Tese de mestrado. Mecânica dos solos e Engenharia Geotécnica. 2006. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto

Nas indústrias de processo, algumas variáveis como as composições de topo de colunas de destilação são quantificadas através de análises laboratoriais e ou de analisadores em linha. Este tipo de controle apresenta algumas limitações tais como custos de manutenção e o tempo de amostragem (em geral análises laboratoriais ocorrem de 1 a 3 vezes ao dia). Para melhoria destes métodos, as variáveis podem ser continuamente estimadas a partir de sua relação com as variáveis medidas diretamente no processo. Através de um algoritmo matemático, um analisador virtual de propriedades pode ser construído, sendo necessário para o seu desenvolvimento um modelo simplificado do processo. Este trabalho teve como objetivo a construção de dois analisadores virtuais para estimação das composições de topo de duas colunas fracionadoras de tolueno presentes em uma indústria petroquímica. Para tal, estudou-se as metodologias existentes para construção de analisadores voltados para aplicações em colunas de destilação. O desenvolvimento de analisadores virtuais tem como base três etapas: seleção de variáveis secundárias, construção de modelos e correção/adaptação de modelos. Tais etapas, baseadas principalmente em métodos estatísticos, foram estudadas e as técnicas que melhor se adaptaram ao caso em questão foram empregadas com resultados satisfatórios. Realizaram-se também estudos comparativos entre modelos estacionários e dinâmicos e modelos construídos a partir de dados de simulação e de processo. As simulações foram conduzidas nos softwares Aspen PlusÒ e Aspen DynamicsÒ e o software usado para implementação dos analisadores na indústria foi o Aspen IQÒ.

O principal objetivo deste trabalho é estabelecer caminhos apropriados para a estimativa da eficiência de pratos valvulados com downcomer e pratos dualflow em colunas de destilação industriais. O conhecimento da eficiência tem importância fundamental no projeto e na avaliação do desempenho de colunas de destilação. Pesquisando a literatura, pôde ser identificada uma árvore de alternativas para compor o modelo de eficiência de prato, dependendo dos modelos de transferência de massa, do modelo de distribuição das vazões de líquido e vapor sobre o prato, do modelo de arraste de líquido, do modelo de equilíbrio da mistura multi-componente, dos modelos de propriedades físicas, do modelo da altura da espuma sobre o prato e da definição de eficiência. Neste trabalho, diferentes métodos para a predição da eficiência em pratos valvulados e pratos dualflow foram compostos e comparados contra dados de três colunas de destilação industriais sob diferentes condições operacionais. Os modelos foram inseridos no simulador Aspen Plus 12.1, em linguagem Fortran, junto com dados geométricos dos pratos, propriedades dos fluidos e dados de operação das colunas de destilação industriais. Para cada coluna foi escolhido o melhor pacote termodinâmico pela verificação dos perfis de temperatura e composições de topo e fundo obtidos via simulação contra os valores reais correspondentes das colunas de destilação industriais. Foi feita uma modificação no parâmetro da fração de furos que estão em jetting no modelo hidráulico da dispersão acima do prato de Garcia (1999). Essa modificação produziu resultados melhores na predição da fração de furos em jetting e eficiência dos pratos dualflow e resultados similares aos de Garcia (1999) para a eficiência dos pratos valvulados.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2017-05-23T04:12:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 345233.pdf: 5338696 bytes, checksum: 8a504efce065b084469f59fa9ea7ae5f (MD5) Previous issue date: 2016 / Neste trabalho apresenta-se a metodologia de consideração da fluência na construção do diagrama N-M-1/r através do ajuste das deformações no diagrama tensão-deformação em pilares de concreto armado. Obtém-se os momentos solicitantes finais através de integrações sucessivas da linha elástica. Alternativamente, apresenta-se a aplicação do diagrama N-M-1/r modificado juntamente com o método do pilar-padrão acoplado a diagramas. O método simplificado da excentricidade adicional equivalente de fluência prevista na NBR 6118:2014 também é apresentado e avaliado em relação aos demais métodos. O método não-linear de ajuste do diagrama tensão-deformação se torna muito mais prático com a sua aplicação em ferramentas computacionais. Sua utilização com o método do pilar-padrão acoplado a diagramas apresenta resultados próximos ao método geral e é de aplicação mais simples. Observou-se que o critério de dispensa da consideração da fluência em pilares de concreto armado da norma brasileira pode ser imprudente e que o acréscimo de momentos em situações comuns de projeto pode ultrapassar os 10%.