Orientadores: João Alexandre F. R. Pereira, Ana Maria Frattini Fileti / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-28T20:19:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Palu_Fernando_D.pdf: 3469903 bytes, checksum: b4ab860b445d41c65b6cfa7b84cbb236 (MD5) Previous issue date: 2001 / Resumo: Na literatura encontramos vários trabalhos sobre simulação de colunas de absorção, mas apesar da importância industrial deste equipamento, temos poucos estudos sobre a implementação de estratégias de controle. Neste trabalho foi realizado um estudo do desempenho do Controle por Matriz Dinâmica (DMC), quando aplicado a uma coluna de absorção, tanto para o caso monovariável (SISO), como para o caso multivariável (MISO). Além de realizar o controle do sistema quando submetido a uma única perturbação no instante de tempo inicial, também se avaliou o desempenho do controlador para perturbações múltiplas. Estes perturbações, de magnitudes aleatórias, foram inseri das de forma periódica, visando aproximar o funcionamento da coluna de uma situação real. Além desta análise, também se propôs uma metodologia para otimizar o funcionamento da coluna, tendo como parâmetros de otimização o consumo de solvente e a integral do quadrado do erro (ISE). O sistema escolhido para ser estudado é um processo onde C02 é gerado durante a produção de álcool etílico por fermentação. O álcool deve ser removido pela absorção em água numa coluna com 9 estágios. Na primeira etapa, foi apresentado o modelo dinâmico da coluna de absorção, com todas as equações diferenciais e relações de equilíbrio utilizadas para a simulação. Para simular o comportamento da coluna foi elaborado um programa em linguagem FORTRAN. Com este programa se testou a resposta do sistema para perturbações na vazão de solvente e na composição do gás de entrada. A seguir foi implementado um controlador PI, para que se pudesse comparar o desempenho do controlador DMC com um controlador convencional de retro-alimentação. O desenvolvimento do algoritmo DMC foi mostrado de forma bem detalhada, tanto para o caso com única entrada e única saída (SISO) como para o caso com múltiplas entradas e única saída (MISO). Com este algoritmo obtemos a lei de controle do DMC, que foi inicialmente implementada para o caso SISO. Depois de feito o ajuste dos parâmetros do controlador, o desempenho deste foi então avaliado, inicialmente com uma única perturbação e depois com perturbações múltiplas. O controle foi efetuado de forma satisfatória nos dois casos, apresentando um resultado muito melhor do que o observado para o controlador PI. Todos os testes realizados com a versão SISO do controlador DMC foram repetidos para o caso MISO, e os resultados foram análogos. Finalizando o trabalho, se propôs otimizar o funcionamento da coluna através da escolha adequada does) estágio(s) usado(s) para medir a composição do gás. Para quantificar o desempenho do sistema de controle foram propostos dois parâmetros: a quantidade de solvente gasta e a integral do quadrado do erro (ISE). Com o uso destes dois critérios foi possível estabelecer em quais estágios devemos medir a composição do gás para obter o melhor desempenho do controlador / Abstract: Several studies on absorption are usually presented in literature review. Despite the importance of this subject, only a few works are presented about control systems applied to. In this work, Dynamic Matrix Control (DMC) has been applied to absoption column and the performance of the method was evaluated. The two cases studied were Single-input / single-output (SISO) and Multiple-input / single-output (MISO). The performance of the controller was analysed with respect to a step change in the input and multiple step changes. Aleatory values were used to the step changes with a constant time interval betwen two step changes in order to simulate a real case. In addiction, a methodology to optimise the absoption operation was developed based on the minimum solvent consuption and integral squared error (ISE). In the system studied, Carbon dioxide evolved during production of alcohol by fermentation is separeted from the alcohol by absoption of the alcohol into water in a nine stage column. A computer program has been written to simulate the column and test the response of the system in study to step changes in the solvent flow rate and input gas composition. Furthermore, the performance of the DMC was compared to a Proportional-Integral controIler (PI). The DMC algotithm was presented to the cases in study SISO and MISO. Based on this algotithm the control law was obtained and first applied to the SISO case. After tuning the design parameters, the performance of the controller was evaluated to a step change in the input and multiple step changes. The results obtained show that the performance of the DMC was satisfatory and better than PI. Results for the MISO case were analogous. Finally, it was proposed to optimise the performance of the column through the right choice of the stage in which the composition of the gas was measured. To choose the best stages the total consuption of the solvent and ISE were used. These two criteria seem to be quite satisfactory for the cases tested. / Doutorado / Sistemas de Processos Quimicos e Informatica / Doutor em Engenharia Química

