Sistema de alimentación de alúmina
Antiguamente las celdas electrolíticas utilizadas para llevar a cabo el proceso de reducción en CVG VENALUM, con el objetivo de producir aluminio primario, eran alimentadas bajo un
sistema
cuyo
principio
básico
consiste
en
adicionar
grandes cantidades de alúmina, a través de un canal central, con
ayuda
de
un
relativamente
rompe
costra,
largos.
Este
en
intervalos
esquema
se
de
tiempo
conoce
como
Alimentación Central. Las
celdas
basadas
en
este
sistema
de
alimentación
central ocasionaban una serie de inconvenientes desfavorables para el proceso productivo tales como:
Poco control sobre la concentración de alúmina en el
baño electrolítico.
Disminución
niveles
tales
de
que
las se
concentraciones
provocaba
una
de
baja
la
alúmina
eficiencia
a de
corriente e incremento del voltaje.
Interferencia en el proceso normal de la celda, debido
a la cantidad impredecible de alúmina en el baño.
Tendencia
a
la
formación
de
lodos,
pues
la
alta
cantidad de alúmina suministrada, traía como consecuencia que parte de la alúmina sin disolverse precipitara al fondo de la celda.
Efecto contaminante al ambiente.
Las desventajas mencionadas anteriormente, fundamentan la idea de establecer un sistema de alimentación que solucione los
problemas
generados
por
este
sistema
de
alimentación
convencional. Por tal motivo, con la finalidad de obtener un mejor
control
y
una
mayor
eficiencia
en
la
producción
de
aluminio,
la
búsqueda
de
mejoras
operativas
a
la
par
de
avances tecnológicos dieron lugar al cambio del sistema de alimentación de alúmina en la celda, originando un sistema automatizado, llamado sistema de alimentación por puntos. Sistema de alimentación puntual
El
sistema
de
alimentación
puntual
es
un
modelo
que
permite el control computarizado de la alimentación de la alúmina a lo largo del eje longitudinal de la celda, a través de
un
sistema
cerrado
por
vía
seca.
En
este
sistema,
la
alúmina es transportada desde un silo principal a pequeños contenedores
en
cada
celda
a
través
de
un
sistema
de
transporte neumático de sólidos que trabaja con un lecho de alúmina
fluidizado
en
base
densa
por
aire
comprimido.
La
alimentación de alúmina se lleva a cabo por medio de varios alimentadores equidistantes, a través de pequeñas aberturas de
la
costra
del
baño;
ayudando
a
que
las
celdas
estén
cubiertas por una capa gruesa de alúmina y baño solidificado (costra), que contribuya a disminuir las pérdidas de calor. El
diseño
de
alimentación
por
puntos
dentro
de
la
reducción del aluminio, permite establecer un proceso con un sistema
continuo
de
evoluciones
constante,
al
introducir
pequeñas cantidades de alúmina a la celda, en intervalos de tiempos cortos. El establecimiento de esta nueva forma de suministro de alúmina tiene como objetivo principal mantener la concentración de alúmina en el baño electrolítico dentro de
los
rangos
óptimos
de
operación,
permitiendo
también,
controlar la adición de alúmina a la celda con lo que se logra
reducir
formación
de
la lodo;
frecuencia
de
efectos
anódicos
contribuir
favorablemente
a
un
y
la
control
sobre la concentración de alúmina, menos alteración en el
balance
térmico
y
una
mayor
estabilidad
eléctrica
de
la
celda, lo cual se traduce en un menor consumo de energía, un menor
consumo
corriente,
de
una
carbón,
un
disminución
aumento en
en
el
la
eficiencia
voltaje
y
de
mejores
condiciones ambientales. Diseño del número de puntos de alimentación y su ubicación
El número, distribución y ubicación de los puntos de alimentación tomando
en
dentro cuenta
de
la
celda
varios
electrolítica
aspectos,
una
vez
se
efectuó
evaluado
el
consumo básico de alúmina de acuerdo a la producción:
Aspecto económico: Con la intención de no generar una
disminución en el tiempo de vida de los equipos, se establece el mínimo número de puntos de alimentación.
