Orientadores: Rubens Maciel Filho, Caliane Bastos Borba Costa / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-16T03:17:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gratiere_Ederson_M.pdf: 1433987 bytes, checksum: 0ad688b829ff34696ff6b641a96ae000 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Este trabalho teve como objetivos principais avaliar o comportamento dinâmico de um cristalizador batelada operado por resfriamento, para o caso de estudo da cristalização de ácido adípico, de grande interesse industrial, e propor estruturas de controle para o mesmo. O trabalho é oportuno, uma vez que este tipo de processo é amplamente utilizado industrialmente, porém com baixo grau de automação, sendo utilizado muitas vezes o controle manual. Inicialmente foram realizadas simulações promovendo variações nas principais variáveis do processo, com a finalidade de analisar a dinâmica do mesmo. Posteriormente, foi desenvolvida uma estrutura de controle preditivo com matriz dinâmica (Dynamic Matrix Controller - DMC) com a finalidade de controlar a temperatura do cristalizador, manipulando a temperatura do fluido refrigerante que passa através de uma jaqueta. Esta estrutura de controle apresentou-se eficiente para o controle do cristalizador. Por fim foi desenvolvido um controlador DMC com o objetivo de controlar a supersaturação do sistema. Este controle exige a leitura em tempo real de duas variáveis do processo, temperatura e concentração do soluto em solução. Com essas duas variáveis é possível estimar a supersaturação do sistema em tempo real e compará-la com o setpoint. Para promover o controle da supersaturação é utilizada como variável manipulada a temperatura do fluido refrigerante. Esta estrutura de controle consegue promover maior repetibilidade para o sistema batelada e garante as mesmas condições de operação para todas as bateladas, gerando produtos mais uniformes, o que é bastante vantajoso. / Abstract: This study aimed to evaluate the dynamic behavior of a batch cooling crystallizer for the case of adipic acid crystallization, and to propose control structures for the system. This work is appropriate, since this type of process is widely used industrially, but with a low degree of automation, being often used the manual control. Initially simulations were carried out changing the process main variables, in order to analyze the dynamics of the process. In a second stage a control structure with predictive dynamic matrix controller (DMC) was developed in order to control the temperature of the crystallizer, manipulating the temperature of the refrigerant fluid passing through a jacket. This control structure was effective for the control of the crystallizer. Finally it a DMC controller with the objective of controlling the supersaturation of the system was developed. This control requires real-time aquisition of two process variables: temperature and concentration of solute in solution. With the two variables, it is possible to estimate the supersaturation of the system in real time and compare it with the setpoint. To promote the control of supersaturation the temperature of the refrigerant fluid is used as the manipulated variable. This control structure can promote greater repeatability for the batch system and provides the same operating conditions for all batches, producing more uniform products. / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Rubens Maciel Filho / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-11T04:05:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lunelli_BetaniaHoss_D.pdf: 3246538 bytes, checksum: 66490737479c3e4a908963c18fd48b3c (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: A síntese de ácido acrílico via processo fermentativo é um assunto recente, com poucas informações disponíveis na literatura e, tem despertado cada vez mais interesse de pesquisadores. Através da modelagem matemática, é possível obter uma melhor compreensão de um processo em sua totalidade, através de analogias abstratas que possibilitam a predição de um fenômeno. O objetivo deste trabalho consiste no desenvolvimento de modelos determinísticos para representar o processo biotecnológico de síntese de ácido acrílico a partir de uma rota metabólica alternativa, visando estudos do comportamento estacionário/dinâmico do processo, aplicação de técnicas de planejamento experimental para identificação dos parâmetros mais relevantes e otimização dos parâmetros operacionais, com a finalidade de compreender o processo e apresentar uma metodologia alternativa para a sua produção. A partir dos modelos desenvolvidos foi possível obter perfis de concentração dos principais componentes do processo. Depois de identificadas as influências dos parâmetros operacionais, cinéticos e de projeto sobre o processo, os parâmetros operacionais de cada modelo foram otimizados através da aplicação da metodologia de superfície de resposta e do método de otimização por programação quadrática sucessiva. Com a otimização dos parâmetros foi possível encontrar condições de operação que aumentaram a concentração e o rendimento final de ácido acrílico, como também, perceber as limitações dos métodos de otimização usados. Nos modelos com cinética estruturada foram aplicadas estratégias de controle, através das quais foi possível encontrar condições ótimas, podendo com isso operar o biorreator de forma eficiente e segura, além