Metalurgia
Enviado por SKYLIGHT1792 • 25 de Junio de 2014 • 3.036 Palabras (13 Páginas) • 194 Visitas
Modelización aplicada al diseño de sistemas
de control en el horno alto^*^
R. Rosar \ C. Blanco*^ \ M. Díaz^ ^ y J. Sáiz*^ ^
Resumen El control del proceso de fabricación de arrabio en hornos altos resulta complejo debido a las
condiciones de operación: conocimiento incompleto de la quimicofísica de los procesos que tienen
lugar en el interior del homo, grandes dimensiones del reactor que se traducen en tiempos muertos
considerables y constantes de tiempo elevadas que provocan una gran inercia a las acciones de
control. En este trabajo, se ha planteado un modelo matemático por zonas que permite describir el
comportamiento del homo excepto el crisol, se han identificado sus parámetros y se ha obtenido el
perfil intemo de temperaturas y composiciones. El análisis del modelo permite predecir los efectos
de un cambio en cualquier variable del sistema así como desarrollar un algoritmo de control
automático.
Palabras clave: Horno alto. Control de procesos. Modelo matemático.
Modelling applied to the design of blast furnace control systems
Abstract The production of pig iron in blast fumaces resists automatic control strategies due to the lack of
knowledge about physical and chemical phenomena taking place inside the reactor. High dimensions
lead to important dead times and lags. As a consequence it is very difficult to quantify control actions
from actual process measurements. A simplified multizonal mathematical model has been proposed
that allowed the description of a given blast furnace excluding hearth. Parameters underlying the
model have been identified and, under appropriate assumptions, temperature and composition
profiles have been established. The analysis of model predictions has been illustrated with steadystate
responses to typical control actions.
Keywords: Blast furnace. Process control. Mathematical model.
1. INTRODUCCIÓN
El horno alto es un reactor gas-sólido-líquido
donde tiene lugar la formación de arrabio a partir de
mineral de hierro, coque, fundentes y aire. El tratamiento
de dicho reactor resulta complejo tanto por
sus dimensiones físicas como por la diversidad de
reacciones que en él tienen lugar. Actualmente, el
horno alto se regula casi exclusivamente por las
acciones del operador. El importante retardo que se
produce desde la alteración de las variables de pro-
(•)
(*)
Trabajo recibido el día 27 de junio de 1994.
Dpto. de Ingeniería Química. Universidad de Oviedo.
Julián Clavería, s/n. 33071-Oviedo (España).
División de Informática de Procesos y Automatización
Industrial. ENSIDESA. 33400-Avilés (España).
ceso hasta la determinación de sus consecuencias
en las corrientes de salida, unido a la complejidad
de las reacciones químicas que tienen lugar dentro
del homo, son factores que provocan que las acciones
de control del operador sean muy difíciles y con
frecuencia conduzcan a una inestabilidad adicional.
Como consecuencia, el homo alto presenta una acusada
tendencia a funcionar de forma errática y lejos
de una situación óptima desde el punto de vista económico.
Las estrategias de control habituales sólo
permiten una predicción semiempírica de las calidades
finales y una determinación no cuantitativa
de la influencia de los distintos parámetros de operación
sobre las características finales del arrabio
que se desea controlar.
Para el desarrollo de modelos matemáticos, es
necesario conocer las reacciones que tienen lugar
en las diferentes zonas del homo alto. Sin embargo,
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ictualmente existen pocos datos que informen
;obre las condiciones internas del mismo y la evoiución
de las zonas de reacción en función de las
condiciones de operación.
En este trabajo se describe un modelo matemático
que se ha desarrollado con el objetivo de permitir
el establecimiento de un sistema de control
flexible, a fin de limitar al mínimo las oscilaciones
de calidad del producto y emplear al máximo las
materias primas siderúrgicas. El modelo considera
todo el horno con excepción del crisol y constituye
la base de un trabajo más amplio cuyo objetivo
es desarrollar
...