Aspecto
estabilidad: Una vez identificadas las zonas de
mayor velocidad de baño y metal en la celda, se prosigue a definir la ubicación, procurando disponer de un número de puntos
tales,
que
permitan
mejorar
la
distribución
de
la
adicción considerando para ello la solubilidad de la alúmina.
construcción: En
Aspecto
construidas
(alimentación
el
caso
central),
de
las
celdas
ya
facilidades
alternativas de su ubicación. Funcionamiento de los alimentadores y rompe-costras
Los
alimentadores
secuencial
de
acuerdo
independientemente frecuencias
de
y
de
roturas
rompe a
los o
las
costras ratas
cambios ratas
de
de
operan de
de
manera
alimentación,
alimentación.
alimentación
sistema están en el orden de 20 a 120 segundos.
en
Las este
Secuencia de trabajo de los alimentadores Características
de
algunos
de
los
equipos
mecánicos
utilizados en la alimentación por puntos
de
Tolva de las celdas: Las tolvas tanto de alúmina como
fluoruro
de
aluminio
abren
con
un
ángulo
de
45°C,
accionadas por un sistema neumático.
polvo
Rompe costras: Poseen un sistema de protección contra
y
contra
el
calentamiento.
Pueden
subir
y
bajar
a
través de un sistema neumático.
Sistema:
Consta
de
4
tolvas
de
alúmina
con
una
capacidad de 630 Kg/tolva y una tolva de fluoruro de aluminio con una capacidad de 400 Kg.
Tolva de alúmina primaria: Es utilizada para el banqueo
de ánodos, es llenada por medio de un sistema independiente de transporte y forma parte de la grúa. Sistema de control adaptivo
El
esquema
de
la
alimentación
por
puntos
genera
la
necesidad de establecer un sistema de control que permita mantener la concentración de alúmina en el baño electrolítico de
un
rango
óptimo
y
a
la
vez
lleve
a
cabo
los
ajustes
adecuados de los parámetros influyentes en el proceso, por tal motivo se planea una estrategia de control denominada adaptivo”,
“Control
automáticamente
a
en
los
donde
cambio
el
sistema
originados
en
se la
adapta
condición
operativa del proceso. Filosofía del control adaptativo
El
sistema
de
control
adaptativo
está
íntimamente
relacionado con el cambio de resistencia debido a variaciones de concentración de alúmina. Sin embargo, es imposible medir constantemente
la
concentración
de
alúmina
disuelta
en
el
baño durante el proceso electrolítico, mientras que si es posible
medir
la
resistencia
de
la
celda
en
el
área
comprendida entre el ánodo del carbón y el cátodo metálico de la
celda,
por
medio
de
medidas
de
voltaje
y
corriente,
parámetros conocidos, que son leídos por el microcomputador. La
resistencia
de
la
celda
continuamente
sufre
variaciones debido a la dinámica del proceso, y no solamente la concentración de alúmina afecta a la resistencia, debido a los cambios en la resistividad del baño a consecuencia del contenido de alúmina, también otros factores pueden provocar alteraciones en su comportamiento. En general, la variación total
de
la
resistencia
de
una
celda
es
la
suma
de
las
contribuciones parciales de los factores que la afectan:
Variación
de
la
resistencia
por
cambios
de
concentración de alúmina: la concentración de alúmina afecta
la resistencia mínima del baño e igualmente la propiedad de mojado de los ánodos por el baño.
la
Variación de la resistencia por movimiento de ánodos:
Este aspecto está relacionado con cambios ocasionados en la distancia de control ánodo-cátodo, es decir, la distancia AC, de acuerdo con una referencia prefija. A los efectos de conocer su magnitud, se requiere conocer la resistividad del baño electrolítico.