de aumentar o rendimento final de ácido acrílico. Através da realização deste trabalho, pode-se concluir que os modelos desenvolvidos constituem um conjunto de ferramentas interessantes para predizer e investigar o comportamento do processo de síntese de ácido acrílico via processo fermentativo, uma vez que, a literatura ainda não dispõe de trabalhos de modelagem para a síntese de ácido acrílico via rotas fermentativas. Também, servir de apoio para estudos de manipulação genética visando obter microrganismos com capacidade de produzir ácido acrílico em condições economicamente competitivas / Abstract: The acrylic acid synthesis by fermentative process is a recent subject, with few available information in literature and it has demonstrated each time more interest of researchers. Through the mathematical modeling, it is possible to obtain a better understanding of the process behavior if mechanistic models are developed. The purpose of this work is the deterministic model development for the biotechnological process of acrylic acid synthesis through an alternative metabolic route, aiming the studies of both the steady state and dynamic behavior of the process. To investigate the parameters interactions as well as to identify the parameters with the most significant impact on the model experimental design was used and operational parameters were optimized. The purpose is to understand the process and to present an alternative methodology for its production. From of the developed models was possible to obtain the concentration profiles of the process components main. After identified the influence of the operational, kinetic and design parameters about the process, the operational parameters were optimized through the application of the response surface methodology and the successive quadratic programming optimization method. With the optimization of parameters was possible to find out the optimal operational conditions and thus to increase the yield and acrylic acid concentration as well as to perceive the limitation of optimization methods used. In the models with structured kinetic were applied control strategies, where was possible to operate the bioreactor safe and efficiently as well as to increase the acrylic acid final yield. With the realization of this work, it follows that the models developed consist of a set of interesting tools to predict and investigate the behavior of the acrylic acid synthesis by fermentative process, whereas in the literature are not yet available works about modeling of the acrylic acid synthesis from fermentative routes, as well as can to serve as support for studies of genetic manipulation aiming at to obtain microorganisms with capacity to produce acrylic acid in competitive economically conditions / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Doutor em Engenharia Química

A Identificação de Sistemas é uma tarefa significativa em termos de tempo e custo no trabalho de implementação de sistemas de controle que usam Controle Preditivo baseado em Modelos (MPC). Após a implementação, o controlador tende a permanecer com o mesmo modelo por muito tempo, ignorando mudanças que tenham ocorrido com o processo, perdendo qualidade e podendo até ser abandonado. Este trabalho propõe uma metodologia simples e eficaz para se proceder à reidentificação de uma planta industrial que use MPC mantendo o processo em malha fechada. Os principais aspectos deste problema são discutidos, e as escolhas que foram feitas para a realização dos experimentos e obtenção dos modelos são explicadas. Apresenta-se um caso em Matlab sobre um sistema 2x2 cobrindo diferentes situações, e é feita uma comparação de identificação realizada através de sinais PRBS e de testes com degraus, sempre em malha fechada. Aplica-se a metodologia a um controlador industrial, e os modelos identificados são introduzidos no controlador. O princípio básico desta metodologia consiste em efetuar perturbações multivariáveis nos set-points ou restrições ativas das controladas e determinar o modelo através da estrutura ARX. Entre as vantagens da metodologia proposta, estão a facilidade de automatizar a identificação do processo e a garantia de manter o processo sob controle durante os testes. / System identification is a major task in the process of implementing Model-based Predictive Control (MPC) algorithms in industrial applications. Once the controller is working, there is a tendency to leave it with the original model for a long time, neglecting changes to the process during this time, leading to performance degradation. This work proposes a simple and effective methodology to re-identify plants under MPC in closed loop. The main issues concerning this problem are discussed, and choices for experiments are made. A Matlab case involving a 2x2 problem is presented, covering a range of different situations, and a comparison between identification using PRBS reference signals and standard step tests is shown. An industrial case is studied, applying the proposed method to a real situation, re-identifying an existing MPC model and reconfiguring it afterwards. This methodology is based on the application of multivariable perturbations on the controlled variables set-points or active restrictions, obtaining an ARX model structure. It uses an automatic process identification proceeding, keeping the process under control along the tests.

