Resumo: Este trabalho propõe a aplicação da análise de imagem a sistemas de engenharia química, visando o monitoramento de processos e controle de qualidade. O resultado do trabalho desenvolvido contempla um sistema de análise de imagem digital com três aplicações especificas, envolvendo técnicas de aquisição e processamento das imagens adquiridas. A aquisição de imagem foi realizada dinamicamente, utilizando uma simples webcam que interage com o programa, e este realiza o processamento das imagens por meio de algoritmos de comparação simples pixel a pixel, baseado no modelo RGB de cores. A primeira aplicação corresponde à determinação de viscosidade da glicerina pelo método de Stokes; a segunda ao controle do nível de líquido em tanques; e a terceira aplicação a expansão da espuma de poliuretano durante sua formação. Para cada aplicação são apresentados resultados satisfatórios, de forma a concluir que o sistema desenvolvido é uma eficaz ferramenta para o monitoramento e controle de qualidade.

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Orientador: Rubens Maciel Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-12T02:05:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Mattedi_Alessandro_M.pdf: 3082942 bytes, checksum: 1449e4f5758a705d8b0a13a04c80429d (MD5) Previous issue date: 1999 / Resumo: O processo ¿CARE¿ (¿Continuous Adsorption Recycle Extraction¿) é um sistema inovador de purificação de enzimas com grande potencial de aplicação industrial, proposto inicialmente por PUNGOR et al. (1987); é formado por dois estágios, adsorção e dessorção, sendo cada estágio aproximado por um reator perfeitamente misturado. A adsorção é por afinidade e a dessorção ocorre devido às mudanças do meio do estágio de dessorção. O mesmo opera de modo contínuo com o reciclo do adsorvente. A inclusão de um estágio intermediário de lavagem no processo ¿CARE¿ original foi proposta para melhorar as características de purificação, através da eliminação de contaminantes. Este processo é o caso de estudo deste projeto, para o qual desenvolveu-se um modelo matemático representativo através das leis da cinética e de balanços de massa nos estágios do sistema para cada componente. Os parâmetros cinéticos de adsorção e dessorção, para a enzima lisosima, foram obtidos da literatura e se adequam bem ao processo. O modelo apresentado é genérico, podendo ser aplicado para qualquer sistema que disponha dos dados cinéticos necessários. Para o desenvolvimento das estratégias de controle, uma série de simulações são efetuadas visando a familiarização com o comportamento dinâmico e estacionário do mesmo. Dessa forma é implementado um sistema de controle preditivo DMC no processo... Observação: O resumo, na íntegra, poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: The ¿CARE¿ process is na innovator system of enzyme purification with large potential of industrial application, firstly proposed by Pungor et al. (1987). The ¿CARE¿ is originally constituted by two stages, adsorption and desorption, each one being approximated by a perfectly mixed reactor. The adsorption stages is by affinity and the desorption stage takes place due to changes in some properties of the system, as pH for instance. The process was analysed. The objective this modification is to improve the purification characteristics, through the elimination of contaminants. In order to achieve the goal of this work, a representative mathematical model was developed using the kinetic laws and the mass balance for each component in the system stages. The adsorption and desorption kinetic parameters for the lisosyme enzyme were obtained in the literature. The model presented in this word is generic, and can be applied for other systems, since the kinetics data for these systems are available. The development of the control strategy for the ¿CARE¿ system was carried out based on a detailed study of the static and dynamic behaviour of the process. A predictive control approach based the DMC concept was designed, together with a traditional controller (PID), responsible for the control of the process purification... Note: The complete abstract is available with the full electronic digital thesis or dissertations / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química

Resumo: O pH é uma das variáveis de maior importância para a fabricação de papel, devido à sua enorme influência na química da parte úmida e na formação da folha. O controle desta variável resulta em produção de papel com baixa variabilidade e em consequência mais facilidade para atender a qualidade requerida. Devido às dificuldades intrínsecas do processo, como não linearidade e à sua natureza estocástica, o desenvolvimento de modelos fundamentais para controle de processo torna-se uma tarefa complexa. Assim, usando os resultados da resposta a uma excitação em degrau do controlador PI em laço fechado foi possível obter o modelo do comportamento dinâmico do processo. Diversas abordagens foram usadas para a obtenção do modelo matemático, mas a que mais se destacou foi a abordagem em que foi considerada o equacionamento na variável tempo, utilizando o critério ISE (Integral do Quadrado do Erro) como critério de avaliação. É importante mencionar que foram consideradas duas alternativas para representar a mudança de setpoint, um degrau ideal e o caso real, uma sequência de degraus (staircase). A partir do modelo identificado para o processo, foram realizados estudos de simulação visando avaliar a sintonia do controlador e o impactoeconômico por ajuste dos parâmetros proporcional e integral. Desta forma, mostrouse que a escolha adequada dos parâmetros do controlador, afeta de maneira decisiva a variabilidade da resposta da malha de controle, bem como sua estabilidade e o tempo necessário para atingir o setpoint. Finalmente, é de suma importância ressaltar que os resultados indicam uma melhora no desempenho da malha de controle avaliado através critério ISE e que o ganho econômico pode chegar a 88%.