Variación
de
la
resistencia
debido
a
ruidos
en
el
proceso: Estos pueden ser por perturbaciones predecibles o
impredecibles, conocidos como: ruidos de color, referentes a las perturbaciones producidas debido a las características intrínsecas
del
proceso
predecibles
con
cierta
de
reducción.
precisión,
tal
En es
general el
caso
son del
movimiento de la interfase baño-metal por la acción del campo magnético
y
la
distribución
de
la
corriente.
Y
ruidos
blancos, se refiere a las perturbaciones no predecibles, las cuales
producen
cambios
bruscos
e
importantes
en
la
resistencia.
Variaciones
rutina:
Las
de
la
operaciones
resistencia
de
por
rutina,
las
cambio
operaciones de
de
carbón,
trasegado, etc., producen variaciones en la resistencia de la celda, debido principalmente a la descarga en la celda de cantidades impredecibles de la alúmina en el baño al romperse la costra. Estas operaciones presentes pueden caracterizarse como de ruido blanco.
Para
llevar
un
control
sobre
las
variaciones
de
la
resistencia, el control adaptivo es congelado por un tiempo prudencial, para lo cual se emite un mensaje al sistema a través del microcomputador de cada celda para señalarle que una operación va a realizarse.
“En el caso de trasegado el sistema es congelado durante
45 minutos y un programa especial entra en operación para hacer los ajustes necesarios en la distancia A-C ajustando la elevación del puente. El cambio de ánodos (cambio de carbon9 tiene un tiempo de congelamiento de 110 minutos, en el cual se
determinó
experimentalmente
que
la
resistencia
lograba
estabilizarse; sin embargo, este tiempo puede reducirse si se tiene un mejor control sobre la operación. La operación de subida durante
de
puente 20
congela
minutos.
la
estimación
Manualmente
de
los
se
parámetros
alimenta
al
microcomputador la distancia que se desea subir y esto lo realiza automáticamente. Durante el tiempo de congelamiento el sistema paraliza el cálculo de los parámetros de operación, así como también los cambio en las velocidades de alimentación de alúmina, adoptando un nivel promedio de alimentación. La estimación de los parámetros comienza inmediatamente al terminar el tiempo de congelamiento, tomando como base toda la información que se tenía antes de congelarse”.
Fundamento del control adaptativo
El
control
adaptativo
se
fundamenta
en
la
curva
de
pseudoresistencia generada por los cambios de la resistencia de
la
alúmina
celda en
debido el
a
baño,
variaciones en
el
en
tiempo.
la
concentración
El
control
de
adaptivo
relaciona entonces, los cambios en la resistencia del baño con
el
balance
de
materiales
en
el
mismo,
permitiendo
determinar indirectamente la concentración de alúmina en el baño y así determinar la frecuencia de alimentación adecuada.
“El análisis que realiza el control adaptivo basándose
en la curva de pseudoresistencia, consiste en estudiar un parámetro b 1 del modelo de variaciones de resistencia, y de acuerdo a su comportamiento fijar períodos de alimentación que
hagan
posible
concentración permite
de
mantener alúmina
intercambiar
los
en
dentro el
de
baño.
periodos
de
un El
rango
deseado
análisis
alimentación
del alta
la b
1
y
baja, conocidos también como: over feeding y under feeding, de tal manera que la concentración de alúmina oscile en el rango establecido. El cambio de un periodo a otro se realiza de acuerdo a límites de b 1 que están relacionados con los límites de concentración de alúmina que detienen el rango de operación”.
Curva de pseudoresistencia
Para
operar
bajo
los
dominios
de
la
curva
de
pseudoresistencia se requiere mantener un control sobre el balance de la masa en la celda y sobre el rango adecuado de operación,
por
lo
tanto,
los
factores
más
importantes
a
considerar para establecer el rango óptimo de trabajo son:
Solubilidad
y
velocidad
de
disolución
de
la
alúmina:
Ambas disminuyen al aumentar la concentración de alúmina.
Consumo de energía: Sugiere la operación en la región
del mínimo de la curva.