Orientador: Flávio Vasconcelos da Silva / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-23T03:09:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Frias_AlessandroRodrigues_M.pdf: 5596398 bytes, checksum: df7498d6968158f9178e007fdd72c6ff (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: A Gestão de Malhas de Controle ou CLM (Control Loop Management) tem-se mostrado uma ferramenta importante para monitorar o funcionamento das malhas de controle nas indústrias, permitindo aumentar a produtividade e a qualidade por meio da redução no consumo de insumos e estabilidade da planta. Com isso, têm-se as justificativas necessárias para se pesquisar e aprimorar as técnicas existentes para gestão de malhas de controle nas indústrias. Este trabalho apresenta um estudo de caso sobre Gestão de Malhas de Controle em ambiente industrial por meio de um procedimento prático utilizando a metodologia DMAIC (Definir, Medir, Analisar, Implementar e Controlar) e também os principais índices de desempenho utilizados no software Sindus OPP como: Variabilidade, Erro Médio, Integral do Erro Absoluto (IAE), Índice de Capabilidade do Processo (CPK), Cruzamento de Setpoint (SP), Percurso da Válvula, Reversão e Saturação da Válvula na gestão on-line de malhas de controle. A revisão bibliográfica abrange os principais conceitos de gestão de malhas de controle, fundamentação teórica sobre a metodologia proposta para gestão de malhas, indicadores de desempenho e também sobre o processo de fabricação de papel, pois o estudo de caso apresentado neste trabalho foi realizado em malhas de controle do sistema de preparação de massa para fabricação de papel. Dentre os resultados obtidos destaca-se a redução de variabilidade das malhas de controle de nível do tanque de água fresca (96,9% menor), do tanque de massa refinada (98,6% menor) e do tanque de mistura (98,3% menor). A redução dos KPIs Técnicos das malhas de controle mostra que as ferramentas de gestão on-line de malhas de controle utilizadas no software Sindus OPP são práticas e eficazes, pois, permitiram fazer a gestão das malhas com foco em redução de variabilidade e melhoria contínua do processo de fabricação de papel / Abstract: The Control Loop Management (CLM) has been an important tool to monitoring the operation of the control loops in industry, allowing to increase productivity and quality through reducing the consumption of raw materials and plant stability. With this, there are the necessary justifications to research and improve the existing techniques for managing control loops in industry. This paper presents a case study on Control Loop Management in industrial environment by a practical procedure using the DMAIC methodology (Define, Measure, Analyze, Improve and Control) and the key performance indicators used in software Sindus OPP: Variability, Average Error, Integral of Absolute Error (IAE), Process Capability Index (CPK), Setpoint (SP) Crossing, Valve Travel, Valve Reversals and Valve Out Limit in online control loop management. The literature review includes the major concepts of Control Loop Management, the theoretical foundation of the proposed methodology for managing loops, performance indicators and also about the papermaking process, because the case study presented in this paper was performed on control loops of the stock preparation system for papermaking. Among the results highlight the variability reduction of control loops of the level of fresh water tank (96.9% less), of the refined pulp tank (98.6% less) and mixing tank (98.3% less). The reduction of Technical KPIs of control loops shows that the online management tools of control loops used in software Sindus OPP is practical and effective, because it allowed to manage the loops with focus on reducing variability and continuous improvement of papermaking process / Mestrado / Sistemas de Processos Quimicos e Informatica / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Maria Regina Wolf Maciel / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-20T22:53:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Vasconcelos_ClaudiaJovitaGarcia_D.pdf: 8017563 bytes, checksum: dec61d2c1c5b8497e070bd8166b7a606 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: A otimização de processes em tempo real tem como objetivo o estudo de técnicas para a integração dos objetivos de controle aos interesses econômicos em aplicações industriais. Neste trabalho, o problema da otimização em tempo real foi abordado para um sistema complexo, com correntes de reciclo de massa e integração energética...Observação: O resumo, na íntegra, poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: The goal of real-time processes optimization studies is the way to integrate control objectives and economic aspects. In this work, the real-time optimization problem was applied to a high complex system, including mass recycle streams and heat integration...Note: The complete abstract is available with the full electronic document / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Doutor em Engenharia Química

[pt] Na indústria do petróleo, a passagem de pigs em dutos tem sido largamente aplicada com diferentes propósitos: limpeza do tubo, inspeção, remoção de líquido e separação de produtos, entre outros. A eficiência e segurança de uma operação com pig demandam que diversos parâmetros operacionais, tais como pressões máximas e mínimas no duto e velocidade de movimentação do pig, sejam bem avaliados durante a etapa de planejamento e mantidos dentro de determinados limites durante o acompanhamento da operação. Tendo como objetivo a obtenção de uma ferramenta eficiente para ajudar no controle e projeto das operações de passagem de pigs, desenvolveu-se um código numérico baseado no método de diferenças finitas para a simulação de escoamentos transientes de dois fluidos, podendo estes ser líquido-líquido, gás-gás ou líquido-gás. Módulos para controle automático das variáveis do processo foram incluídos, visando à previsão do escoamento mediante diferentes estratégias para alcançar uma operação eficiente. Problemas teste foram realizados, validando a metodologia. Por fim, os resultados obtidos com o simulador são comparados com um caso real de esvaziamento de um trecho do oleoduto OSPAR, pertencente à Petrobras, com 30`` de diâmetro e extensão de 60 km. / [en] In the oil industry, pigging operations in pipelines have been largely applied for different purposes: pipe cleaning, inspection, liquid removal and product separation, among others. Pigging operations to be efficient and safe require a number of operational parameters, such as maximum and minimum pressures in the pipeline and pig velocity, to be well evaluated during planning stage and maintained within stipulated limits while the operation accomplishment. With the objective of providing an efficient tool to assist in the controlling and designing of pig operations through pipelines, a numerical code based on a finite difference scheme for a two-fluid transient flow simulation was developed. The model accounts for liquid-liquid, gas-gas and liquid-gas products in the pipeline. Automatic control modules for some process variables were included to permit the flow prediction by means of different strategies to reach an efficient operation. Test problems were performed to validate the methodology. At last, simulation results were compared with an actual liquid displacement operation at a 60 km segment of the 30`` diameter OSPAR pipeline, owned by Petrobras.

