB, Labview y COMSOL multiphysics. Las estrategias de control evaluadas son el control predictivo basado en modelos (MPC), el control difuso (Fuzzy), y el control proporcional, integrativo y derivativo (PID). Además, se usa el método de elementos finitos para modelar la expulsión del BM al terminar el proceso. La estrategia MPC se utiliza para mantener la temperatura de un vaporizador, el algoritmo PID se aplica para estabilizar la temperatura en el interior de la cámara de fumigación y el control difuso se emplea para mantener la concentración de BM bajo los estándares ambientales en la chimenea. De los resultados obtenidos de la simulación de cada bucle de control y de la integración en su conjunto, se concluye que se puede gobernar el comportamiento de todas las etapas del proceso, de manera independiente y global.

In this thesis, all stages of the fumigation process are analyzed, which is used to treat fruits and vegetables by eliminating pests before selling or importing them. The main objective is to design an automation system using modern control techniques for the fumigation process with Methyl Bromide (MB) in the agroindustry. The results are estimated through simulations carried out in the MATLAB, LabVIEW, and COMSOL Multiphysics programs. The evaluated control strategies include Model Predictive Control (MPC), Fuzzy Control, and Proportional-Integral-Derivative (PID) control. Additionally, the finite element method is employed to model the release of MB at the end of the process. The MPC strategy is used to maintain the temperature of a vaporizer, the PID algorithm was applied to stabilize the temperature inside the fumigation chamber, and fuzzy control is employed to maintain the concentration of MB within environmental standards in the chimney. Based on the results obtained from the simulation of each control loop and their integration as a whole, it is concluded that it is possible to govern the behavior of all stages of the process, both independently and globally.