Eficiencia
de
corriente:
La
mayor
eficiencia
de
corriente se logra cuando se está en la concentración cercana al efecto anódico (1,5%) y la mínima coincide con el mínimo de
la
curva
comportamiento
pseudoresistencia, de
la
en
eficiencia
donde de
se
muestra
corriente
con
el la
concentración de alúmina y la resistencia con respecto a la concentración de alúmina.
Variación de la resistencia Vs
Variación de la eficiencia
% Al2O3 disuelta en el baño
de corriente Vs % Al2O3
teóricamente
disuelta en el baño
De acuerdo a los factores expuestos anteriormente, la zona ideal de trabajo que se debe mantener en una celda es aquella cercana a la zona del efecto anódico, mientras que la concentración promedio es la que aporte el mínimo consumo de energía. “En la práctica se ha determinado que la zona ideal
está comprendida entre 1,7 y 3,5% de concentración de alúmina en el baño. La
concentración
de
alúmina
en
la
práctica
solo
es
conocida en la zona cercana al efecto anódico, siendo muy próxima a 1,5% de tal manera que al pasar en cierto momento a esta
zona
se
concuerda
con
permite el
comprobar
considerado.
si
el
Este
balance
balance
de
de
masa
masa
lleva
implicado una serie de consideraciones: -La masa de baño es constante y conocida. -La
cantidad
de
alúmina
alimentada
por
golpe
es
conocida. -La eficiencia de corriente es constante. -Toda alúmina adicionada es disuelta instantáneamente. En la práctica, la masa de baño varía de acuerdo al balance
de
otros
materiales
adicionados
a
la
celda
o
por
fluctuaciones de balance térmico. El grado de llenado de la alúmina
adicionada
empaquetamiento
y
es el
determinado ángulo
de
según
reposo.
la
densidad
Mientras
que
de la
eficiencia de corriente varía de acuerdo a las condiciones de balance térmico y concentración de alúmina, y la solubilidad y velocidad de disolución son afectadas por la temperatura, la
concentración
y
la
calidad
de
propiedades físico- químicas del baño”.
la
alúmina,
y
las
Esquema del funcionamiento del control adaptativo
El
control
de
la
línea
se
lleva
a
cabo
mediante
un
sistema computarizado, que contiene tres niveles básicos de funcionamiento que contribuyen las estructuras del sistema de control adaptivo: Nivel de adaptación, nivel de control y nivel
supervisorio;
el
cual
se
basa
en
las
siguientes
consideraciones: 1.
Estimación
de
los
parámetros
que
describen
los
cambios en el proceso. 2.
Cálculos del controlador y acción de control.
Es así, como es importante señalar que el controlador efectúa los cambios asumiendo que los parámetros o variables estimadas
son
equivalente
a
los la
que de
realmente los
rigen
el
controladores
en
proceso procesos
y
su con
variables controladas, medibles y conocidas. El
diagrama
de
la
estructura
del
sistema
de
control
adaptivo utilizado en las celdas P-19 de alimentación por puntos se muestra seguidamente en la figura.
Diagrama de bloques de control adatativo
En el sistema de control adaptivo basado en sus tres niveles, da inicio al ciclo de comunicación con el envío de los cambios en la residencia de la celda desde el nivel de control hacia el estimador, nivel de adaptación, en el cual se calculan los parámetros concernientes a la decisión de alimentación como: variación en la resistencia de la celda con
la
ruidos
concentración asignables
de
al
alúmina,
proceso.
movimientos
La
de
información
ánodos
obtenida
y es
comparada con la estimada en la etapa anterior, a fin de establecer magnitud
las
del
concentración
ratas
cambio de
de
en
alimentación
la
alúmina;
en
resistencia luego
este
función
con
valor
de
la
respecto
a
la
pasa
nivel
al
supervisorio, donde es validado con límites prefijados. A
continuación,
si
la
información
dad
se
encuentra
dentro de los límites establecidos regresa al controlador, cálculo y decisiones, donde se toman las medidas necesarias según
el
caso,
para
acciones
requeridas
control.
