Identificación de un modelo térmico y control de la temperatura para el ahorro de combustible en un horno rotativo 100% oxígeno

Abstract

El presente trabajo trata sobre la reducción del consumo de combustible de un horno rotativo que funde polvo de plomo en la fundición de DOE RUN PERU, que operaba con quemador manual, convencional aire petróleo, pasando a un quemador manual oxígeno petróleo, con su respectivo medidor manual de la temperatura, el cual por su imperfecta operación manual estaba supeditado a seguir el proceso, consumiendo una mayor cantidad de combustible que un horno con control automático. Para lograr este objetivo se ha realizado, una investigación técnica y científica desarrollando un conjunto de procedimientos y dando solución al problema. La metodología desarrollada comienza modelando matemáticamente el comportamiento del proceso de fusión para encontrar la temperatura del plomo estableciendo una similaridad entre el balance de calor y la teoría de la conducción en un sólido semi-infinito. Se logra de esta manera obtener la evolución teórica de la temperatura de la muestra el cual es un parámetro fundamental para el control. Una vez obtenida la curva de calentamiento teórica de la muestra se procede a identificar un modelo de la temperatura con datos reales de funcionamiento del horno el cual es validado. Finalmente se diseñan los elementos necesarios para el control respectivo. Los resultados obtenidos nos han permitido confirmar la aseveración de las referencias más importantes mencionadas en esta tesis de que un buen sistema de control conlleva a una reducción del consumo de combustible.

This paper deals with the reduction in fuel consumption of a rotary furnace which melts lead dust in the refinery DOE RUN PERU, which operates conventional air burner oil and also has a manual temperature control. To achieve this goal, a technical and scientific investigation has been carried out by developing a set of procedures and providing solutions to the problem. The methodology begins mathematically modeling the behavior of the melting process to find the temperature of the lead by establishing a similarity between the heat balance and the theory of conduction in a semi-infinite solid. In this way the theoretical evolution of the temperature is obtained, a fundamental parameter for control. Once the theoretical heating curve of the sample is obtained, the next step is to identify a model with real data from the temperature of the operation of the furnace in order to validate the model. Finally, the necessary elements for the respective control are designed. The results obtained allowed us to confirm the assertion of the most important references mentioned in this thesis that a good control system leads to a reduction in fuel consumption.