Submitted by Diogo Barreiros (diogo.barreiros@ufba.br) on 2017-02-17T16:04:27Z No. of bitstreams: 1 _CW_Tese Análise e Controle Fuzzy de Processos.pdf: 2589452 bytes, checksum: 6a359a962b710c0c8009a5acc05e4dd2 (MD5) / Approved for entry into archive by Vanessa Reis (vanessa.jamile@ufba.br) on 2017-02-21T11:08:48Z (GMT) No. of bitstreams: 1 _CW_Tese Análise e Controle Fuzzy de Processos.pdf: 2589452 bytes, checksum: 6a359a962b710c0c8009a5acc05e4dd2 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-21T11:08:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 _CW_Tese Análise e Controle Fuzzy de Processos.pdf: 2589452 bytes, checksum: 6a359a962b710c0c8009a5acc05e4dd2 (MD5) / Este trabalho buscou dois objetivos principais. O primeiro deles consistiu em comprovar a potencialidade da aplicação de controladores PI-fuzzy em reatores de polimerização semi-batelada, com trajetórias de setpoint s (valor de referência) prédefinidas, tendo os parâmetros das funções de pertinência e fatores de escala determinados pelo método de sintonia ótima. O segundo objetivo compreendeu em possibilitar a utilização do programa de simulação em ambiente computacional, como ferramenta de trabalho para P & D de novos produtos. O controle de reatores de polimerização é desafiante devido a vários fatores como a natureza multivariável e não linear, a existência de interações e tempos mortos, a cinética de reação complexa e a ausência de medições diretas das variáveis que caracterizam a estrutura macromolecular do polímero, dentre outros. Para o caso específico de reatores que operam em batelada ou semi-batelada, existem dificuldades adicionais associadas às necessidades de que algumas variáveis de processo obedeçam a trajetórias de setpoints pré-definidas e necessárias para a garantia das especificações do produto final. O sistema em estudo deste trabalho compreende um reator semi-batelada, de escala comercial, para a produção de nylon a partir da ε − caprolactama. O problema de controle consiste em conduzir o sistema reacional ao longo de cada batelada, de modo que as trajetórias dos setpoints da temperatura da massa reacional e da pressão na fase gasosa sejam obedecidas por essas variáveis de processo, caracterizando-se, portanto, como um problema de controle tipicamente servo, com setpoints variáveis. Dois estudos de caso foram testados e analisados. No primeiro caso, óleo quente e óleo frio são ambos disponibilizados e utilizados separadamente para o aquecimento ou resfriamento do meio reacional, respectivamente, conforme a temperatura esteja menor ou maior do que o valor do setpoint em um dado instante. No segundo caso, baseado em situações reais de unidades industriais, é disponibilizado apenas óleo quente ao longo de toda a batelada para o aquecimento da massa reacional. Para cada uma das configurações descritas, o sistema de controle compreendeu duas malhas de controle, sendo uma para o controle da temperatura na massa reacional e outra para o controle da pressão na fase vapor do reator. Para cada um dos estudos, foram comparadas duas estratégias de controle, quais sejam: controladores convencionais com algoritmo PID e controladores PI baseados em lógica fuzzy (nebulosa) (controle PI-fuzzy). Para representar um caso real de um reator de escala comercial, foi adotado um modelo fenomenológico em todos os testes de simulação em malha fechada. O modelo é composto pelas equações da cinética de reação, balanços de massa e de energia, e correlações adicionais para a viscosidade e coeficientes de troca térmica. Foram consideradas as vaporizações da água e da ε − caprolactama presentes na massa reacional, e a variação da viscosidade na massa reacional, assim como o seu efeito sobre as taxas de transferência de massa e de energia. O modelo completo foi ajustado com base em um reator de nylon de escala comercial, já existente, e as condições do processo, assim como as trajetórias de pressão e temperatura, são equivalentes à realidade operacional praticada. Os resultados obtidos comprovam a potencialidade da abordagem do controle PI-fuzzy para reatores de polimerização semi-batelada com setpoint variável. Os ajustes das regras e dos parâmetros das funções de pertinência mostraram-se capazes de produzir um bom desempenho em relação às trajetórias de setpoint especificadas, tendo-se, inclusive, redução de overshoot (sobre-sinal) na temperatura.

Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-03-20T13:04:38Z No. of bitstreams: 1 TARCISIO DAVID KONNA NUNES SANTOS - DISSERTAÇÃO PPGEQ 2016..pdf: 1645201 bytes, checksum: 6f9773a951b06aacdb26ff5287e21e18 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-03-20T13:04:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TARCISIO DAVID KONNA NUNES SANTOS - DISSERTAÇÃO PPGEQ 2016..pdf: 1645201 bytes, checksum: 6f9773a951b06aacdb26ff5287e21e18 (MD5) Previous issue date: 2016-03-23 / Este trabalho propôs um modelo matemático para um reator do tipo CSTR (continuous stirred-tank reactor) partindo de dados experimentais da cinética da reação de transesterificação entre o óleo de soja e o acetato de metila, tendo como catalisador uma enzima, a Candida Antartica. Um volume foi proposto para reator para que o tempo médio de residência da mistura reacional fosse suficiente tal que o rendimento esperado, com base nos dados obtidos pelo Matlab®, fosse obtido na saída do reator. O estudo reacional fluidodinâmico foi feito utilizando o software comercial ANSYS® versão 15.0. Duas configurações do reator foram propostas otimização, afim de tornar o processo o mais homogêneo possível, tentando atingir as configurações do reator de mistura perfeita. Os impelidores utilizados foram o tipo pás retas inclinadas e o ripo Ribbon (Âncora), afim de avaliar qual dos impelidores consegue o rendimento satisfatório com menor potência de operação. A potência requerida foi determinada através das equações para misturadores mecânicos, sendo avaliado apenas como variável a rotação das pás. / This work proposes a mathematical model to a reactor of CSTR-type (Continuous Stirred-tank reactor) starting from experimental data of the kinetics of transesterification of soybean oil and methyl acetate, with the catalyst enzyme, Candida Antarctica. A reactor volume was proposed for the average residence time of the reaction mixture was sufficient such that the expected yield, based on data obtained by Matlab, was obtained in the reactor outlet. The reaction fluid dynamic study was done using the commercial software ANSYS® version 15.0. The optimization of the reactor was proposed by comparing the reactor operation with two impellers separately in order to make the process more homogeneous as possible, trying to achieve the perfect blend of reactor configurations. The impellers used were the type inclined straight blades and Ribbon RIPO (Anchor), to determine which of the impellers can the satisfactory performance with lower power operation. The required power was determined by the equations for mechanical mixers, being rated only as a variable rotation of the blades