En
caso
en
posteriormente el
proceso
contrario,
es
a
ser
ejecutadas
través
decir,
si
del la
nivel
las de
información
efectuada por el estimador esta fuera del rango, directamente del
nivel
supervisorio
se
fijan
los
calores
para
que
el
controlador tome la decisión adecuada. La última alternativa de comunicación es aquella que va directamente del proceso al nivel supervisorio y regresa de la misma forma, las cuales se presentan cuando el proceso es perturbado por las operaciones de rutina /cambio de carbón, trasegado, supresión de efectos anódico, etc.), así mismo, la influencia del campo magnético y distribución de corriente.
Nivel de adaptación
El
nivel
de
adaptación
comprende
básicamente
la
estimación de los parámetros que utilizan el modelo basado en la curva de pseudoresistencia para predecir la dinámica del proceso. Entonces, si se asume que los cambios de resistencia (R)
solo
alúmina
se
originan
disuelta
(X),
por el
los
cambios
cambio
de
de
la
concentración
resistencia
de
en
el
u,
la
tiempo queda establecido como:
Donde:
Ahora
bien,
designando
como
b1
y
como
expresión anterior queda transformada en diferencias finitas y se tiene: () ( ) ( ) Donde: T: Es el tiempo entre cada lectura del sistema, por lo que U.T puede expresarse como u1.
Pero si además se toma en cuenta el cambio de la resistencia debido
al
movimiento
de
ánodos
u2,
la
ecuación
formulada de la siguiente manera: ( ) ( ) ( ) ( )
queda
Donde: á Si se designa Y (K) como la diferencia de resistencia y se incluye además en la ecuación anterior un término lineal en primer orden para los ruidos del proceso, el modelo queda establecido con la siguiente expresión: ( ) ( ) ( ) ( ) () Esta ecuación indica la relación entre los diferentes parámetros que afectan a la resistencia del baño. En donde: Y (K)= Cambio de la resistencia en un intervalo de tiempo (∆R
entre
la
lectura
actual
y
anterior
para
un
intervalo
de
tiempo de 5 minutos. b1: Parámetro estimado por el sistema, expresa la pendiente
de
la
tangente
instante
de
para
(K)
la
curva
ser
de
utilizado
pseudoresistencia en
el
instante
en
(k+1),
el 5
minutos más tarde. También se puede definir como el parámetro que describe la dinámica del proceso asociada a los cambios de concentración de alúmina. u1:
Variación de la concentración de alúmina del consumo y
adición de la misma. Este parámetro corresponde al instante (K-1).
Posterior
alimentación estima
la
para
al
cálculo
la
resistencia
próxima de
la
b1
se
decide
etapa
(K+1)
celda
R´
la
velocidad
con
(K+1).
la
de
cual
se
También
es
denomina como rata de consumo. b2:
Parámetro
calculado
por
los
cambios
de
resistencia
debidos al movimiento de ánodos (µΩmm) ocurridos entre cada
instante (K-1) y (K).
u1: Cambio en milímetros de la distancia A-C ocurridos entre
el instante (K-1) y (K) debido al movimiento de ánodos para alcanzar
la
resistencia
de
referencia
en
el
instante
de
tiempo. V (K): Parámetro estimado para ruidos blancos (perturbaciones
impredecibles9, el cual es calculado por la diferencia entre la resistencia real R en el tiempo (K-1) y las estimadas para el instante en la etapa (K). c1: Este parámetro se estima considerando los cálculos de
b1,
b2 y las mínimas diferencias obtenidas para instantes entre
las resistencias reales y estimadas. También
se
puede
señalar
como
el
parámetro
estimado
para
ruidos de color (perturbaciones predecibles). K: intervalo de tiempo.