Orientador: Maria Regina Wolf Maciel / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-28T22:29:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Bonifacio_WellingtonPires_M.pdf: 2000438 bytes, checksum: d49413d9f80daa0f19d70cccab1fcd19 (MD5) Previous issue date: 1999 / Resumo: Neste trabalho foram desenvolvidas simulações e otimização do processo de destilação reativa, utilizando o software comercial ASPEN PLUS. Frente a isto, o processo de produção e separação do MTBE e a separação de xilenos, foram escolhidos como casos estudos. O objetivo é obter produtos de alta pureza e a minimização de geração de efluentes. No processo do MTBE, foi utilizada uma coluna de 17 estágios teóricos, com a zona reativa localizada entre os estágios 4 e 11. Os coeficientes de atividade forma calculados através da equação de UNIQUAC e para os coeficientes de fugacidade foi utilizada a equação de Redlich-Kwong. Finalmente, foi utilizado o modelo cinético definido por Rehfinger (1990). No processo de separação de xilenos, foi considerada uma coluna de 12 estágios teóricos. A pressão de operação desta coluna é de 44 a 54 torr e a taxa de refluxo é 2,0. Para o cálculo do equilíbrio líquido e vapor foi utilizada a lei de Raoult. Para o equlíbrio cinético, foi utilizada a equação de energia livre de Gibbs. O fenômeno da multiplicidade do estado estacionário foi observado em ambos os casos, e este fato foi de fundamental importância para definir o ponto ótimo de operação em cada caso. No processo de separação do MTBE, o produto obtido possui 99,9% de pureza e, na separação de xilenos, foi proposto um processo contendo 3 colunas para atingir-se a pureza de 99,5% em p-xileno / Abstract: In this work, simulations and optimization of the reactive distillation process, using the commercial software ASPEN PLUS were developed. Based on it, the process of production and separation of MTBE and the separation of xylenes, were chosen as case studies. The objective is to get products with high purity and waste minimization. In the MTBE process, it was considered a column of 17 theorical stages, with the reactive zone between stages 4 and 11. The activity coefficients were calculated by UNIQUAC equation. And, finally, it was used the reactional model defined by Rehfinger (1990). In the xylenes separation process, it was considered a column of 12 theoretical stages. The operation pressure of this column is between 44 and 54 torr and the reflux ratio is 2,0. For the liquid and vapor equilibrium calculation the Raoult's law was used. For Kinetic equilibrium, it was used the Gibbs free energy equation. The phenomenon of multiplicity of the steady state was observed in both cases, and this fact was very important to defme the optimum operating point in each case. In the MTBE process, was obtained a product with 99,9% of purity and, in the separation of xylenes, it was proposed a process containing 3 columns to reach a purity of 99,5% / Mestrado / Mestre em Engenharia Química

Este trabalho apresenta novos resultados matemáticos sobre a positividade local de funções escalares multivariáveis. Estes resultados são usados para resolver de forma quantitativa o problema de controle +¥ não-linear. Por solução quantitativa, entende-se uma solução (uma lei de controle) associada a uma região de validade. A região de validade é a região do espaço de estados onde os requerimentos de estabilidade e desempenho são satisfeitos. Para resolver o problema de forma eficiente, foi desenvolvido um procedimento que visa maximizar a região de validade do controlador enquanto garante um desempenho mínimo. A solução deste problema de otimização é estudada e alternativas para sua simplificação são apresentadas. Uma aplicação experimental a um sistema de controle de pH é apresentada. A utilidade dos resultados teóricos desenvolvidos na teoria de estabilidade de Lyapunov também é estudada.

