Control de temperatura en sala de células electrolíticas. Complejo Solvay Martorell

Abstract

A lo largo de este proyecto se desarrolla un estudio para la implementación de una estrategia de control que controle correctamente la temperatura en la sal de salida de la sala de células donde se realiza el proceso de electrólisis de dicha sal. Para alcanzar este objetivo se dispone de dos variables de control: un caudal de sal recirculado desde la salida de la sala de células hasta un par de intercambiadores de calor, colocados en paralelo entre sí, así como otro caudal de un circuito externo de agua destinado a otros dos intercambiadores de calor también colocados en paralelo entre sí. Con el objeto de analizar el sistema de control se diseñan modelos teóricos de los intercambiadores de calor así como de la sala de células. Dichos modelos se ajustan a partir de datos reales obtenidos directamente de la planta, determinando parámetros desconocidos y minimizando el error entre modelo y realidad. A partir de estos modelos se configuran otros modelos reducidos que se emplean en el diseño del sistema de control. Se plantea una estrategia de control con dos controladores en cascada: uno primario que controla la temperatura de salida de la sal en la sala de células y otro controlador secundario en lazo interno que actúa sobre los intercambiadores de calor. El controlador primario se plantea como un PID con estructura “antiwindup” y parámetros variables establecidos mediante diseño por “gain scheduling” (GS). La solución propuesta se hace necesaria ya que el sistema planteado es un sistema de control en cascada en el que existe algún elemento integrador por lo que, como se demuestra, aparece el efecto de “windup” integral debido a la saturación de los intercambiadores de calor, en este caso. Por otro lado, en base al conocimiento de parte de la señal de perturbación para la sala de células, se diseña una solución “feedforward” sobre el controlador primario. Por otra parte, el controlador secundario se diseña como un PI de parámetros constantes en base a criterios de diseño robusto, solución que se muestra como suficiente y adecuada. Finalmente se analiza la simulación, se realiza la validación de modelos y se dispone la puesta en marcha sobre control distribuido Rosemount