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Premio a la mejor tesis en el área de Ingeniería de control

Energía

Premio a la mejor tesis en el área de Ingeniería de control

22/09/2021

Juan Diego Gil Vergel defendió su tesis "Estrategias de control jerárquico y optimización aplicadas a plantas de destilación por membranas alimentadas con energía solar" en junio de 2020, siendo su dirección de tesis asumida por Manuel Berenguel Soria, de la Universidad de Almería y, como codirectora, por la investigadora de la Plataforma Solar de Almería (PSA-CIEMAT), Lidia Roca Sobrino. Esta tesis ha sido reconocida con el premio a la mejor tesis en el área de Ingeniería de control que concede el Comité Español de Automática en sus Jornadas de Automática, celebradas del 1 al 3 de septiembre de 2021 en la Universitat Jaume I de Castellón.

, siguiendo las etapas clásicas de un proyecto de ingeniería de control. En primer lugar, se realizó una etapa de modelado y diseño de controladores de bajo nivel para plantas de destilación por membranas alimentadas con energía solar. En los resultados obtenidos en esta etapa se demostró cómo, el tiempo para establecer una temperatura adecuada de operación a la entrada del módulo, se puede reducir entorno al 50 % en comparación con operaciones manuales llevadas a cabo por operadores cualificados. La segunda fase de desarrollo de la tesis se centró en el diseño de estrategias de control jerárquicas. La tercera fase de desarrollo se focalizó en el diseño de estrategias de control para plantas de destilación por membranas a escala industrial. En estos casos, el principal objetivo era gestionar eficientemente los múltiples módulos de destilación por membranas que componen la unidad de desalación, tratando de reducir su consumo de energía térmica al mismo tiempo que se aseguran la demanda de agua de un agente consumidor. La última fase consistió en la elaboración de un tutorial de técnicas de modelado y control aplicadas en la tecnología de destilación por membranas. Este tutorial recoge las principales técnicas utilizadas hasta el momento y describe el desarrollo tecnológico que se consigue con su aplicación. Además, propone ideas y recomendaciones para el desarrollo de trabajos futuros en este nuevo campo de investigación en la tecnología de destilación por membranas.

Juan Diego Gil es investigador del Grupo de Automática, Robótica y Mecatrónica de la Universidad de Almería, y su tesis se desarrolló en el marco de los proyectos de investigación ENERPRO (Estrategias de control y gestión energética en entornos productivos con apoyo de energías renovables) y CHROMAE (Control y gestión óptima de recursos heterogéneos en distritos productivos agroindustriales integrando energías renovables).

Lo más destacable de la tesis es que en ella se proponen, desarrolla y evalúan técnicas para mejorar la operación de los procesos de destilación por membranas acoplados con energía solar con el fin de reducir los consumos térmicos, obtener una producción de agua destilada lo más alta posible y reducir al máximo los costes de operación para abaratar el precio del agua obtenida.

Como puede leerse en el resumen de la propia tesis doctoral, la destilación por membranas (MD) es un proceso de desalación alternativo impulsado térmicamente a media-baja temperatura (generalmente inferior a 85 ^oC). Esta característica le permite ser fácilmente alimentada mediante energía solar o fuentes térmicas de baja entalpía, como calor residual, reduciendo así la huella de carbón de los procesos convencionales. Además, esta tecnología permite su uso descentralizado a pequeña escala y la realización de operaciones intermitentes, lo que la convierte en una solución adecuada para ser implantada en lugares remotos con buenas condiciones de irradiancia solar. De este modo, la destilación por membranas se erige como una de las tecnologías más convenientes, eficientes y sostenibles para expandir la gama de posibilidades de los procesos de desalación convencionales.

Sin embargo, esta tecnología no se encuentra todavía implementada industrialmente y, en la actualidad, está en una etapa pre-comercial, siendo su gran consumo energético por unidad de destilado producida uno de los mayores impedimentos para su completa comercialización. Actualmente se ha entrado en una nueva fase de investigación, en la que los trabajos se dirigen al desarrollo de estrategias de operación que optimicen el funcionamiento de los módulos en tiempo real, especialmente cuando estos se alimentan mediante una fuente de energía con una naturaleza tan intermitente e impredecible como es el caso de la energía solar.

El objetivo de esta tesis es desarrollar estrategias de operación, mediante el uso de técnicas de modelado, control y optimización, para plantas de destilación por membranas. La tesis se ha dividido en cuatro fases