Desarrollo de estrategias de control avanzado para la automatización robusta de grandes hornos industriales

Abstract

En la actualidad las estrategias de control avanzado aplicadas a la automatización de procesos industriales complejos han ido ganando importancia a nivel mundial. No obstante, en el Perú existen muy pocas investigaciones relacionadas con el desarrollo de controladores avanzados orientados al control preciso de la transferencia de calor en grandes hornos industriales. En esta tesis se desarrollan nuevas estrategias de control avanzado para la automatización robusta de los procesos de transferencia de calor en grandes hornos industriales, con posible aplicación en hornos de importantes empresas del Perú. Se desarrollaron experimentos en tiempo real utilizando los métodos de Identificación de Sistemas con la finalidad de modelar el comportamiento dinámico de grandes hornos industriales, relevantes en los procesos productivos de reconocidas empresas peruanas. Los experimentos se realizaron en 2 hornos rotatorios de cemento y en un horno de recalentamiento de planchones de la industria siderúrgica. Se desarrollan diferentes controladores avanzados que se caracterizan por su elevada robustez, los cuales pueden ser implementados en diversos procesos productivos, entre los que se encuentran los grandes hornos industriales. Además, se presentan análisis comparativos con controladores industriales, que validan los resultados obtenidos. Los resultados de las investigaciones desarrolladas en esta tesis ofrecen evidencias incuestionables de los grandes beneficios que se obtienen de la aplicación de las estrategias de control avanzado en los procesos de transferencia de calor de los grandes hornos industriales.

At present, advanced control strategies applied to the automation of complex industrial processes have been gaining importance worldwide. However, in Peru there are very few investigations related to the development of advanced controllers oriented to the precise control of heat transfer in large industrial furnaces. In this thesis new advanced control strategies are developed for robust automation of heat transfer processes in large industrial furnaces, with application in furnaces of important companies in Peru. Real time experiments were developed using the Systems Identification methods with the purpose of modeling the complex dynamic behavior of large industrial furnaces, which are relevant in the production processes of recognized Peruvian companies. The experiments were performed in two cement rotary kilns and in a slab reheating furnace of the steel industry. Different advanced controllers are developed that are characterized by their high robustness, which can be implemented in several production processes, including large industrial furnaces. In addition, comparative analyzes with industrial controllers are presented, which validate the results obtained. The results of the investigations developed in this thesis offer unquestionable evidence of the great benefits that are obtained from the application of advanced control strategies in the heat transfer processes of large industrial furnaces.