<br> / Abstract : This work shows the consideration of creep in the construction of moment-curvature diagrams through the adjustment of strains in tension-strain diagrams for reinforced concrete columns. Final bending moments are obtained by consecutive elastic line integrations. Alternatively, it is presented the application of the modified moment-curvature diagram with approximate methods for second order effects calculations. The ?additional creep eccentricity method? presented in NBR 6118:2014 is also evaluated in relation to the previous methods. The non-linear method of tension-strain diagram adjustment becomes much more practical with its application in computational tools. Its implementation with approximate methods presented close results to the general method with easier use. It is observed that the criterion to dismiss the consideration of creep in concrete columns presented in the brazilian code may not be safe since the increase in bending moments for common design situations can go past 10%.

Modelos simplificados fisicamente interpretáveis são importantes em diversas aplicações industriais. Colunas de destilação, dada sua importância para a lucratividade da planta e por consumirem muita energia, requerem modelos estáticos e dinâmicos dessa natureza, que auxiliem para a sua operação ótima. Como aplicações de tais modelos, destacam-se controle, otimização e treinamento de operadores. Esse campo de pesquisa é promissor, uma vez que, apesar da complexidade destes sistemas, estes apresentam uma dinâmica dominante de baixa ordem para as composições. Nesta dissertação é proposto um método rápido e preciso para determinação desta dinâmica dominante. Para tanto, considera-se uma coluna como sendo a combinação de quatro subsistemas: condensador (I), refervedor (II), zona de retificação (III) e zona de esgotamento (IV). Para (III) e (IV) são propostas expressões simples e com significado físico (shortcuts dinâmicos) para as constantes de tempo dominantes de cada seção. Expressões completas para o modelo estático de cada seção são também propostas em conjunto com um método para a geração da respectiva álgebra de blocos, que evidencia os reciclos entre os estágios de cada seção. Os reciclos entre os subsistemas (I) a (IV) são os responsáveis pelo deslocamento dos polos dominantes de cada seção, o que conduz à dinâmica dominante da coluna. Este fenômeno é explicado pela álgebra de blocos entre estes subsistemas proposta neste trabalho. Ainda que as expressões para as constantes de tempo dominantes de cada seção sejam oriundas de um modelo linearizado da mesma, a álgebra de blocos entre as seções introduz a não linearidade que explicita a dinâmica dominante da coluna, decorrente das correntes de refluxo. Por serem sistemas multivariáveis, shortcuts para a predição da direcionalidade, com base no deslocamento dos perfis de composições estacionárias de cada seção após estas sofrerem perturbações, são também propostos. Shortcuts para a álgebra de blocos, que explicitam qual seção da coluna é a dominante frente à outra, também são apresentados. Todas as métricas citadas são rápidas e precisas. Os erros relativos correspondentes aos modos dinâmicos são em sua maioria inferiores a 10% quando comparados com o respectivo modelo linear completo. A álgebra de blocos é exata e fornece métricas para explicar a dinâmica dominante de colunas. Contudo, é necessário ter posse de um modelo linear. Na ausência deste, almeja-se que as bases dinâmicas do método proposto auxiliem para o desenvolvimento de modelos caixa cinza para colunas reais, com o auxílio de dados de planta. / Simplified models that provide insight about the system physics are important to many industrial applications. Distillation columns, due to their contributions to process profitability and their high energy consumption, require static and dynamic models of this class, which are helpful to their optimal operation. Key applications of such models are control, optimization and operator training. This research field is promising, since despite distillation columns having complex dynamic behavior, their composition responses present low order dynamics. In this work, a fast and accurate method, for prediction of the mentioned dominant response, is presented. For this goal, the column is considered as the combination of four subsystems: condenser (I), reboiler (II), rectifying zone (III) and stripping zone (IV). For (III) and (IV), simple expressions for the dominant time constant of each column