The purpose of this research is to develop a statistical method to monitor the fairness of network resource distribution. The newly developed fairness score function allows users to have the same or different priority levels. Especially, this function possesses all the necessary properties required as a quality characteristic for the purpose of statistical process control. The main objective is to find the critical values for the statistical test. Monte Carlo simulation is used to find the critical values. When the users have the same priority level, a table of the critical values is given for different sample sizes and different significance levels. When the users have different priority levels, it is difficult to generate a similar table since the users’ priority levels vary. Therefore, the critical values are computed for given priority levels. In both cases, an example is given to demonstrate the approach developed in this study.

El objetivo del presente proyecto es identificar y mejorar los actuales procesos de compra y venta de la empresa Laboratorio Diesel Senatinos S.A., dedicada por tres décadas a brindar servicios y venta de repuestos del sector automotriz; Por tal motivo, el proyecto desarrolla y plantea la existencia de dos problemas principales localizados en los procesos de compras y ventas que se encuentran directamente relacionados con el desempeño en las actividades de los colaboradores de los procesos mencionados. La investigación plantea dos posibles soluciones: (i) la sistematización de los procesos de compra y venta, y (ii) la capacitación del personal. Los resultados de la implementación de ambos mecanismos son el incremento de la rentabilidad de la empresa y el incremento de la satisfacción del cliente. / The purpose of this project is to identify and improve the present buy-and-sell processes of the Laboratorio Diesel Senatinos S.A. Company, so the project develops two possible solutions: (i) to systematize the buy-and-sell processes, and (ii) to train the staff. Once these two possible solutions have been executed, the results shown are satisfactory: (i) the rise of profit, and (ii) the rise of the clients’ satisfaction. / Trabajo de investigación

Afin d’assurer la fabrication de produits conformes et à faible coût dans les industries, la maîtrise des procédés de fabrication est devenue un enjeu majeur. Les systèmes d'information dans les industries sont assez complexes et les besoins métier évoluent en permanence, rendant ainsi difficile la recherche des ressources qui fournissent les informations manufacturières pour le contrôle de procédés industriels. De plus, l’utilisation de plateformes logicielles commerciales dans les industries pour le traitement des données ne facilite pas l’accès à l’information produite car ces plateformes ne permettent pas la gestion sémantique de l’information. Cette thèse défend l’idée qu’il faut réduire la distance entre les ressources disponibles et les besoins métier des experts qui assurent le contrôle de processus industriels. L’approche S3 est proposée pour permettre à la fois la description et la recherche de ces ressources. S3 repose sur deux stratégies de recherche complémentaires: une stratégie ascendante permettant la création de descripteurs sémantiques de ressources, et une stratégie descendante permettant la capture des besoins métier dans des patterns de recherche. Deux structures sémantiques sont proposées pour supporter les mécanismes de description et de recherche: une ontologie « manufacturing process » et un dictionnaire « process control ». Chaque stratégie de recherche, appuyée par les structures sémantiques apporte un niveau de description différent et permet l’alignement de différents types de connaissances métier. Cette approche a été expérimentée au sein de l’entreprise STMicroelectronics et a révélé des résultats prometteurs. / In order to ensure the manufacturing of conforming products with the least waste, the manufacturing process control has ever more become a major issue in industries nowadays. The complexity of the information systems in industries and the permanent evolution of the business needs make difficult the retrieval of the resources that provide manufacturing information related to the process control. In addition, the use of commercial software platforms in industries for the processing of data, does not facilitate the access to the information produced, because these platforms do not support the semantic management of information.This thesis argues the need to reduce the distance between the used resources in industries and the business needs of the experts that ensure the control of the manufacturing processes.The S3 approach is proposed to support the control of the manufacturing processes through an original resource management system. This system is intended for both resource description and retrieval. The S3 approach relies on two complementary retrieval strategies: a bottom-up strategy enabling the creation of semantic descriptors of resources, and a top-down strategy enabling the capture of business needs in search patterns. Two semantic structures are proposed to support the resource description and retrieval mechanisms: a manufacturing process ontology and a process control dictionary. Basing on these semantic structures, each retrieval strategy provides different levels of description to the resources, and enables the alignment of different types of business knowledge. The experimentation of the approach within STMicroelectronics showed promising results.

