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TCNICAS DE CONTROL AUTOMATICOAPLICADAS EN CENTRAL IZALCOGIOVANNI MOLINAgiovanni.molina@grupocassa.com1

OBJETIVOS AUTOMATIZACINSeguridad: Prevenir lesiones al personal de la planta, proteger el medio ambiente minimizando desperdicios y prevenir dao a los diferentes equipos.Calidad: Mantener la calidad del producto dentro de los mrgenes aceptables.Rentabilidad: Mantener los costos de produccin al mnimo.Carl A. Smith, Armando B. Corripio, Principles and practice of automatic process control. 2da ed. United States of America2Razn de molidaCASO DE ESTUDIO #13

PROBLEMTICA: Moler, moler y moler MOLINO #1BANDA DE HULEFLUJO MSICO CAAA VECES SE COMENTE EL ERROR DE INTENTAR CONTROLAR EL FLUJO MSICO DE CAA CON UN CONTROL DE FLUJO VOLUMTRICOFLUJO MSICO BAGAZO4MOLIDA DIARIA VERSUS NIVEL DONELLY MOLINO #1

SP=90%LNEA CARACTERSTICA DEL COMPORTAMIENTO DE LAS TONELADAS MOLIDAS VRS SP NIVEL DONELLY #1SP=84%5INFLUENCIA DE PICADORAS SOBRE LA MOLIDA

Hugot, Handbook of cane sugar engineering. 1986 3ra ed. msterdam. 32P-33P6

% CAA PREPARADAi= (r/h)*100% caa dejada de preparark= (100 i)/100% caa preparadaHugot, Handbook of cane sugar engineering. 1986 3ra ed. msterdam. 33PCaa preparadaCaa dejada de preparada7% DE CAA DEJADA DE PREPARADACaso #1:i1=(r1/h1)*100 Caso #2:i2= (r2/h2)*100

Sustituyendo r2=r1 y h2=0.5*h1

i2=(r1/(0.5*h1))*100i2=2*(r1/h1)*100i2=2*i1

Si: r2= r1 h2=0.5*h1 i2 = 2*i1% caa dejada de preparar8DIAGRAMA DE PROCESO EN CENTRAL IZALCO

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ESTRATEGIA DE CONTROLPara poder comprender la estrategia de control se debe conocer la dinmica del proceso como tal.GT1GT2GT3El intervalo entre el momento en que un disturbio entra al proceso y el tiempo en que el proceso empieza a responder se conoce como tiempo muerto, retardo de tiempo o retardo de transporte.Carl A. Smith, Armando B. Corripio, Principles and practice of automatic process control. 2da ed. United States of America. 114P10ESTRATEGIA DE CONTROL

La estrategia de control utilizada actualmente no es mas que una relacin lineal entre velocidades.11

EFECTO DE GANANCIAS DE TRANSPORTADORESAlturas del colchn en el sistema: Si se incrementa la ganancia de un trasportador se incrementa la altura del colchn en los transportadores que estn adelante de l y el colchn en los transportadores de atrs queda igual.V1V2V1 = V2V1V2V1 = 2*V212

EFECTO DE GANANCIAS DE TRANSPORTADORESVelocidades del sistema: Si se incrementa la ganancia de un trasportador disminuye la velocidad de los transportadores que estn adelante debido a que la altura del colchn se incrementa. Este es el resultado despus de que transcurre el tiempo de estabilizacin.V1V2G = 1V1V2G = 213

EFECTO DE GANANCIAS DE TRANSPORTADORES% de caa preparada: Si se incrementa la ganancia de un trasportador se incrementa el % de caa preparada siempre y cuando exista una un transportador con una picadora adelante.V1V2V1 = V2V1V2V1 = 2*V214RELACIN ENTRE PICADORAS Y % DE CAA PREPARADA

15PARMETROS OPERATIVOS DEL SISTEMA DE CONTROL

16POTENCIA TOTAL PICADORAS17AntesDespusDiferencia% MejoraFibra%Caa12.913.10.171.30%Tiempo perdido (%)0.61%1.52%0.9%147.17%% Caa preparada74.7780.755.987.99%Molida (TCD)12,214.9912,747.32532.334.36%Nivel transportador caa 1 (mts)1.71.80.073.95%Potencia Picadora 1 (KWH)337.7366.528.798.53%Potencia Picadora 2 (KWH)371.2440.469.2618.66%Potencia Picadora 3 (KWH)717.3819.7102.4014.28%RESULTADOS OBTENIDOS18SIGUIENTE PASOLos resultados obtenidos dan la pauta para el siguiente paso, el cual consiste en la implementacin de controles de corriente en las diferentes picadoras por medio de una estrategia adecuada que modifique las ganancias correspondientes y adems se debe contar con una medicin de nivel para que el bagazo no exceda la altura de las picadoras.

