Title

APLICAÇÃO DE CONTROLE AVANÇADO DE PROCESSOS NO AQUECIMENTO DE LICOR CÁUSTICO NA VOTORANTIM METAIS-CBA

ADVANCED PROCESS CONTROL APPLICATION IN VOTORANTIM METAIS – CBA CAUSTIC LIQUOR HEATING

Authorship

Carneiror, Sayonara Soares de Freitas; Halla, Danilo Lavigne; Franco, Thiago Teixeira; Júnior, Roberto Seno; Dück, Anderson Rodrigo Klassen

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Halla, Danilo Lavigne

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Franco, Thiago Teixeira

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Júnior, Roberto Seno

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Dück, Anderson Rodrigo Klassen

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DOI

10.5151/2237-0234-27787

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Abstract

A extração de alumina por digestão ocorre em meio reacional entre a pasta de bauxita e licor cáustico aquecido. Este aquecimento ocorre em uma série de trocadores de calor, que utilizam vapor saturado produzido em caldeiras de gás natural. Aproximadamente vinte minutos após a passagem pelos trocadores, o licor alimenta o reator e a mistura entre este fluido quente e a pasta fria deve atingir uma temperatura pré-definida de digestão. O controlador tradicional não era capaz de integrar o circuito entre os produtores e consumidores de vapor, por causa do deadtime do processo que gera a necessidade de um modelo robusto para ser acoplado à lógica de PID, mais a questão da não-linearidade do processo de transferência de calor. Este artigo apresenta a metodologia e os resultados de uma aplicação de tecnologia baseada em lógica Fuzzy em trocadores de calor para controle da temperatura reacional. A ferramenta do projeto é uma plataforma de controle avançado que não necessita de modelos fenomenológicos e é capaz de lidar com sistemas não-lineares. A média da temperatura de digestão ficou 0,4°C mais próxima do setpoint e a variabilidade reduziu em 61%, o que permitiu a redução em 3,2% no consumo específico de vapor.

Alumina extraction by digestion is a reaction between bauxite slurry and heated caustic liquor. This heating happens in a series of heat exchangers, fed with saturated steam produced by natural gas boilers. Twenty minutes later, the heated liquor reaches the reactor and the mixture between the hot fluid with cold bauxite slurry must reach a pre-defined temperature reaction. The PID controller wasn’t adequate to integrate steam producers and consumers, because of the considerable dead time, which requires a robust model to be solved by the traditional controller, and the process non-linearity. This article focuses on Fuzzy technology application in heating exchangers to control digestion temperature inside the subsequent reactors. The project tool is a Fuzzy logic based platform, which doesn’t need phenomenological models and is capable of dealing with highly non-linear systems, such as heat transfer. As results, the average digestion temperature got 0.4°C closer to the setpoint and the variability reduced by 61%, which allowed a 3.2% reduction in steam consumption.

Keywords

Lógica Fuzzy, Transferência de calor, Controle avançado de processos, Economia de vapor

Fuzzy logic, Heat transfer, Advanced process control, Steam saving