section, featuring insight of the physics (dynamic shortcuts), are proposed. Full expressions for the static gains of each section are also proposed with a method to generate the respective block diagram algebra. The recycle streams between all the (I) to (IV) subsystems move the poles of each subsystem, leading to the column dominant dynamics. This is explained by the full block algebra between all the subsystems that’s proposed in this work. Even if the dominant time constants of each section are generated from its linear model, the block algebra between the sections inserts the non-linearity that explains the column’s dominant behavior due to the recycle streams. Since distillation columns are multivariate systems, shortcuts that predict the process directionality, with basis on the stationary composition profiles changes, are also proposed. Shortcuts for the block diagram algebra, which make explicit the section with dominant dynamics, are also presented. All of the methods presented are fast, simple and accurate. The relative errors for the sections time constants are mostly inferior to 10% when compared to the respective full order linear model. The block algebra is exact and provides insight on the dominant dynamic behavior of the columns. However, linear models of the systems are required. In absence of linear models, one important future goal of this work is to verify its applicability to build grey box models, with support of industrial data, for real columns.

Com o aumento da competitividade no mercado nos últimos anos, a busca por alternativas que permitam a redução dos custos de produção tem sido constante. Este fato, aliado aos custos crescentes da energia e a preocupação cada vez maior com o impacto ambiental dos processos, tornam indispensável o controle e o aumento da eficiência dos mesmos, assim como o maior aproveitamento possível da energia. No presente trabalho, uma nova metodologia para a otimização da eficiência energética em colunas de destilação é proposta. A partir de uma simulação estacionária de um processo de separação, desenvolvida em Aspen Plus®, e validada com dados do processo real, foram obtidos modelos empíricos de curvas de operação baseadas na energia requerida para atingir a especificação dos produtos. A metodologia proposta foi avaliada no estudo de caso de uma coluna de separação de benzeno, tolueno e xileno (BTX). Com o modelo de energia requerida identificado para o processo, duas condições operacionais distintas do processo real foram avaliadas com relação à sua eficiência. A partir da redução na vazão de vapor no refervedor, verificou-se um aumento na eficiência energética do processo de 75 para cerca de 100%, indicando a operação muito próxima do ponto ótimo. Para avaliar a utilização do modelo de energia requerida no controle de processos, duas estratégias alternativas foram propostas a partir de uma simulação dinâmica da unidade, desenvolvida em Aspen Dynamics®. A configuração de bloco de cálculo em conjunto com um controlador de composição apresentou o melhor desempenho entre as configurações avaliadas. A utilização do modelo permite que apenas a energia requerida seja efetivamente utilizada, enquanto que o controle de composição garante a especificação do produto de topo nestas situações. Com esta configuração, seria possível obter um incremento na vazão desta corrente da ordem de 92 t/ano a partir da incorporação de inertes. / With the competitive and global business environment, the search for opportunities to reduce the production costs has been constant. This fact associated with higher energy costs and the concern about the environmental impact of the processes, makes it essential to control and increase their efficiency. In this work, a new methodology for optimizing the energy efficiency in distillation columns is proposed. From a steady state simulation of a separation process, implemented in Aspen Plus® and validated against process data, models for the required energy were obtained. The methodology was evaluated for a case study of a benzene, toluene and xylene separation column (BTX). With the required energy model identified, two distinct operational conditions of the real process were evaluated regarding their efficiency. After a vapor flow reduction in the reboiler, there was an increase in process efficiency from 75% to about 100, indicating the operation condition very close to the optimum. To evaluate the use of the energy required model in process control, two strategies were proposed from a dynamic simulation of the process in Aspen Dynamics®. The configuration of a calculation block along with a composition controller showed the best performance among the alternatives tested. The use of the model allows only the required energy to be used, whereas the composition control ensures the top product specification in these situations. With this configuration, it would be possible to obtain an increase in the product flow of 92 t/year.