Orientadores: Osvaldir Pereira Taranto, Flavio Vasconcelos da Silva / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-07T20:04:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pavanelli_PaulaEdilene_M.pdf: 1842381 bytes, checksum: ae8746d54834e8c938141f3e78903477 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Este trabalho apresenta o controle e monitoramento em tempo real do regime de jorro estável através do método de identificação dos regimes de contato gás-sólido por medidas de pressão no leito de jorro. O trabalho foi realizado em duas etapas: 1) identificação em tempo real dos regimes fluidodinâmicos no processo em leito de jorro baseada na análise espectral das flutuações de queda de pressão do leito e 2) controle do processo em regime estável por malha PI. O sistema constitui-se de um leito construído em acrílico com dimensões de 0,70m de altura de coluna e 0,143m de diâmetro interno, operando com três diferentes partículas, esferas de vidro (dp = 2,59mm e Pp = 2,487 g/cm3), poliestireno (dp = 2,19mm e Pp = 1,196 g/cm3) e ABS (dp = 3,08mm e Pp = 1,029 g/cm3). Determinou-se a faixa da freqüência dominante 7,2-7,9 Hz, característico do regime de jorro estável, através do algoritmo da Transformada Rápida de Fourier (FFT) para cada partícula. Todas as medidas de pressão do leito durante o processo foram coletadas pelo sistema de aquisição através da placa PCI 6024E (National Instruments) utilizando o software LabView 7.1TM. Com o intuito de controlar o regime de jorro estável no processo em leito de jorro foram definidas como variáveis controlada e manipulada a freqüência dominante do espectro de potência (Hz) e o sinal de comando para o inversor de freqüência (V), respectivamente. A freqüência dominante foi determinada pela análise espectral das flutuações de queda de pressão no leito. O sinal de comando para inversor de freqüência atuava na variável de processo vazão de ar. Aplicaram-se perturbações degrau em malha aberta na variável manipulada para determinar os parâmetros do controlador e implementou-se a malha de controle no processo. Nos experimentos em malha fechada foram aplicadas perturbações na carga como adição de partículas e alteração na posição de abertura da válvula de ar de entrada no leito afim de testar o desempenho do controlador. Os resultados obtidos mostraram que o controlador PI manteve o sistema operando em regime estável mesmo quando aplicadas perturbações na carga, atingindo assim o objetivo do trabalho proposto / Abstract: This work describes the control and on line monitoring of the spouted bed steady regime using the gas-solid contact regimes identification method by pressure measurements. The work presents two main features: 1) the on line identification of fluid dynamic regimes in the spouted bed process based in the spectral analysis of the pressure fluctuations and 2) the process control using PI controllers. Experiments were performed in an acrylic cylindrical column 0.70m high and with 0.143m of internal diameter. The bed was made of three different particles: glass spheres (dp = 2.59mm and Pp = 2.4873 g/cm3), polystyrene (dp = 2.19mm and Pp = 1.1962 g/cm3) and ABS (dp = 3.08mm and p = 1.0286 g/cm3). The dominant frequency band was determined: 7.2-7.9 Hz for steady regime, through the algorithm of the Fast Fourier Transform (FFT), for each particle. All the measurements of pressure during the process were collected by a data acquisition system and using software LabView 7.0TM. The procedure to control the steady regime in the spouted bed process was: define the dominant frequency as the controlled variable and the signal of command for frequency inverter as the manipulated variable. The dominant frequency was determined by the spectral analysis of pressure fluctuations in the spouted bed. The command signal for frequency inverter affected the air flow variable. Step disturbances were applied in open loop in the manipulated variable to determine the parameters of the controller and control system was implemented in the process. Step disturbances like addition of particles in the spouted bed and change the position of opening of the air valve were applied in closed-loop to test the performance of the controller. The results show that PI controller was able to maintain the system operating in steady regime when disturbances were applied in the feed stream, which was the goal of this research / Mestrado / Engenharia de Processos / Mestre em Engenharia Química