Diseño de prototipo para análisis y control del nivel de acidez en los efluentes mineros líquidos

Abstract

En esta monografía se presenta el modelado el diseño y construcción, de un prototipo para el análisis y control del nivel de acidez en los efluentes mineros líquidos, con el fin de llevar las aguas que se generan en estos afluentes a un estado neutro es decir a un nivel de pH igual a 7. De esta forma se busca un tratamiento efectivo de estos líquidos que afectan el medio ambiente, cuando son vertidos hacia las fuentes hídricas sanas, y deterioran los instrumentos que tienen contacto con aguas ácidas. Para lograr el objetivo se probaron varias estrategias de control con el fin de comprobar cuál de ellas tiene un mejor desempeño en el prototipo. Este estudio tiene en cuenta el planteamiento del problema, antecedentes, objetivos, dinámica del sistema, diseño del controlador, y construcción del prototipo. Para ello se plantean las especificaciones siguientes: medidas para la elaboración y el adecuado funcionamiento del prototipo. En la parte electrónica se consideran: sensores, actuadores, tarjetas de procesamiento entre otros. Se diseña una estructura tipo planta piloto que consta de cuatro tanques con varios propósitos como el almacenamiento de las aguas ácidas a tratar, la neutralización de las aguas ácidas y el almacenamiento del agente neutralizante en este caso soda cáustica (NaOH) con una concentración de 1 Normal (1N). Como estrategias de control se diseñaron controladores PID, controladores basados en lógica difusa, métodos algebraicos y por modos deslizantes. Para el diseño de estos controladores se tiene en cuenta la dinámica del sistema en los cambios de pH por parte de las aguas ácidas con respecto a la cantidad de soda caustica (NaOH) que se adiciona. La verificación de los resultados se hace a través del software Matlab®-Simulink®, para poder realizar una comparación de la respuesta del prototipo con respecto al desempeño de los controladores implementados.