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2013-12-05T23:48:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 319259.pdf: 2589205 bytes, checksum: 4fd9672df1bcf55905acc71e9738962f (MD5) Previous issue date: 2013 / Processos de destilação tendem a apresentar dinâmica lenta, o que gera elevados períodos de transição quando o processo é perturbado. Inúmeros estudos são realizados buscando-se implementar uma abordagem adequada à dinâmica do processo visando diminuir estes transientes. Novas estratégias de controle com ação distribuída nos pratos vem sendo proposta em diversos estudos, surgindo como alternativa aos métodos convencionais normalmente utilizados onde o controle é realizado centralizado na base e no topo. Testes já foram realizados em uma unidade experimental com a estratégia de controle distribuído, visando comprovar a minimização de transientes e fazer uma avaliação do gasto energético do processo, onde foram obtidos resultados positivos que viabilizam o método. Neste trabalho se propõe o desenvolvimento de um simulador de coluna de destilação operando com aquecimento distribuído utilizando o software comercial Hysys®. A partir das simulações é possível ter acesso a diversas informações não disponíveis experimentalmente, principalmente no que diz respeito às variáveis internas da coluna. Além disto, diferentemente da planta experimental, a simulação permite implementar uma malha de controle da composição do destilado. Sendo assim, além de comprovar a diminuição dos transientes, a simulação pretende comprovar a manutenção da qualidade dos produtos. Inicialmente foram construídas as simulações em estado estacionário, as quais foram validadas a partir de resultados obtidos experimentalmente na planta piloto. A partir do modelo estático foi desenvolvida a simulação no modo dinâmico, onde inúmeros testes foram realizados para avaliar seu desempenho e a eficiência dos controladores. Após a realização de vários ajustes, chegou-se a um modelo simulado com respostas bastante similares à planta real, a partir do qual foram realizados estudos do desempenho das estratégia de controle quando realizadas perturbações na temperatura e vazão da corrente de alimentação. A abordagem de controle com aquecimento distribuído se mostrou mais eficiente que o controle convencional na rejeição de transientes, sem prejudicar a qualidade do produto de topo. Ao serem comparadas diferentes maneiras de aquecimento distribuído, observou-se que o controle de temperatura do quarto prato é a melhor estratégia em casos de perturbações na temperatura da alimentação, enquanto o aquecimento constante de um estágio da seção retificação ou do prato de alimentação é a melhor forma de rejeitar perturbações na vazão de entrada do processo. <br> / Abstract : Distillation processes tend to have slow dynamics, which generates high transition periods when the process is perturbed. Numerous studies are done to find a suitable approach to the dynamics of the process to reduce these transients and to ensure the economic viability of the process. In previous studies our group proposed a new control strategy with action distributed in stages, unlike conventional methods normally used, where control is performed at the base and the top. An experimental unit was built to conduct tests to study the minimization of transients and make an assessment of energy expenditure, obtaining positive results that enable the process. Aiming to continue this line of research, this paper proposes the development of a distillation column simulator using commercial software Hysys in dynamic mode. From simulations it is possible to access various information not available experimentally, principally the internal variables of the column. Moreover, unlike the experimental plant, the simulation has control of the composition of the distillate. Thus, besides proving the reduction of transient, this simulations intends to investigate the maintenance of product quality. Initially were constructed steady state simulations, which were validated from experimental results in the pilot plant. From the static model was developed the simulation in dynamic mode, in which numerous tests were conducted to evaluate its performance and efficiency of the controllers. After several adjustments are made, the simulations showed results very similar to the real plant, from which studies have been conducted on the performance of the control strategy when made perturbations in temperature and flow rate of the feed stream. The distributed heating is more efficient than the conventional control for rejecting transients without interfering with the top product quality. When comparing different ways of heating distributed, it was observed that the temperature control of the fourth plate is the best strategy in case of disturbances in the feed temperature, while the constant heating of a stage of the rectification section or the feeding dish is best way to reject disturbances in the flow process input.