CONTROL DE PH




CONTROL DE UN SISTEMA DE REGULACIÓN DE PH DE UNA SOLUCIÓN


1.- Introducción.- El control de la acidez de los fluidos es uno de los procesos de más importancia en para la interacción o actividad de los seres vivos.
Los sistemas de control de acidez de los fluidos pueden ser tan complejos como los que necesitan nuestro cuerpo humano para funcionar. Por ejemplo, si nuestroorganismo no pudiera controlar el PH de la sangre las consecuencias serian extremas, un PH bajo deprime el sistema nervioso central al punto de causar desorientación, hasta caer en coma; por el contrario una alcalosis extrema produce hiperexcitabilidad del sistema nervioso, sobretodo del periférico, llegando al punto de que nuestros músculos se excitan sin necesidad de estimulo. Para el control del PH,de la sangre, el cuerpo humano tiene el sistema respiratorio y los riñones. Obviamente es un sistema complejo.
Existen procesos más simples que indirectamente se relacionan con la medición o control del PH, como el tratamiento de aguas residuales.

2.- Planteamiento del problema.- En minería las soluciones, producto de los diversos procesos, requieren que el nivel de acidez de los efluentes seanapropiados. Para el control de estos fluidos se utiliza “cal” (hidróxido de Calcio) de manera que el nivel del PH se mantenga en los niveles requeridos (para este caso 10.5).

3.- Datos del sistema.- El sistema consta de lo siguiente:
- Recipiente, en el cual se recibe y se trata la solución que sale con su acidez controlada.
- Agitador, de velocidad constante para uniformizar la mezcla dela solución
- Entrada de Cal, pulverizada por una tubería de 2” que es la que aporta la alcalinidad al sistema, PH = 12.4.
- Válvula dosificadora, por medio de la cual se controla la entrada de “cal” al sistema. Para este caso la válvula es activada reumáticamente, la señal de control es 4-20 mA. Tipo Pinch, marca Red Valve.
- Sensor, medidor de PH. Marca Rowmont, tipo E54.
- Analizador, que ala vez es un indicador directo y transductor (4-20 mA) de la medida del PH de la solución en la salida.
- Control, PLC que controla el sistema. PLC 5 de Allen Bradley.




4.- Esquema.- El esquema es el siguiente:




















ANALISIS DE DATOS OBTENIDOS


1.- Data original.- Del sistema PI (adquisición de data) se ha extraído data histórica que representa elcomportamiento del sistema. Se tiene una data de 6361 puntos:

Teniendo en cuenta que estos datos contienen puntos que no representan adecuadamente el sistema, tal como los “outliers”, se retirado de la base de datos esos puntos. Los primeros datos corresponden al momento en que el tanque estaba llenándose, por ello la variación en la regulación de la válvula y la variación en la medición de PH.Se han efectuado varias simulaciones tratando de encontrar un modelo coherente lo cual no ha sido posible por la fuerte no linealidad y niveles de ruido del sistema.

2.- Simplificación.- Se ha simplificado la data a un universo de 241 puntos, para lo cual se han ubicado datos que se asemejan a un sistema lineal, dentro de un rango pequeño y eliminando algunos valores debajo de la media de lamuestra:
PHmax = 10.30
PHmin = 10.21
% Apertura Máximo = 6.44
% Apertura Mínimo = 0.04
Set Point = 10.2
Kp = 4
Ki = 20



Como se puede observar la respuesta del sistema es sumamente lenta, la señal de entrada es bastante oscilante y los valores asignados al Kp y Ki, por medio del “auto tunnig del PLC” no obedecen a una adecuada sintonización o estudio del sistema.



3.-Identificación a un modelo de primer orden.- Con la data simplificada se ha procedido a identificar el modelo. Se han utilizado los datos de entrada y salida que hemos simplificado. El algoritmo que mejores valores nos entrega es el “OE”, el resultado obtenido se expone en la gráfica:

La función de transferencia resulta:
>> tst=d2c(moe,'zoh')
Continuous-time IDPOLY model: y(t) = [B(s)/F(s)]u(t) + e(t)...