SISTEMAS Y MÉTODOS ÚTILES EN EL CONTROL DEL FUNCIONAMIENTO DE LAS CELDAS DE ELECTROLISIS DE METAL.

Sistemas y métodos útiles en el control del funcionamiento de las celdas de electrolisis de metal. REFERENCIA CRUZADA A SOLICITUDES RELACIONADAS Esta solicitud reivindica la prioridad, bajo 35 U.S.C. § 119(e), de una Solicitud de Patente Provisional de Estados Unidos nº 60/805.937, presentada con fecha 27 de junio de 2006, titulada "Sistemas y métodos útiles para controlar las operaciones de celdas de electrolisis de metal". CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a sistemas y métodos para determinar las condiciones de funcionamiento de celdas de electrolisis de metal (p.e. una celda de electrolisis de producción de aluminio), con la utilización de una sonda de baño única y un dispositivo informático portátil utilizable para determinar una o más condiciones de funcionamiento, en función de las señales recibidas desde la sonda del baño. La presente invención se refiere, además, a sistemas y métodos para controlar el funcionamiento de las celdas de electrolisis de metal, basados en dichas condiciones de funcionamiento determinadas. ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Varios metales, incluyendo aluminio y magnesio, se pueden obtener por procesos electrolíticos. Un ejemplo de un proceso electrolítico para la producción de metales es el bien conocido proceso de Hall, en donde alúmina disuelta en criolita se electroliza a temperaturas de aproximadamente 900°C a 1000°C para producir aluminio. Las celdas de electrolisis de aluminio suelen funcionar dentro de parámetros operativos predesignados para facilitar una producción de aluminio eficiente. Dichos parámetros operativos suelen incluir uno o más de entre los parámetros de temperatura del baño, sobrecalentamiento del baño, concentración de alúmina y la relación de fluoruro de sodio a fluoruro de aluminio en el baño. Se deben realizar medidas del baño, exactas y a su debido tiempo, para facilitar ajustes adecuados, y a su debido tiempo, de las magnitudes de entrada de la celda (p.e., tensión, régimen de alimentación de la alúmina, adición de fluoruro de aluminio). Los procedimientos convencionales de control y medición del baño suelen ser lentos y complicados. Un procedimiento de medición del baño convencional implica la medición manual de la temperatura del baño y/o la química del baño para una línea operativa de la celda completa y/o sala de operaciones, seguida por la introducción manual de datos de las condiciones de funcionamiento medidas en un dispositivo informático. El dispositivo informático procesa, entonces, los datos y puede sugerir un ajuste de las magnitudes de entrada de la celda de electrolisis. Puede tardarse varias horas en medir las temperaturas del baño para una línea operativa completa. El análisis de la química del baño (p.e. análisis de la concentración de alúmina y de la relación de fluoruro de sodio a fluoruro de aluminio del baño) suele requerir el muestreo del baño seguido por un análisis de laboratorio. El análisis de laboratorio suele durar varias horas. De este modo, puede transcurrir varias horas entre la medición de las temperaturas del baño y de la química del baño y la introducción de los datos de las condiciones de funcionamiento en el ordenador, durante cuyo periodo de tiempo las condiciones de funcionamiento de las celdas de electrolisis pueden haber cambiado en gran medida. De este modo, el análisis del ordenador y los ajustes sugeridos correspondientes a las magnitudes de entrada de la celda de electrolisis pueden ser muy inexactos, dando lugar a un funcionamiento ineficiente de las celdas de electrolisis. Existe también una mayor probabilidad de introducción de datos erróneos al utilizar técnicas manuales. En realidad, el procedimiento de muestreo del baño proporciona una amplia oportunidad para una mezcla de muestras imprevista, dentro del laboratorio, seguida por una introducción de datos y sus informes correspondientes conteniendo errores inadmisibles. SUMARIO DE LA INVENCIÓN ES 2 365 558 T3 Considerando lo que antecede, un amplio objetivo de la presente invención es facilitar ajustes adecuados, y a su debido tiempo, de las magnitudes de entrada de funcionamiento de la celda de electrolisis. Un objetivo relacionado es habilitar una comunicación rápida de datos asociados con las condiciones de funcionamiento medidas de la celda de electrolisis para un dispositivo informático. Otro objetivo es facilitar una metodología interactiva para medir las condiciones de funcionamiento de la celda y la comunicación de dichos datos a un dispositivo informático. Otro objetivo es facilitar la sustitución rápida de uno o más componentes de un dispositivo de medición del baño electrolítico. 