19TANQUE DE JUGO ALCALIZADO COMO TANQUE BUFFERCASO DE ESTUDIO #220SISTEMA CENTRAL IZALCO Y PROBLEMATICA

TANQUE DE JUGO ALCALIZADO TRABAJA NICAMENTE COMO TANQUE BUFFERDOSIFICACION DE SACARATO A LA DESCARGA DEL TANQUE21CONCEPTO TANQUE BUFFERCAPACITANCIA

h(s): FUNCION DE TRANSFERENCIA: CONSTANTE DE TIEMPO DE FILTRO DE 1er ORDEN

1 2 1 < 222PROPAGACIN DE VARIABILIDAD EN UN SISTEMA MAL DISEADO

DISTURBIOS DE ENTRADA AL SISTEMAVARIABILIDAD DE NIVEL DEBIDO A ESTRATEGIA DE CONTROL SELECCIONADAVARIABILIDAD FLUJO DE DESCARGA IGUAL O SUPERIOR A VARIABILIDAD DE ENTRADA23PROPAGACION DE VARIABILIDAD EN UN SISTEMA BIEN DISEADO

DISTURBIOS DE ENTRADA AL SISTEMAVARIABILIDAD DE NIVEL INCREMENTADA DEBIDO A ESTRATEGIA DE CONTROL SELECCIONADAVARIABILIDAD FLUJO DE DESCARGA REDUCIDA DEBIDO A ESTRATGIA DE CONTROL Y CAPACIDAD DE TANQUE24ESTRATEGIA DE CONTROL

25SIMULACION VIRTUAL PLANTA

26AUTO SINTONIA PI TIPICO

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RESPUESTA SINTONIA PI TIPICODISTURBIO FLUJO DE ENTRADACOMPORTAMIENTO NIVELSALIDA CONTROL DE MAESTRO28

RESPUESTA SINTONIA PI TIPICO34 seg207 seg29DISTURBIO CONTROL DE PH

30LAMBDA TUNING (=30 Seg)

31

LAMBDA TUNING (=30 Seg)30 seg180 seg32EFECTO DE DISTURBIO EN pH

33LAMBDA TUNING (=180 Seg)

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RESPUESTA CONTROL DE NIVEL (=180 Seg) 180 seg1080 seg35DISTURBIO pH ELIMINADO

36COMPORTAMIENTO DE NIVEL PARA DIFERENTES ESTRATEGIAS

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COMPORTAMIENTO DE pH PARA DIFERENTES ESTRATEGIAS38LAMBDA TUNING

DINAMICA DE PROCESO AUTO REGULADODINAMICA DE PROCESO INTEGRANTESINTONIA DE PROCESO AUTO REGULADOSINTONIA DE PROCESO INTEGRANTE39SINTONIA CONTROL DE FLUJO ESCLAVO

FLUJO JUGO ALCALIZADOVALVULA DE DESCARGABUMP TEST

LAMBDA TUNING40SINTONIA CONTROL DE FLUJO MAESTRO

NIVEL TANQUE ALCALIZADOFLUJO DESCARGAFLUJO DESCARGALAMBDA TUNING

41Tiempo de arresto

TIEMPO DE ARRESTO42RESPUESTA ANTE UN DISTURBIO DEL MODELO SELECCIONADO

1651 seg28 min9906 seg168 min43

COMPARACION DEL DESEMPEO DE LOS CONTROLESDesviacin estndarflujo desarenadoflujo filtradonivel alcalizadoflujo alcalizado variabilidad antes del control en cascada64.36.516.6784.58 variabilidad con el control en cascada97.0435.4510.1565.06 reduccin de variabilidad de flujo alcalizado (%)23.08

CONTROL TRADICIONALNUEVA ESTRATEGIA DE CONTROL44EFECTO DE DISTURBIO EN FLUJO ALCALIZADO CONTROL ANTIGUO

DISTURBIO FLUJO DESARENADO = 1335 GPMDISTURBIO FLUJO DESARENADORESPUESTA FLUJO ALCALIZADO = 1065 GPMCAMBIO EN pH = 0.5 DEBIDO A DISTURBIO FLUJO DESARENADO 45EFECTO DE DISTURBIO EN FLUJO ALCALIZADO CONTROL NUEVO

DISTURBIO FLUJO DESARENADO = 1545 GPMDISTURBIO FLUJO DESARENADORESPUESTA FLUJO ALCALIZADO = 70 GPMCAMBIO EN ELIMINADO DEBIDO A DISTURBIO FLUJO DESARENADO 46INTERACCION ENTRE LAZOS DE CONTROL

= 1651 Seg = 9 Seg = 10 Seg = 25 Seg = 6 Seg = 7 Seg47

COMPARACION VARIABILIDAD ENTRE DIFERENTES CONTROLES

48CONCLUSIONESCASO #1:La razn de molida es directamente proporcional al % de caa preparada.El % de caa preparada es directamente proporcional a la altura de los colchones en los diferentes transportadores.El ajuste adecuado de los parmetros del sistema de control en el rea de preparacin de caa puede generar un incremento de la molida.Es necesario instalar medidores de nivel en los diferentes transportadores para poder implementar un control que optimice l % de preparacin de caa sin sobrepasar el nivel del centro del eje de las picadoras.49CONCLUSIONESCASO #2:En este caso particular se redujo la variabilidad del control de pH de 0.13 a 0.07 lo cual reduce la produccin de azucares reductores incrementando as la rentabilidad del proceso.La variabilidad en los lazos de control aguas abajo, se redujo 38.6% en promedio, nicamente por ajustar los parmetros del control de nivel del tanque de jugo alcalizado.

50CONCLUSIONESLas tcnicas de control automtico mejorar los procesos de forma considerable y muchas veces basta con realizar los ajustes necesarios a sistemas que ya estn operando.51Transportadora 1

Transportadora 3

Transportadora 2

Banda de hule

Mesa 2

Mesa 3

Niveladora 1

Picadora 1

Picadora 2

Picadora 3

Niveladora 2

Niveladora 3

Molino 1

Niveladora 4