Estudio y determinación de nuevos modelamientos y aplicaciones del control predictivo basado en modelos (MPC) al proceso de Molienda en planta concentradora de minerales

Abstract

El objetivo de esta tesis es explorar la validación de modelos propuestos en investigaciones previas en base a la aplicación del Control Predictivo Basado en Modelos (MPC)(Model Predictive Control), utilizando el método del Control Predictivo Generalizado (GPC) (Generalized Predictive Controller) aplicado a una planta industrial de concentración de minerales. El modelo es desarrollado para la etapa de molienda, el proceso como todo proceso industrial es de naturaleza multivariable MIMO. En este trabajo de investigación también ensayamos y validamos de nuevos modelos que son presentados para el proceso de molienda de minerales, la validación se efectúa siempre por la aplicación del MPC, en la segunda implementación se utiliza el método de aplicar directamente las consideraciones generales de un MPC, desarrollándolo mayormente en el dominio del tiempo. Es pertinente indicar que en la segunda aplicación se busca investigar los efectos de interacción entre las variables de proceso y los efectos de aleatoriedad que se manifiestan a través del procesamiento del mineral, estos efectos son relativamente complejos de ser tratados y tratarlo con muchas variables genera niveles de complejidad que no nos permite interpretar con claridad el comportamiento que se dan en las variables controladas o denominadas variables de salida, es por esta razón que en la segunda parte el modelo es simplificado a fin de analizar diversos efectos y variaciones en los parámetros. Cuando se consideran las interacciones entre variables y la naturaleza estocástica que se considera en alguna de ellas el sistema se convierte en un sistema no lineal y su tratamiento matemático se hace más complejo. En la primera implementación se desarrolla la aplicación del MPC, utilizando el método GPC considerando una planta MIMO de 4X4, el método utilizado y su implementación, nos permitiría extender la aplicación a una planta MIMO de NXN dimensiones, en esta implementación se considera un sistema multivariable, pero con variables de salida linealmente independientes con relación a las entradas, tampoco se aplican restricciones en esta aplicación. En general al evaluar los resultados se busca también demostrar la validez de la implementación de la filosofía de control MPC y la validación de los métodos utilizado al aplicarse a procesos industriales reales basados en los resultados obtenidos, también se evidencia las ventajas y desventajas de utilizar este tipo de control avanzado en relación con las estrategias de control usadas convencionalmente. En el caso específico que analiza en este trabajo que es la etapa de molienda en una planta concentradora de minerales polimetálicos, la variable de salida de mayor significación para el proceso metalúrgico es el tamaño de las partículas a la salida de la etapa, se ha tomado este criterio de ponderar de mayor forma el tamaño de la partícula teniendo en cuenta la gran importancia que tiene esta variable en el resultado de la recuperación del mineral en la etapa siguiente a la molienda como es la etapa de flotación en la planta concentradora. Un aporte significativo de este trabajo es el de incorporar las interacciones entre las variables que actúan en este proceso, así como también el incorporar situaciones estocásticas las cuales están siempre presentes dado que el mineral procesado el cual no es uniforme en cuanto a sus características físicas y metalúrgicas al salir de la mina.