Diseño de un sistema de control de temperatura y humedad relativa, para mejorar la eficiencia energética de una cámara de pasteurizado de clara de huevo deshidratada en la industria ovoproducto

Abstract

La industria de ovoproductos ha tenido un crecimiento sostenido en Perú y Latinoamérica, a diferencia del huevo en cáscara, que es perecible y frágil, los ovoproductos deshidratados tienen enormes ventajas en su almacenamiento y trasporte. La clara de huevo deshidratada es uno de los ovoproductos de mayor producción, cuyo pasteurizado final, se lleva a cabo en la cámara de pasteurizado, estos equipos son de gran importancia debido a que elimina el riesgo de contaminación bacteriológica y mejora las propiedades funcionales del ovoproducto. La cámara de pasteurizado es un proceso de 2 entradas (flujo de calor y flujo de vapor) y 2 salidas (humedad relativa y temperatura), Este es un proceso no lineal, tiene constantes de tiempo elevadas y retardo en el tiempo, características que incrementad la complejidad del control. El presente trabajo de suficiencia profesional consiste en desarrollar el control de temperatura y humedad relativa para una cámara de pasteurizado de clara de huevo deshidratada en la industria de ovoproducto. En primera instancia se realiza la caracterización del comportamiento estático y dinámico del proceso, obteniendo las respectivas funciones de transferencia, incluyendo el acoplamiento térmico entre la humedad relativa y la entrada de calor. En el diseño del lazo de control de humedad relativa, se desarrolla el control basado en PID. Con ello se consigue incrementar la eficiencia energética del lazo de control de humedad relativa, así como mejorar el desempeño de la respuesta dinámica y una respuesta en estado estacionario más estable. En el diseño del lazo de control de temperatura, se desarrolla un control ON/OFF con modulación en los tiempos de encendido, consiguiendo mejorar la eficiencia energética respecto al control ON/OFF tradicional.

The egg product industry in Peru and Latin-American has had a continues growth, unlike the shell egg, the egg product can be long-term storage and it has lower transportation cost. The powdered egg white is one of egg product with the highest production whose final pasteurization is realized in a pasteurized chamber in order to reduce the bacteriologic contamination and improve functional properties of the powdered white egg. The pasteurized chamber is a complex process with two inputs and two outputs, the inputs are flow rate and heat flux, the outputs are chamber’s humidity and chamber’s temperature. The process has no linearities, has a high process time constant, and time delay, these characteristics increase the complexity of the control. The research consists in development a temperature and humidity control of the powdered egg white pasteurized chamber in the egg production industry. In first instance, the open loop process dynamics characterization is realized with experimental tests of data acquisition, these results are processing and organize to allow the observation of the dynamic and static open loop performance, identifying the operation lineal zone, obtain the parameters of process dynamic response, the respective transfer functions and the coupling between humidity output and heat flux process input. The development of humidity control strategy is based on PID getting improve the dynamic response and zero stationary error. The development of temperature control strategy is based in ON/OFF with an ON-time modulation. The developed control gets reduce the energy consumption improving the energy efficiency and performance of the powdered egg withe pasteurization process.