Silvano Nájera Canal ha obtenido el grado de doctor por la Universidad de La Rioja tras la defensa de su tesis ‘Estrategias de control robusto para digestores aerobios termófilos autosostenidos de fangos procedentes de estaciones depuradoras de aguas residuales’.
Desarrollada en el Departamento de Ingeniería Eléctrica, esta tesis ha sido dirigida por Montserrat Gil Martínez y ha logrado la calificación de sobresaliente ‘cum laude’ por parte del tribunal.
Esta tesis ofrece un nuevo enfoque del tratamiento de fangos mediante digestión aerobia termófila autosostenida o ATAD (Autothermal Thermophilic Aerobic Digestion) desde la perspectiva del control automático.
En la actualidad, la introducción del control automático en este tratamiento es todavía incipiente, reduciéndose en la mayoría de los casos prácticos a la automatización de las operaciones secuenciales del tratamiento o a actuaciones semi-automáticas a partir de unas reglas heurísticas establecidas a partir del conocimiento del proceso. El margen de mejora en la eficiencia, rendimiento y calidad es grande con la incorporación de los avances en técnicas de control, que hasta ahora han sido poco explotados en este proceso.
A partir de los análisis realizados sobre un benchmark de simulación específico para ATAD, Silvano Nájera ha cuantificado la influencia de las variables manipulables, caudal de aire y tiempo de retención de sólidos, sobre la temperatura media del digestor en cada lote de tratamiento. Se han obtenido modelos dinámicos lineales que relacionan las variables manipulables con la temperatura media, con el fin de diseñar los controladores dentro de las estructuras de control realimentado apropiadas.
En su tesis determina diferentes estrategias de operación de acuerdo a objetivos globales de calidad, coste y producción, que son hasta cierto punto contrapuestos, y que se cuantifican mediante índices definidos para su evaluación. Para el funcionamiento automático del sistema según las diferentes estrategias de operación propuestas, se establecen dos estrategias de control realimentado, SISO (Single Input Single Output) y MISO (Multiple Input Single Output) basadas en controladores robustos que aseguran los puntos de operación, a pesar de la variabilidad del contenido orgánico del fango influente y a la variabilidad de la temperatura del aire y del fango.
La estrategia de control SISO permite alcanzar la mejor calidad en el efluente (niveles máximos de estabilización y pasteurización) sin desperdiciar energía por una sobreaireación innecesaria del digestor. Esto se consigue empleando el caudal de aireación óptimo que busca la temperara máxima en el digestor. Un sistema fuzzy adapta el punto de operación a las condiciones externas cambiantes y un controlador robusto garantiza que se alcancen dichas consignas.
La estrategia de control MISO permite alcanzar el nivel de pasteurización mínimo según las normas y recomendaciones existentes en materia medioambiental, sin desperdiciar energía. Para ello, se fija la consigna de temperatura precisa. Además, gracias al control dual que manipula el caudal de aire y el tiempo de retención de sólidos de forma simultánea, es posible fijar un segundo objetivo. Modificando la consigna del caudal de aire, es posible adaptar la producción a la cantidad de fango procedente de procesos anteriores al ATAD, o minimizar el coste de aireación.
Ambas estrategias de control se han comparado entre sí, con las de otros trabajos científicos y con el habitual modo de operación manual. La evaluación de ciertos índices ha mostrado las diferencias entre ellas en cuanto a la calidad del fango efluente, el coste de operación del digestor y la cantidad de fango tratado (nivel de producción).
