Modelado, simulación y control de un reactor de tanque agitado continuo (CSTR) como herramienta didáctica para control de procesos

El objetivo del presente trabajo de Integración Curricular fue modelar, simular y controlar un reactor de tanque agitado continuo (CSTR), en el que interviene una reacción de primer orden del tipo A → B, creando una interfaz didáctica interactiva. Para esto se utilizó el software MATLAB, que permitió mediante ecuaciones diferenciales obtenidas de los balances de masa y energías, declarar variables, parámetros y constantes, con el fin de crear un diagrama de bloques en Simulink para poder calcular el cambio de dichas variables en un tiempo determinado, en este procedimiento se aplicaron controladores para el nivel y temperatura del reactor, en el que se determinó parámetros como los Set Points correspondientes y constantes para los controladores. También se creó una interfaz didáctica que se encuentra conectada mediante un código de función con el modelado de Simulink, esta se desarrolló con componentes básicos de la librería de App Design, lo que permitió diseñar de forma correcta una aplicación visualmente agradable e intuitiva, creando ventanas que muestren tanto sus resultados como parámetros para su edición. La aplicación ejecutada con los parámetros correspondientes para el modelo evidenció el comportamiento del reactor, en los cambios de temperatura que sufrió tanto el reactor como la chaqueta, la formación del producto B y el consumo del reactivo A, el aumento del nivel del tanque y el grado de apertura de las válvulas según como se controló dichas variables, el cambio en los resultados mencionados por el incremento en flujo y concentración. Se concluye que la interfaz interactiva simuló el modelo desarrollado, además que controló la temperatura y nivel del reactor según los parámetros del Set Point y se exportó como una aplicación independiente. Finalmente se recomienda realizar un modelo matemático que simule una reacción de segundo y tercer orden para profundizar el estudio del tema.The objective of the present Curricular Integration work was to model, simulate and control a continuous stirred tank reactor (CSTR), in which a first order reaction of the type A to B, creating an interactive didactic interface. For this, the MATLAB software was used, which allowed, through differential equations obtained from the mass and energy balances, to declare variables, parameters and constants, in order to create a block diagram in Simulink to be able to calculate the change of said variables in a determined time, in this procedure controllers for the level and temperature of the reactor were applied, in which parameters such as the corresponding and constant Set Points for the controllers were determined. A didactic interface was also created that is connected by means of a function code with the Simulink modeling; It was developed with basic components from the App Design library, which allowed the correct design of a visually pleasant and intuitive application, creating windows that show both its results and parameters for editing. The application carried out with the corresponding parameters for the model, evidenced the behavior of the reactor, in the temperature changes suffered by both the reactor and the jacket, the formation of product B and the consumption of reagent A, the increase in the level of the tank and the degree of opening of the valves according to how these variables were controlled, the change in the mentioned results due to the increase in flow and concentration. It is concluded that the interactive interface simulated the model developed, in addition to controlling the temperature and level of the reactor according to the Set Point parameters and exported as a standalone application. Finally, it is recommended to carry out a mathematical model that simulates a second and third order reaction to deepen the study of the subject