Carbon Activado

CONTROL PREDICTIVO NO LINEAL DE UN HORNO ROTATORIO PARA LA PRODUCCION DE CARBON ACTIVADO MEDIANTE ANFIS
Aros, N. Mardones, J Universidad de La Frontera

Resumen
El trabajo presenta el diseño de un Controlador Predictivo No Lineal aplicado a un Horno Rotatorio para la producción eficiente de carbón activado incorporando un modelo ANFIS, la cual se define como un Modelo Híbrido Neuro-Difuso,donde las reglas se aplican siguiendo una estructura de red tipo neuronal, que se interpreta como una red neuronal con parámetros difusos o como un sistema difuso con funcionamiento distribuidos. El proceso no lineal justifica la utilización de este tipo de controlador, dado el número de variables involucradas y las situaciones extremas a la que será sometida la planta, en donde se prevé saldrá areducir la dinámica no lineal. El carbón activado, es un gran adsorbente y uno de los productos más usados en diversos campos de aplicación, que abarcan desde la medicina hasta la industria alimenticia. La metodología está en base al simulador de la planta realizada en Ortiz (2005), que corresponde al proceso estudiado; el modelo de predicción utilizó ANFIS para las variables de interés, a partir deéste se diseña el controlador predictivo no lineal y vía simulación se comprueba el funcionamiento de esta estrategia de control.

Abstract
The paper presents the design of a Nonlinear Predictive Controller applied to a rotary kiln for charcoal production efficiency by incorporating an ANFIS model, which is defined as a NeuroFuzzy Hybrid Model, where the rules applied under a network structureneuronal type, which is interpreted as a neural network with fuzzy parameters or as a fuzzy system with distributed operation. The nonlinear process warrants the use of this type of controller, given the number of variables involved and the extreme situations that will be submitted to the plant, where it is expected will reduce the nonlinear dynamics. The activated carbon is an adsorbent and oneof the products the most widely used in various application fields, ranging from medicine to food processing. The methodology is based on the simulator of the plant carried at Ortiz (2005), which corresponds to the process studied, the prediction model was used ANFIS for the variables of interest, since it is designed nonlinear predictive controller and by simulation checks the operation of thiscontrol strategy. Palabras clave: Horno Rotatorio, Carbón Activado, Modelo ANFIS, Control Predictivo Keywords: Rotary Kiln, Activated Carbon, Model ANFIS, Predictive Control

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1. Introducción
El proceso de activación física del carbón con vapor de agua en hornos rotatorios es el núcleo de las plantas de producción de carbón activado a partir de materiales celulósicos, esta activación esendotérmica e involucra la reacción de gasificación del carbón a temperaturas entre 800 y 1100 [ºC]. El proceso de activación incrementa el número y tamaño de los poros creados en el sólido durante su pirolisis, mejorando la porosidad y permitiendo el desarrollo de grandes áreas superficiales. Para esta planta, Ortiz presenta modelos matemáticos, en (2003) para el estado estacionario y en (2005)presenta un simulador dinámico en ambiente Matlab/Simulink, a partir de los balances de masa y energía del sistema representado por modelos fenomenológico de parámetros distribuidos. Este simulador representa un bechmark para el estudio de controladores avanzados. Por otro lado, Camacho et al. (1999) presentan la estrategia de control predictivo con y sin restricciones para procesos industriales.Así, en Aros et al. (2007), basándose en el trabajo de Camacho, presentan la aplicación de un controlador predictivo lineal para el horno rotatorio, la cual presenta un mejor comportamiento que el considerado en un sistema de control clásico (Aros et al., 2006). En este trabajo no se consideran las no linealidades del sistema, que en este caso afectan fuertemente a la planta. Para mejorar el...