PROJETO DE UM CONTROLADOR FUZZY MULTIVARIÁVEL PARA UMA PLANTA DE DESAGUAMENTO DE MINÉRIO DE FERRO

Abstract

O desaguamento de polpa de minério de ferro é um processo que apresenta muitas relações de acoplamento entre suas variáveis chave de processo. Variações na vazão de entrada do espessador influenciam diretamente na sua vazão de saída e concentração de sólidos. Estas variáveis, por sua vez, têm efeitos sobre o nível de tanques pulmão e de armazenamento, além de influenciarem na eficiência da etapa de filtragem. As relações de acoplamento são difíceis de serem controladas por malhas regulatórias SISO, visto que estas malhas não conseguem garantir um desempenho ótimo global quando utilizadas de forma isolada. Neste trabalho, um controlador fuzzy multivariável foi projetado para uma planta de desaguamento de minério de ferro da VALE S.A em Serra Norte de Carajás, Brasil. Muitas toneladas de polpa são perdidas anualmente devido a falhas em filtros a disco que não são compensadas adequadamente por malhas regulatórias presentes na planta. O controlador proposto atua como uma camada superior e compensa flutuações de vazão por meio do armazenamento de polpa em três tanques pulmão além de manipular a vazão do underflow do espessador. Para validação do controlador proposto, um modelo dinâmico do processo foi criado e dois cenários foram considerados. O primeiro cenário, chamado de fuzzy 1, permitiu uma variação de nível mais restrita no tanque de armazenamento. O segundo cenário, chamado de fuzzy 2, permitiu uma variação mais ampla de nível neste tanque. Os dois controladores foram capazes de estender o tempo de operação sob condições de falhas nos filtros, obtendo ganhos de 202 minutos para o fuzzy 1 e 199 minutos para o fuzzy 2, o que significa ganhos de produtividade de 3825 m³ e 3768 m³ de polpa processada. A metodologia de projeto possibilitou ver o processo de forma holística, resultando em ações de controle mais assertivas onde todas restrições de controle foram atendidas.