2 ES 2 365 558 T3 Al considerar uno o más de los objetivos anteriores, los inventores de la presente invención han reconocido que un sistema que comprende una sonda de baño, utilizable para proporcionar señales que se relacionan con una o más condiciones de funcionamiento de una celda de electrolisis y un dispositivo informático portátil, que le está acoplado, se puede utilizar para facilitar mediciones del baño exactas y a su debido tiempo. El dispositivo informático portátil puede determinar una o más condiciones de funcionamiento de la celda, sobre la base de las señales proporcionadas y puede suministrar una salida en relación con las condiciones de funcionamiento determinadas para facilitar ajustes más puntuales y adecuados para las magnitudes de entrada de la celda de electrolisis. En un aspecto de la invención, una sonda de baño se puede interconectar eléctricamente al dispositivo informático portátil. A su vez, la sonda del baño se puede adaptar para proporcionar señales de medida al dispositivo informático portátil. El dispositivo informático portátil puede ser utilizable para recibir las señales de medida y transformar dichas señales en datos. El dispositivo informático portátil se puede emplear para suministrar una salida en función de las señales recibidas. Por ejemplo, el dispositivo informático portátil puede calcular la información sobre las condiciones de funcionamiento (p.e. temperatura del baño, sobrecalentamiento del baño, concentraciones de constituyentes del baño y/o relaciones de constituyentes del baño), basándose en los datos obtenidos. En un método de la invención, el dispositivo informático portátil puede ser utilizable para proporcionar, a la salida, uno o más de los datos y la información de la condición de funcionamiento a un dispositivo de presentación visual, asociado con al menos uno entre el dispositivo informático portátil y un ordenador central. En respuesta a la información sobre la condición de funcionamiento visualizada, se puede determinar una acción adecuada (p.e., por un operador) con respecto a la celda (p.e., ajuste de una o más magnitudes de entrada a la celda de electrolisis). En otro método, el dispositivo informático portátil puede ser utilizable para proporcionar, a la salida, uno o más de los datos y la información de la condición de funcionamiento a un ordenador central, tal como por intermedio de una comunicación inalámbrica. En este método, uno o más de entre el dispositivo informático portátil y el ordenador central puede sugerir una acción adecuada con respecto a la celda. En una forma de realización particular, el ordenador central puede ajustar automáticamente una o más magnitudes de entrada a la celda de electrolisis. De este modo, se puede facilitar un ajuste de las entradas, de forma relativamente puntual y adecuada, así como puede conseguirse la medición y control, casi en tiempo real, de las condiciones de funcionamiento de la celda. En un aspecto de la invención, la sonda de baño y el dispositivo informático portátil definen un sistema de análisis para determinar las condiciones de funcionamiento de la celda de electrolisis de metal y para facilitar una respuesta relativa al respecto. La sonda de baño se puede interconectar eléctricamente con un dispositivo informático portátil. La sonda de baño puede ser utilizable para generar señales asociadas con al menos una condición de funcionamiento de una celda de electrolisis (p.e., mediciones de la temperatura obtenidas a partir de la comunicación térmica con un baño de la celda de electrolisis). El dispositivo informático portátil puede ser utilizable para recibir las señales generadas así como para generar datos en función de las señales recibidas. El dispositivo informático portátil se puede emplear para transformar los datos en información sobre la condición de funcionamiento en correspondencia con al menos una condición de funcionamiento de la celda de electrolisis. La sonda de baño puede ser cualquier sonda de baño adecuada y adaptada para generar señales asociadas con una condición de funcionamiento de la celda de electrolisis. Por ejemplo, la sonda de baño... [Seguir leyendo]