El modelo es considerado lineal de primer orden a que los cambios de resistencias en un intervalo de cinco minutos son muy pequeños. De esta serie de parámetros a los cuales se ha hecho referencia
anteriormente,
destacado,
pues
concentración
de
este
el
contiene
alúmina
en
parámetro la el
b1
es
información baño
relación se muestra en la siguiente figura
el
más
sobre
la
electrolítico;
su
Relación entre la concentración de alúmina con el parámetro b1
Donde: corresponde
b1=0
al
mínimo
de
la
curva
concentración de alúmina aumenta conforme aumenta de
valores
parámetro
negativos que
controlador
va
en
a
a
positivos,
definir
cuanto
a
la
la
por
lo
definir
velocidad
de
la
b1 pasando
tanto la
y
b1
es
decisión
el del
alimentación
a
utilizar, como se verá posteriormente en detalle. Por otro lado, u1 (K) debe ser calculado de la cantidad de alúmina adicionada entre el tiempo
(K-1)
y
(K)
cada 5
minutos y la estimada para el consumo de la misma en ese intervalo de tiempo:
(
Todas
)
las
cantidades
utilizadas
en
el
cálculo
de
u1
están sujetas a incertidumbre ya que se conoce el número de golpes o veces que se alimenta la celda en el intervalo, pero no la cantidad exacta de alúmina adicionada por golpe, el consumo de alúmina depende de la eficiencia de corriente, la cual no es posible medir, y además se considera constante la
masa de baño electrolítico la cual varía, y cuya variación tampoco es medible. Por otro lado, los parámetros de b 2 depende también de la resistividad del baño, la cual varía con la temperatura y la
composición
despreciable movimiento
del
mismo.
frente
de
actualización
a
ánodos sea
Sin
embargo,
la
de
b1
por
lo
que
rigurosa
y
y
por no
además
su
lo
es
variación
general
necesario
por
no
hay
que
seguridad
es
su
está
determinada dentro de un rango establecido. Estimación de los parámetros del modelo
En el tiempo (k): a.
Información disponible:
Y (k); u1 (k-1); b2; u2 (k-1), si hubo movimiento de ánodos; V (k-1)
b. Estimación de c1: Definido:
( ) () ( ) ( ) ()() ()() Donde ∆R´ (k) (k-1) sería la resistencia estimada en el
instante (k-1), 5 minutos antes, para el instante (k). Se realizan iteraciones sucesivas incluyendo un factor de
olvido
para
el
cálculo
de
c1,
lineamiento: ( )
bajo
el
siguiente
Conocidos como b1 (k-1), b2 (k-1). c. Estimación de V(K)
( ) () () () d. Estimación de b1
() ( ) () ( ) ( )
e. Estimación de R´(k-1)
Establecidos
b1
y
u1
hasta
el
muestreo
o
lectura
siguiente (k+1) se estima la resistencia teórica R´ (k-1)
(K)
en el instante (K), de la siguiente manera: ( )() ( )() () Quedando: ( )() () Tal
como
se
puede
notar
en
la
estimación
de
la
resistencia teórica para el próximo muestreo se hace solo considerando para
el
la
variación
siguiente
muestreo
en o
la
concentración
lectura
(K+1),
de se
alúmina, inicia
de
igual forma el ciclo de cálculos. Es importante destacar que solamente se ha hecho una descripción general del algoritmo para la estimación de los parámetros. Nivel de control
El nivel de control construye la intercomunicación entre el proceso y la acción de control que se genera debido a la
variación de la concentración de alúmina en el baño respecto al rango ideal de operación preestablecido. La
estructura
de
control
está
fundamentada
principalmente en los siguientes criterios: 1. Mantener la concentración de alúmina dentro del rango de operación. 2. Mantener la resistencia de la celda cercana a un valor de referencia. Para
manipula
el
la
logro
de
estrategia
estos
de
objetivos
alimentación
“el
la
controlador
cual
no
está
dirigida a operar con la alimentación normal en función del consumo teórico como meta. Son implementados períodos de alta y
baja
alimentación,
debido
a
la
dificultad
de
detectar
cambios de resistencia bajo una alimentación fija, por lo tanto el objetivo fundamental es operar dentro del rango de operación
deseado
manteniendo
constantemente
excitado
el
parámetro b 1 con operaciones de alta y baja alimentación. Tracking. Filosofía del balance de masa.