Orientador: Roger Josef Zemp / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-23T09:46:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santos_RaphaelRibeiroCruz_M.pdf: 3339099 bytes, checksum: 221059e3eab5645623f894afee5431de (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Neste trabalho é apresentada uma metodologia de desenvolvimento de um sistema supervisório utilizando Microsoft Excel®. O sistema foi desenvolvido para operar uma planta de polimerização em solução de estireno. A aplicação de códigos computacionais na em VBA (Visual Basic for Applications) na planilha torna possível a criação de um cliente OPC para comunicação entre o computador e hardware. A planilha possui, portanto condições de receber, enviar, armazenar e tratar informações vindas do processo. A polimerização de estireno é realizada utilizando tolueno como solvente e BPO (Peroxido de Benzoíla) como iniciador. Aquisição da temperatura do reator, temperatura de entrada e saída da camisa e massa especifica do meio reacional foram realizada. A partir dos dados experimentais extraídos da reação de polimerização, foi gerado um modelo empírico utilizando Redes Neurais Artificiais (RNA). As RNAs são implementadas no Excel de forma simples, usando a própria planilha, por operar matrizes, tornando-se oportunas para o desenvolvimento de controladores preditivos. O Microsoft Excel® mostrou-se uma interessante ferramenta para aplicação em automação de protótipos experimentais / Abstract: This research work presents a methodology for the development of a supervisory system using Microsoft Excel®. The system was designed to operate a styrene polymerization plant. The development of computational codes in VBA (Visual Basic for Applications) allows for the creation of an OPC client for communication between computer and hardware. The spreadsheet has porting is able to receive, send, store and process information from the process. The polymerization of styrene is carried out using toluene as solvent and BPO (benzoyl peroxide) as an initiator. Acquisition of reactor temperature, inlet temperature and outlet shirt and specific mass of the reaction medium were performed. From the experimental data extracted from the polymerization reaction, an empirical model was generated using Artificial Neural Networks (RNA). RNAs are easily implemented in Excel simply, using operations arrays, making it appropriate for the development of predictive controllers. The use of Microsoft Excel® proved to be an interesting tool for application in automation experimental prototypes / Mestrado / Engenharia Química / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Rubens Maciel Filho / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-23T11:34:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Maia_JulioPereira_D.pdf: 8705466 bytes, checksum: e604d7a471ca19eb99492912d431174b (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Esta tese apresenta um estudo de estratégias de esquemas de controle em unidades de destilação a vácuo de refinarias de petróleo, com o uso de dados e informações de uma refinaria brasileira, de modo a se desenvolver uma simulação representativa do processo, onde uma diferença global máxima de 5% entre os resultados de simulação e os dados de saída reais foi obtida. A simulação foi executada com alto nível de detalhamento, com cálculos de queda de pressão, dimensionamento de sistemas de bombeamento e uso de internos de coluna comerciais. Uma análise paramétrica foi executada para a verificação das variáveis mais influentes do processo. A simulação em estado estacionário resultante foi então convertida para o regime dinâmico, onde um esquema de controle equivalente ao esquema de controle da planta real foi implementado. Este esquema de controle foi submetido a um conjunto de perturbações usuais ao processo real, produzindo respostas dinâmicas do processo para cada perturbação aplicada. Pela análise das dinâmicas destas respostas e das respostas do sistema em malha aberta, um esquema de controle alternativo foi proposto e verificado da mesma maneira que o esquema de controle equivalente. Malhas de controle específicas para quantificar a qualidade dos produtos, tendo por base o índice ASTM D86 foram inseridas. A comparação entre os dois esquemas