1. Un sistema para determinar una o varias condiciones de funcionamiento de una celda de electrolisis de metal y para facilitar una respuesta relativa a ellas, comprendiendo el sistema: una sonda de baño y ES 2 365 558 T3 un dispositivo informático portátil susceptible de interconectarse eléctricamente con la sonda de baño; en donde la sonda de baño es utilizable para generar señales asociadas con medidas de temperatura obtenidas a partir de una comunicación térmica con un baño de la celda de electrolisis, en donde el dispositivo informático portátil es utilizable para recibir las señales y generar datos basados en las señales recibidas, en donde, en las condiciones de uso, el dispositivo informático portátil funciona para transformar los datos en información sobre la condición de funcionamiento asociada con al menos una condición de funcionamiento de la celda de electrolisis y en donde la información sobre la condición de funcionamiento comprende al menos dos de entre los parámetros de la temperatura del baño, el sobrecalentamiento del baño, una concentración de un constituyente del baño y una relación de los constituyentes del baño. 2. El sistema según la reivindicación 1, en donde el dispositivo informático portátil es utilizable para transmitir al menos uno de los datos y la información sobre la condición de funcionamiento a un ordenador central eléctricamente interconectable al dispositivo informático portátil. 3. El sistema según la reivindicación 1, en donde la celda de electrolisis de metal es una celda de electrolisis de aluminio, en donde la concentración del constituyente del baño es la concentración de alúmina y en donde la relación de los constituyentes del baño es la relación de fluoruro de sodio a fluoruro de aluminio. 4. El sistema según cualquiera de las reivindicaciones 2 y 3, en donde el ordenador central es utilizable para visualizar un curso de acción sugerido, basado en la información sobre la condición de funcionamiento. 5. El sistema según cualquiera de las reivindicaciones 2, 3 y 4, en donde el ordenador central es utilizable para ajustar automáticamente una o más magnitudes de entrada de la celda de electrolisis. 6. El sistema según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el dispositivo informático portátil es utilizable para visualizar al menos uno de los datos y la información sobre la condición de funcionamiento. 7. El sistema según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el dispositivo informático portátil es utilizable para visualizar un curso de acción sugerido, basado en la información sobre la condición de funcionamiento. ES 2 365 558 T3 Figura 1 11 ORDENADOR CENTRAL / CONTROL 202 CELDAS DE ELECTROLISIS 203 SONDA DE BAÑO Y PCD ES 2 365 558 T3 Figura 2 12 ENCAMINADOR INALÁMBRICO 201 COLOCAR SONDA DEL BAÑO EN COMUNICACIÓN TÉRMICA CON EL BAÑO 312 GENERAR SEÑALES RETIRAR SONDA DESDE EL BAÑO 314 RECIBIR SEÑALES EN DISPOSITIVO INFORMÁTICO PORTÁTIL PREPARAR INFORMACIÓN BASADA EN LOS DATOS CREAR DATOS BASADOS EN LAS SEÑALES RECIBIDAS ES 2 365 558 T3 PROPORCIONAR INFORMACIÓN DE SALIDA RELACIONADA CON LOS DATOS Figura 3 13 TRANSFORMAR SEÑALES EN DATOS 332 TRANSFERIR INFORMACIÓN A ORDENADOR CENTRAL 342 VISUALIZAR INFORMACIÓN EN DISPOSITIVO INFORMÁTICO PORTÁTIL Y/O ORDENADOR CENTRAL 344 MOSTRAR RESPUESTA DE CONTROL RECOMENDADA 346 AJUSTAR AUTOMÁTICAMENTE ENTRADA DE CELDAS DE ELECTROLISIS 343 Menú principal Sírvase seleccionar una opción Medición multi-condición Medición condición única Calibración Revisión datos anteriores Cierre del software ES 2 365 558 T3 Figura 4 14 ES 2 365 558 T3 Medición de vasija Introducir línea: Figura 5 Iniciación Línea anterior Línea siguiente Introducir vasija Vasija anterior Vasija siguiente Inicio Menú principal Medición de vasija Introducir línea: Iniciación Línea anterior Línea siguiente Introducir vasija Vasija anterior Inicio Figura 6 Menú principal Medición de vasija Introducir línea: Iniciación Línea anterior Línea siguiente Introducir vasija Vasija anterior Vasija nº ES 2 365 558 T3 Temperatura 1 Temperatura 2 Tiempo calentamiento Vasija siguiente Inicio Menú principal Figura 7 Medición de vasija Cancel La sonda se está calentando Figura 8 16 Calentamiento 12 Vasija nº Temperatura 1 Temperatura 2 Tiempo calentamiento Medición de vasija Cancel Retirar sonda desde vasija Vasija nº ES 2 365 558 T3 Temperatura 1 Temperatura 2 Tiempo de enfriamiento Figura 9 Medición de vasija Cancel Registro datos enfriamiento Figura 10 17 Calentamiento 253 Enfriamiento 328 Resultados del análisis Enfriamiento Fecha/hora 1 enero, 2000, 12:01 AM Línea nº / Vasija nº: Relación del baño: Fluoruro excedente: Contenido mineral (%): Temp. Baño: Sobrecalent. baño: Estado del análisis: Vasija nº ES 2 365 558 T3 CORRECTO Retornar sonda a vasija Temperatura 1 Temperatura 2 Temperatura objetivo: Tiempo recalentamiento: Figura 11 Medición de vasija Cancel Válido La sonda se está recalentando Figura 12 18 Recalentamiento 949 Vasija nº ES 2 365 558 T3 Temperatura 1 Temperatura 2 Temperatura objetivo: Tiempo recalentamiento: Medición de vasija Cancel Verter la sonda Figura 13 19 Recalentamiento A DISPOSITIVO INFORMÁTICO PORTÁTIL ES 2 365 558 T3 Figura 14 ABRIR/CERRAR A PUNTA DE SONDA