Modelacion y simulacion de horno electrico industrial de 1MW

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Marta Barreras Carracedo
Departamento de Automática y Computación. Universidad Pública de Navarra. 31006 Pamplona, Spain.
E-mail: barreras.20437@e.unavarra.es
Mario García-Sanz
Departamento de Automática y Computación. Universidad Pública de Navarra. 31006 Pamplona, Spain.
Email: mgsanz@unavarra.es
Sebastián Díaz
M.Torres,Diseños Industriales, S.A. Ctra. Pamplona-Huesca Km 9. 31119 Torres de Elorz, (Navarra), Spain.
Web: www.mtorres.es .

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3DODEUDV &ODYH: Control automático, sistemas
multivariables, identificación, horno industrial.



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En la actualidad los procesosmultivariables están
cobrando cada vez más importancia ya que la
ingeniería moderna tiende claramente a crear
sistemas complejos y con múltiples relaciones entre
sus componentes. Las teorías de control para tales
sistemas están en continua revisión e investigación
[10], [11]. Su objetivo final es el diseño de esquemas
de control que consigan minimizar las interacciones o

acoplamientos entre lazos[7]. El éxito de la
aplicación práctica de estas teorías dependerá en
parte de la fidelidad con que el modelo represente el
comportamiento real del sistema a controlar.
En relación los sistemas multivariables en el presente
artículo se calcula e identifica el modelo matemático
de un sistema real [2],[13],[14],[16], un horno
industrial eléctrico [17] con 7 entradas y 7 salidas
utilizado para lapolimerización de grandes piezas de
fibra de carbono y de vidrio [1] (Ver Figura 1),
empleadas en la construcción de grandes palas para
aerogeneradores de 1500 kW [15].
La elevada multiplicidad de actuadores y sensores del
sistema hacen que su control presente un alto carácter
multivariable, donde cada sensor está afectado por
más de un actuador, y donde cada actuador afecta a
más de un sensor. Poreste motivo, al intentar
gobernar automáticamente la temperatura interior del
horno surgen importantes problemas de acoplamiento
entre los lazos de control existentes.
El artículo queda estructurado de la forma que sigue.
En la siguiente sección se describen las
características principales del horno objeto de estudio
[15],[17]. En el apartado tercero se extrae su modelo
matemático.

Figura 1 – Palade 36 m de longitud para aerogenerador de 1500 kW, diseñada por M.Torres.

El cálculo del modelo se realiza combinando un
método analítico y uno empírico. Mediante el
primero se detallan las ecuaciones de transferencia de
calor que describen el proceso [2],[4],[8] y se
asemeja el sistema térmico a un circuito eléctrico
[6],[12],[18] que se consigue resolver aplicando las
leyes de Kirchoff [18].Por otro lado, con el método
empírico se identifican los datos reales
proporcionados por los experimentos realizados en el
horno ajustándolos a la estructura correspondiente
por medio de algoritmos de identificación de
parámetros [13],[14]. En el cuarto apartado se
analizan los resultados obtenidos cotejándolos con
los datos reales recogidos. Finalmente una última
sección recoge las principalesconclusiones.

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En los laterales del recinto hay unas ventanas de
ventilación que junto con la puerta, las ranuras entre
dinteles y puerta y las juntas de los ejes de los
ventiladores constituyen el conjunto de aberturas.

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Como se ha mencionado en el apartado anterior, el
sistema real objeto de estudio es un horno eléctrico
industrial destinado...