Con la finalidad de mantener un control en la condición operativa de las celdas, con una concentración de alúmina dentro del rango óptimo de operación se ha incluido en el Sistema
de
Control
Adaptativo,
un
modelo
de
control
supervisorio, denominado Tracking, que consiste en ubicar la concentración de alúmina en el baño cerca de la zona del efecto anódico, mediante la disminución de la cantidad de alúmina adicionada a la celda. Actualmente el Sistema de Control Adaptativo efectúa su proceso de auto rastreo y recalculo una vez al día, con el
evento llamado Tracking, el cual trata en rasgos generales, en cortar el suministro de alúmina, adicionando solamente una descarga cada 600 segundos, con lo cual se desea disminuir la concentración de alúmina a un valor, que reduzca la cantidad de lodo en la celda y reinicie los parámetros de control. Durante el Tracking, la variación de la resistencia en función del tiempo se incrementa, llegando a mostrar una alta correlación lineal. Para el correcto y buen desarrollo del Tracking, se han establecidos métodos que permiten cuando
la
concentración
determinado,
y
así
de
evitar
alúmina que
la
ha
alcanzado
celda
estimar un
entre
en
valor efecto
anódico. El método empleado consiste en calcular la pendiente y
el
coeficiente
de
correlación
de
las
ultimas
12
y
6
mediciones de resistencia en función del tiempo, en el cual al finalizar el proceso, se logran alcanzar respectivamente valores de pendiente mayores o iguales a 0,3 y 0,75; con una correlación valores
lineal
cada
característicos
uno a
mayor una
o
igual
a
concentración
0,8
y
0,9;
de
alúmina
disuelta en el baño de 1,8%. Una vez culminado éste evento, el cual depende de la concentración de alúmina al comienzo, el sistema reestablece la
alimentación
de
alúmina,
recalcula
un
nuevo
balance,
fijando un valor teórico al parámetro b 1 e inicia un nuevo ciclo. Inmediatamente, después de su finalización
a la celda
se le suministran 25 golpes de alúmina. En la figura 24, se representa
la
variación
de
la
resistencia
tiempo durante un periodo de Tracking.
en
función
del
Variación de la resistencia en función del tiempo, durante un periodo de Tracking
Es
importante
destacar
que,
periodos
de
tracking
muy
largos, mayores a 3 horas, son indicativos de que existe un exceso
de
concentración
de
alúmina
en
la
celda,
con
probabilidades de formación de lodo, o una condición térmica anormal,
lo
que
requiere
atención
especial,
siendo
la
cantidad de lodo calculada en la celda: Lodo = Alúmina Suministrada – Alúmina Consumida
Cuando
la
cantidad
de
lodo
calculado
por
el
control
adaptativo sobrepasa los 300 Kg, el controlador implementa automáticamente un Tracking. Otra condición apreciable dentro del control adaptativo es cuando ocurre una operación de rutina, pues los trackings son
suspendidos.
Una
vez
finalizada
la
operación
aproximadamente luego de 8 horas, se reprograma manualmente, evitando
con
ello,
acumulaciones
continuas
de
lodo
que
ocasionan perturbaciones en el balance térmico de las celdas.
