Modelo y control de régimen rodante en lechos giratorios

Abstract

"La principal característica que distingue a los lechos giratorios, en comparación con otros procesos particulados, es la aparición de diferentes fenómenos y movimientos de partículas debido a un cambio en sus variables de operación. Por ejemplo, la velocidad angular del tambor. De entre estos movimientos, el régimen rodante se utiliza para el procesamiento industrial de partículas; sin embargo, en algunos procesos se producen cambios en la masa del lecho con efectos sobre su dinámica o estabilización, lo cual afecta la calidad del producto. Por esta razón, en esta investigación se desarrolló un modelo para régimen rodante usando las ecuaciones de Euler-Lagrange, considerando el comportamiento del lecho giratorio como un sólido rígido. Solo un parámetro de este modelo fue estimado usando datos experimentales, los cuales se capturaron por medio de un sistema de visión por computadora. Los resultados obtenidos por medio de simulaciones mostraron que el modelo puede reproducir el comportamiento experimental. Además, se desarrolló un modelo basado en balances de materia y energía, para representar los efectos del cambio de masa en el lecho. Dicho modelo se acopló al modelo de régimen rodante como una perturbación sobre la masa del lecho. Finalmente, se analizo la estabilidad y controlabilidad local del modelo y se realizó su estabilización dentro del régimen rodante por medio de un controlador. Parte de los resultados de este documento han sido reportados en el artículo ”Stabilization of Bed Inclination Angle in Rotary Drums by Using Computer Vision"."

"The main characteristic of rotary drums, compared with other particulate processes, is the appearance of different phenomena and particle movements by a change in their operation variables as the angular velocity of drum. Among these movements, the rolling regime is used for industrial particle processing; however, in some processes, changes in mass of bed occur, which have effects on its dynamics or stabilization, affecting the quality of product. For this reason, in this research a model for rolling regime was developed, which was obtained by applying the Euler-Lagrange equations, where the behavior of granular bed was considered as a rigid solid. Only one parameter of the model was estimated using experimental data, which were captured using a computer vision system. Results of simulations shown that model can reproduce the experimental behavior. In addition, a model based on mass and energy balances was also developed to represent the effects of mass change in the bed. Such model was coupled to model of rolling regime as a disturbance on the bed mass. Finally, the local stability and controllability of the model was analyzed on and its stabilization within the rolling regime was made by means of a controller. Some results of this research have been reported in the article ”Stabilization of Bed Inclination Angle in Rotary Drums by Using Computer Vision"