De esta forma, con el desarrollo de este proyecto se pretenden alcanzar los siguientes objetivos principales:
1. Conseguir un funcionamiento óptimo de la planta con una regulación adecuada del caudal alimentado, tanto desde el punto de vista de la precisión como de la estabilidad, en operaciones con biomasas y residuos heterogéneos, con alta humedad/baja densidad, con alto contenido en impropios, con potencial efecto abrasivo y de difícil manejo.
2. Garantizar la fiabilidad del sistema de alimentación, evitando la formación de atascos, con objeto de mejorar la eficacia de las plantas y reducir el desgaste de los equipos.
3. Desarrollar un modelo de flujo de sólidos en condiciones no estacionarias, para aplicarlo en la mejora del sistema de control del proceso.
4. Implantar una lógica de control del sistema de alimentación aplicando principios de control adaptativo, en base al modelo de flujo de sólidos desarrollado, implementando un nuevo sistema de control capaz de predecir y/o adaptarse a las variaciones producidas por el carácter heterogéneo de las biomasas y residuos alimentados.
Durante la realización de este proyecto, se llevarán a cabo una serie de pruebas de planta tanto en la unidad de torrefacción como en la unidad de gasificación del “Centro de Biocombustibles de 2a Generación” (CB2G) que tiene CENER en la localidad de Aoiz (plantas piloto de 2 MWt cada una), las cuales representan la vía de demostración y desarrollo “in situ” para alcanzar los objetivos propuestos.
En base a los resultados arrojados en dichas pruebas y partiendo de los sistemas de alimentación actuales disponibles en dichas plantas pilotos de CENER (torrefacción y gasificación), se desarrollará un modelo de flujo de sólidos en condiciones no estacionarias, en base al cual se modificarán los algoritmos del sistema de control aplicando principios de control adaptativo para que, con la nueva lógica de control, se consiga una alimentación más estable y fiable, teniendo en cuenta el carácter heterogéneo de las biomasas y residuos tratados. El nuevo algoritmo de control se integrará en las plantas y se validará a través de pruebas de larga duración con biomasas y residuos heterogéneos.
El desarrollo de este proyecto tiene una importante aplicación en la valorización energética (vía combustión, gasificación, torrefacción,…) de dichas biomasas y residuos heterogéneos, ya que resuelve una problemática operativa real que tienen actualmente en muchas plantas a la hora de alimentar estos combustibles. La alimentación de combustibles heterogéneos, con alta humedad/baja densidad, con alto contenido en impropios, con potencial efecto abrasivo y de difícil manejo presenta dificultades técnicas y genera problemas de regulación y disponibilidad que afectan de forma drástica al rendimiento del proceso y a su fiabilidad, porque a él están asociados numerosos problemas de operación y mantenimiento, tales como:
• Cambios en la eficiencia global del proceso, por variaciones en el caudal alimentado provocadas por la heterogeneidad de las biomasas/residuos alimentados y su comportamiento debido a la densidad y forma de las partículas.
• Daños en los sistemas de sellado (por ejemplo, válvulas rotativas), por la presencia de impropios o por sobrellenado debido a falta de control en la regulación del caudal alimentado, con la consiguiente pérdida de estanqueidad que obliga a parar el proceso.
• Atascos en la alimentación que reducen la disponibilidad de la planta generados por la heterogeneidad de la biomasa/residuo, la presencia de impropios y la dificultad en la regulación de un caudal estable.
• Estabilidad operacional vulnerable con los sistemas de control tradicionales. Los tradicionales reguladores PID (Proporcional, Integral, Derivativo) de parámetros fijos se comportan bien en el control de sistemas lineales (con parámetros del proceso invariantes en el tiempo) o no lineales (que trabajan en torno a un punto fijo de funcionamiento). Pero para adaptarse a otras situaciones como procesos no lineales en general o procesos en los que exista la posibilidad de variación en el tiempo de los parámetros que definen su comportamiento (dentro de estos últimos se encuadran los procesos de alimentación de biomasa), es conveniente un sistema que ajuste automáticamente los parámetros del regulador en función del comportamiento del proceso, dando lugar al llamado “Control Adaptativo”.
odo esto pone de manifiesto que, por la naturaleza extremadamente cambiante de los procesos de alimentación de biomasas y residuos heterogéneos, el desarrollo de un sistema de control que sea más robusto, fiable, preciso y estable que los actuales, para su implantación en calderas de biomasa, plantas de gasificación y otros procesos de valorización, supondría importantes mejoras en el sector a nivel económico y operativo.