La frecuencia de alimentación se recalcula al final de cada tracking, siendo contabilizados los golpes dados entre el tracking anterior y el último fin de tracking detectado, estando
relacionados
con
la
cantidad
de
alúmina
que
teóricamente se debió adicionar y si existe alguna diferencia se
le
atribuye
a
desviaciones
provocadas por diferentes
del
tamaño
del
golpe
cambios del Dump Size durante el
ciclo. Establecimiento de la velocidad de alimentación
El
sistema
de
alimentación
requiere
de
una
banda
de
operación para ser excitado, por lo que se debe operar con adiciones
de
alúmina
mayores,
o
alta
alimentación
(Overfeeding) y menores, o baja alimentación (Underfeeding), al
consumo
promedio
de
alúmina
dado
por
la
eficiencia
de
corriente y el amperaje de trabajo, lo que se esquematiza en las
figuras,
en
las
que
se
observa
la
influencia
de
los
ciclos de alta y baja alimentación sobre el comportamiento del parámetro b 1, y su efecto sobre la resistencia de la celda según la curva de pseudoresistencia. Por tal motivo se define: Alta Alimentación (Overfeeding)= Consumo Teórico
+ k
Baja Alimentación (Underfeeding) = Consumo Teórico – k Donde k representa el cambio de concentración deseado a un intervalo de tiempo dado, expresándose como una fracción del consumo teórico. Actualmente las celdas operan con un valor de k de 60% del consumo teórico, fijando la frecuencia o tiempo o tiempo entre golpes de alimentación de alúmina, conociendo
el
amperaje
de
trabajo,
la
masa
de
trabajo,
eficiencia de corriente y cantidad de alúmina adicionada por golpe.
Comportamiento del parámetro b1 estimado en proceso según la acción de los ciclos de baja y alta alimentación
Esquema de la acción de los ciclos de alta y baja alimentación sobre la concentración de alúmina, en relación a la curva de pseudoresistencia
Cambio de la Velocidad de Alimentación
La escogencia del b 1 de cambio (b 1
(CAMBIO))
determina el
nivel promedio de concentración de alúmina seleccionado. Un valor negativo para el nivel de cambio, (b 1
(CAMBIO)),
dará una
concentración de alúmina baja, en donde cero corresponde al mínimo
de
la
curva
y
valores
positivos
corresponden
a
concentraciones de alúmina más altas. En realidad los cambios entre alta y baja alimentación se realizan cuando el valor de b 1 estimado se iguala al valor de b1
(CAMBIO),
tanto,
para
como se puede observar en la figura 25. Por lo evitar
cambios
bruscos
en
las
velocidades
de
alimentación causados por la estimación de b 1, un nivel de control denominado nivel supervisorio establece una banda de control que rige los procesos de cambio. Nivel Supervisorio
Una
vez
efectuados
los
cambios
en
la
velocidad
de
alimentación, el parámetro entra en un control establecido en la figura 27, con el propósito de evitar los cambios bruscos, por
lo
que,
una
vez
definido
el
parámetro
b1
(CAMBIO)
para
realizar los cambios en la velocidad de alimentación deben cumplirse los siguientes requisitos:
-
Que hayan transcurrido más de dos etapas de muestreo (10
minutos)
desde
el
cambio
en
la
velocidad
de
alimentación
anterior.
-
Que las líneas
de alta/baja
alimentación
hayan
sido
alcanzadas por el b 1 estimado
-
Que hayan transcurrido más de 10 etapas (50 minutos) y
se alcance la línea b 1C.
Esquematización de las zonas de control del nivel supervisorio
Como la muestra la figura 27, luego de 1 minutos hasta los 50
minutos
el
control
adaptativo
compara
el
valor
de
b
1
estimado con los valores representados por las líneas de alta y
baja
alimentación,
calculadas
por
las
siguientes
expresiones: b1 = b1
(CAMBIO)
+ b1 (0) – b1 (0).T/10
b1 = b1
(CAMBIO)
+ b1 (0) – b1 (0).T/10
Los períodos de alta alimentación pueden finalizar por tiempo
máximo
de
110
minutos,
si
el
b1
estimado
no
ha
alcanzado el valor de b 1C, estableciéndose luego una duración del
consecutivo
ciclo
de
baja
alimentación
del
67%
de
la
duración del último ciclo de alta alimentación (75 minutos, si este finalizo por tiempo máximo).
