Implementação de um controlador Fuzzy para controle de um ventilador industrial de uma planta de pelotização de minério de ferro

Abstract

RESUMO: A indústria metalúrgica é um importante ator no desenvolvimento econômico e tecnológico do Brasil e do estado do Espírito Santo. Para a produção de aço são utilizados diferentes insumos, sendo as pelotas de minério um dos principais. Pelotas de minério de ferro são aglomerados finos de minério de ferro, como hematita, goethita, magnetita entre outros. Esses aglomerados são produzidos em usinas de pelotização, e antes de serem usadas precisam passar por um processo de queima. Existem três tipos de fornos: forno vertical, rotativo ou grelha-móvel. O forno mais utilizado é do tipo grelha móvel, que é composto por vários ventiladores e exaustores, entre outros. Entretanto, existe uma limitação de segurança para operar com estes equipamentos, assim estes operam na faixa do 95% da potência máxima, por exemplo. Técnicas de controle clássico, do tipo SISO, vem sendo aplicadas há anos neste processo, em sua maioria sistemas PID. Porém, com algum insucesso devido a que não consideram outras variáveis do processo que podem colocar o sistema em risco. Por tanto, é importante propor uma estratégia de controle que considere várias variáveis de forma simultânea e as limitações do processo. Com base nessas informações o objetivo principal deste projeto de mestrado é implantar um algoritmo capaz de se adaptar a diferentes condições operacionais e sugerir a melhor configuração para os ventiladores de forma que todas as limitações da planta sejam respeitadas e o processo esteja em sua maior capacidade. O controle proposto para o forno será implementado numa planta real e os resultados serão mostrados e analisados.

ABSTRACT: The metallurgical industry is an important player in the economic and technological development of Brazil and the state of Espírito Santo. For the production of steel, different raw materials are used, with ore pellets being one of the main ones. Iron ore pellets are fine agglomerates of iron ore, such as hematite, goethite, magnetite and others. These agglomerates are produced in pellet plants, and before being used they need to go through a burning process. There are three types of furnaces: vertical oven, rotary oven or mobile grate. The most used furnace is the mobile grill type, which is made up of several fans and exhaust fans, among others. However, there is a safety limitation to operate with these equipments, so they operate in the range of 95% of the maximum power, for example. Classic control techniques, such as SISO, have been applied to this process for years, mostly in PID systems. However, with some failure because they do not consider other process variables that could put the system at risk. Therefore, it is important to propose a control strategy that considers several variables simultaneously and the limitations of the process. Based on this information, the main objective of this master's project is to implement an algorithm capable of adapting to different operating conditions and suggesting the best configuration for the fans so that all plant limitations are respected and the process is at its highest capacity. The proposed control for the furnace will be implemented in a real plant and the results will be displayed and analyzed.