Abstract:
CONDITION FOR PROJECT PUBLICATION. This project evaluates and optimizes the post-electrolysis control system of a chlor-alkali plant, aiming to improve the dynamic stability of the level, pH, and oxidation–reduction potential control loops, while reducing chemical reagent consumption and associated operational risks. The central hypothesis states that improper controller tuning is the primary cause of the observed instability; therefore, an adequate tuning strategy leads to a more robust and efficient process operation. The justification is based on the need to ensure stable, safe, and economically viable brine treatment prior to recirculation.
The project development was carried out through step-response tests in plant conditions, dynamic process modeling using transfer functions, and simulations performed in MATLAB/Simulink. Classical tuning methodologies such as IMC-Lambda, AMIGO, ITAE criteria, and gain-scheduled control were applied, considering stability and robustness requirements.
System identification yielded models with fit percentages exceeding 95% for the level and ORP loops, while achieving a 31% reduction in monthly metabisulfite consumption and 21% in caustic soda. In conclusion, optimization using scheduled gains, IMC–Lambda, and Surge Tank improved operational stability (ITAE and Bode), reducing chemical costs and manual interventions in MBS preparation..
Keywords: automatic control, Chlor-alkali process, dynamic stability, process optimization
Description:
CONDICIONAMIENTO DE PUBLICACION DE PROYECTO. El presente proyecto evalúa y optimiza el sistema de control post-electrólisis de una planta cloro-soda, con el objetivo de mejorar la estabilidad dinámica de los lazos de nivel, pH y potencial óxido-reducción, así como reducir el consumo de reactivos químicos y los riesgos operativos asociados. La hipótesis plantea que una sintonización inadecuada de los controladores es la causa principal de la inestabilidad observada, por lo que su ajuste permitirá un desempeño más robusto y eficiente del proceso. La justificación se fundamenta en la necesidad de asegurar una operación estable, segura y económicamente viable del tratamiento de efluentes salobres para su recirculación.
El desarrollo del proyecto se basó en pruebas escalón en planta, modelado dinámico mediante funciones de transferencia y simulaciones en MATLAB/Simulink, aplicando metodologías clásicas de sintonización como IMC-Lambda, AMIGO, ITAE y control con ganancia programable, bajo criterios de estabilidad y robustez.
La identificación del sistema permitió obtener modelos con porcentajes de ajuste superiores al 95 % en los lazos de nivel y ORP, además de lograr una reducción del 31 % en el consumo mensual de metabisulfito y del 21 % en soda cáustica. Se concluye que la optimización con ganancias programables, IMC–Lambda y Surge Tank mejoraron la estabilidad operativa (ITAE y Bode), reduciendo costos de insumos e intervenciones manuales en la preparación de MBS.