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Comunicação e Expressão. Programa de Pós-Graduação em Literatura. / Made available in DSpace on 2012-10-21T08:41:32Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / : Esta dissertação tem por objeto a editoria "Tendências e Cultura" do jornal Opinião, dirigido por Fernando Gasparian e publicado no Rio de Janeiro, pela editora Inúbia, no período de outubro de 1972 a abril de 1977. A pesquisa inclui a catalogação de todos os artigos publicados no espaço da editoria de cultura, um histórico do jornal Opinião, bem como uma descrição de colaboradores, tipos de texto e assuntos da editoria. A partir dessa descrição, estão mapeadas questões relacionadas à crítica cultural, tais como o debate acerca do conceito de cultura, a relação produção crítica e produção artística versus mercado e a função do jornalismo cultural.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil. / Made available in DSpace on 2012-10-19T22:31:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 203125.pdf: 2322826 bytes, checksum: 55be921a92c2ed0c8fab2995bd915d36 (MD5) / A revisão da atual NB1 propõe mudanças na construção do diagrama momento fletor x esforço normal x curvatura de pilares de concreto armado. Essa alteração leva em consideração que diagramas baseados em valores de cálculo dos materiais, que vinham sendo usados até o momento, superestimam as deformações nesses pilares. Este trabalho vai mostrar, inicialmente, as diferenças que existem entre os diagramas usuais e os diagramas elaborados com as novas proposições. Serão apresentados exemplos de diagramas de pilares com várias geometrias e vários níveis de esforço normal. Serão mostrados, também, os estudos sobre os efeitos que essas modificações causam na verificação do estado limite último de instabilidade em pilares esbeltos de concreto armado. A análise desse estado limite último será feita com os métodos de Diferenças Finitas e Analogia de Mohr, que equivalem a integrar as curvaturas ao longo do pilar. Outro estudo realizado a partir da proposta de revisão da NB-1 será a obtenção de diagramas adimensionais de iteração para dimensionamento de pilares esbeltos. Estes diagramas serão traçados a partir dos diagramas "Momento Fletor x Esforço Normal x Curvatura" para seções transversais que difiram apenas no nível de esforço normal e taxa de armadura. Para o traçado deste diagramas será utilizado o método de Diferenças Finitas.

Nas indústrias de processo, algumas variáveis como as composições de topo de colunas de destilação são quantificadas através de análises laboratoriais e ou de analisadores em linha. Este tipo de controle apresenta algumas limitações tais como custos de manutenção e o tempo de amostragem (em geral análises laboratoriais ocorrem de 1 a 3 vezes ao dia). Para melhoria destes métodos, as variáveis podem ser continuamente estimadas a partir de sua relação com as variáveis medidas diretamente no processo. Através de um algoritmo matemático, um analisador virtual de propriedades pode ser construído, sendo necessário para o seu desenvolvimento um modelo simplificado do processo. Este trabalho teve como objetivo a construção de dois analisadores virtuais para estimação das composições de topo de duas colunas fracionadoras de tolueno presentes em uma indústria petroquímica. Para tal, estudou-se as metodologias existentes para construção de analisadores voltados para aplicações em colunas de destilação. O desenvolvimento de analisadores virtuais tem como base três etapas: seleção de variáveis secundárias, construção de modelos e correção/adaptação de modelos. Tais etapas, baseadas principalmente em métodos estatísticos, foram estudadas e as técnicas que melhor se adaptaram ao caso em questão foram empregadas com resultados satisfatórios. Realizaram-se também estudos comparativos entre modelos estacionários e dinâmicos e modelos construídos a partir de dados de simulação e de processo. As simulações foram conduzidas nos softwares Aspen PlusÒ e Aspen DynamicsÒ e o software usado para implementação dos analisadores na indústria foi o Aspen IQÒ.