de controle por meio das respostas dinâmicas na qualidade dos produtos, considerando como parâmetro o ISE (Integral Squared Error) das malhas de cada esquema para comparação, apresentou uma redução média do erro em 70% na qualidade dos produtos principais / Abstract: A petroleum vacuum distillation unit study on control scheme strategies is developed in this work. Real plant data and information is gathered from a Brazilian Refinery to develop a representative simulation of the process, which had achieved a maximum 5% overall difference from the plant results. The simulation was set to be highly detailed, including pressure drop calculations, pumping system and the use of commercial column internals (packing and plates) in it. A parametric analysis was carried in order to verify the most influent variables in the process, with respect to temperature profiles, product flows and product qualities. The resultant steady state simulation was then converted into dynamic regime, when a control scheme equivalent to the real plant control scheme was implemented. This control scheme was then subjected to a set of common perturbations that occur in the real process, producing the dynamic response of the process to each perturbation applied. By analyzing the dynamics of these responses and the open loop responses, an alternative control scheme is proposed and verified in the same manner the later one was. A specific control loop was proposed to account a petroleum product quality index, such as ASTM D86 95% recovery. The comparison of the control schemes by means of the dynamic responses considering the correlated ISE (integral squared error) of each scheme has shown an average error reduction of 70% in the main products quality / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Doutor em Engenharia Química

[pt] A indústria 4.0 impulsionou o desenvolvimento de novas tecnologias para atender as demandas atuais do mercado. Uma dessas novas tecnologias foi a incorporação de técnicas de inteligência computacional no cotidiano da indústria química. Neste âmbito, este trabalho avaliou o desempenho de controladores baseados em aprendizado por reforço em processos químicos industriais. A estratégia de controle interfere diretamente na segurança e no custo do processo. Quanto melhor for o desempenho dessa estrategia, menor será a produção de efluentes e o consumo de insumos e energia. Os algoritmos de aprendizado por reforço apresentaram excelentes resultados para o primeiro estudo de caso, o reator CSTR com a cinética de Van de Vusse. Entretanto, para implementação destes algoritmos na planta química do Tennessee Eastman Process mostrou-se que mais estudos são necessários. A fraca ou inexistente propriedade Markov, a alta dimensionalidade e as peculiaridades da planta foram fatores dificultadores para os controladores desenvolvidos obterem resultados satisfatórios. Foram avaliados para o estudo de caso 1, os algoritmos Q-Learning, Actor Critic TD, DQL, DDPG, SAC e TD3, e para o estudo de caso 2 foram avaliados os algoritmos CMA-ES, TRPO, PPO, DDPG, SAC e TD3. / [en] Industry 4.0 boosted the development of new technologies to meet current market demands. One of these new technologies was the incorporation of computational intelligence techniques into the daily life of the chemical industry. In this context, this present work evaluated the performance of controllers based on reinforcement learning in industrial chemical processes. The control strategy directly affects the safety and cost of the process. The better the performance of this strategy, the lower will be the production of effluents and the consumption of input and energy. The reinforcement learning algorithms showed excellent results for the first case study, the Van de Vusse s reactor. However, to implement these algorithms in the Tennessee Eastman Process chemical plant it was shown that more studies are needed. The weak Markov property, the high dimensionality and peculiarities of the plant were factors that made it difficult for the developed controllers to obtain satisfactory results. For case study 1, the algorithms Q-Learning, Actor Critic TD, DQL, DDPG, SAC and TD3 were evaluated, and for case study 2 the algorithms CMA-ES, TRPO, PPO, DDPG, SAC and TD3 were evaluated.