Orientadores : Sergio Persio Ravagnani, João Alexandre Ferreira da Rocha Pereira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-14T02:37:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Martins_MariaInes_M.pdf: 2757378 bytes, checksum: 86a647cbb01b1362b727cc99893433c2 (MD5) Previous issue date: 1992 / Resumo: Este trabalho tem por objetivo monitorar e modificar os níveis de dois tanques em série, bem como implementar sistemas de controle digital, pelo manuseio de informações do processo, utilizando técnicas computacionais em tempo real. Para este fim foi montado um experimento em laboratório. Os programas de computador para o monitoramento e controle do processo foram desenvolvidos em linguagem C. Foi utilizado um microcomputador do tipo PC-XT, uma placa de aquisição de dados analógica-digital-analógica que permite a entrada e saída de dados de ou para o processo, dois medidores eletrônicos capacitivos de nível para a determinação dos níveis dos tanques e uma bomba de engrenagem com velocidade variável controlada eletronicamente, possibilitando a alteração da vazão de alimentação no tanque para a modificação dos níveis. Os sistemas de controle propostos foram baseados na teoria de controle clássico, isto é, controle por realimentação proporcional e proporcional-integral, como também o controle inferencial. O programa desenvolvido permite um completo acompanhamento e controle dos níveis dos tanques em tempo real. Os resultados obtidos mostram a possibilidade do uso de microcomputadores para o monitoramento e controle de processos químicos / Abstract: Not informed. / Mestrado / Sistemas de Processos Quimicos e Informatica / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Rubens Maciel Filho / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-24T06:50:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Stinghen_AmilcarOdinir_D.pdf: 5781571 bytes, checksum: a56494bd976135ffb735651079411b3e (MD5) Previous issue date: 1998 / Resumo: No presente trabalho é proposta uma estratégia de otimização baseada no acoplamento de técnicas deterministicas e estatísticas. Pretende-se fazer análises de integração do ponto de vista energético e mássico. Estas estratégias visam a utilização do formalismo matemático, utilizado na simulação e otimização de unidades individuais por meio deterministico, bem como o emprego de metodologias estocásticas que permitem a otimização global de toda a planta. Como estudo de caso o processo de obtenção de acetaldeído, será considerado. Este processo apresenta partes não lineares, constituindo um exemplo interessante para mostrar a viabilidade da presente proposta de abordagem local e global. A nível local, dificuldades de natureza operacional, que interferem diretamente na conversão de etanol à acetaldeído. A análise global, tem por objetivo a integração energética do processo, de forma a minimizar a carga térmica envolvida. Em ambas as situações faz-se um confronto entre o formalismo deterministico ao estocástico. Ainda, fez-se uma avaliação energética do processo de limpeza de óleo de soja mediante a aplicação da tecnologia "Pinch". Mostra-se portanto, as restrições e vantagens desta abordagem, bem como as saídas da otimização de processos já em funcionamento, cuja modelagem matemática muitas vezes é difícil de ser aplicada / Abstract: In the present work a strategy of set optimization is proposed by joining deterministic and statistics techniques. Intents to do analyses of integration of the energy point of view and mass. This strategy seeks the use of the mathematical formalism, used in the simulation and optimization units for half deterministic, as well as the employment of stocastic methods that allow the global optimization of the whole plant. As a case study the acetaldehyde process is considered. This process presents non linear parts, constituting an interesting example to show the viability of the present proposal of optimization from both viewpoints local and global. At the local level, difficulties of an operational nature appear, that interfere directly in the etanol conversion to the acetaldehyde. The global analysis, has for its objective the energy integration of the process, in a way to minimize the involved thermal load. In both situations there exists a confrontation between the formalism deterministic and stocastic method. However an energy evaluation of the process of soy oil cleaning by means of the application of the " Pinch " tecnology was possible. Therefore, the restrictions and advantages of this aproach is shown, as well as the successes of process obtimizations already in operation, whose mathematical model is offten difficult to applied. / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Doutor em Engenharia Química

Orientador : Kenneth Elmer Collins / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-13T23:06:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Mascioli_LuciaCarmina_M.pdf: 4113298 bytes, checksum: f01e9cbae1313612941d9475dfe3ef66 (MD5) Previous issue date: 1990 / Mestrado

Orientador : Carol H. Collins / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-16T04:45:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rocha_MariadeFatimaRochada_D.pdf: 6152067 bytes, checksum: 74f6317cfba9fc7026d0d19855c8199a (MD5) Previous issue date: 1979 / Doutorado

Orientador : Milton Mori / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-17T10:57:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Reis_JoseAntonioDuarte_M.pdf: 2544209 bytes, checksum: 6444d8b8c2b2d6dad84e069e1ebd5f67 (MD5) Previous issue date: 1992 / Resumo: Um modelo de estado estacionário para simular uma planta de síntese de amônia, que contém um conversor tipo ¿quench¿ de fluxo radial é desenvolvido neste trabalho. O sistema simulado inclui conversor, separadores e trocadores de calor. O modelo é usado para determinar os efeitos das variáveis de síntese tal como taxa de hidrogênio/nitrogênio na alimentação e a temperatura de separação que podem acarretar aumentos e diminuições sobre a produção de amônia. Para a execução deste trabalho conta-se com o auxílio de um simulador de processos / Abstract: A steady-state model of an ammonia synthesis loop containing one quench-type converter with radial flow is developed. The modeled system includes converter, compressors, separators, purge and recycle. The model is used to determine the effects of the synthesis loop variables upon ammonia production, for example, the 'H IND. 2¿/¿N IND. 2¿ ratio variations in the converter feed may result in increase and decrease in the ammonia production rate. A process simulator was used to aid the execution of this work / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química

O sistema de reconciliação de dados trata de um problema advindo da evolução das técnicas de medição, aquisição e armazenamento de dados. Este tem o papel de garantir a consistência destes dados, utilizando a redundância das variáveis medidas e um modelo estatístico da medição para aumentar a precisão dos dados. O procedimento completo tem por objetivo que as equações de conservação sejam satisfeitas, tratando dos erros aleatórios inerentes ao processo de medição e que eventuais erros grosseiros sejam detectados e corrigidos. Estas duas últimas atribuições referem-se aos dois problemas tratados neste trabalho: avaliação de técnicas de reconciliação de dados e para a detecção de erros grosseiros. O objetivo deste trabalho é comparar diferentes técnicas por meio de um estudo completo de reconciliação de dados e detecção de erros grosseiros. Este foi baseado em simulações determinísticas e simulações Monte Carlo para verificar o desempenho das estratégias frente aos parâmetros que influenciam cada etapa do procedimento. Em reconciliação de dados foi avaliada a influência da topologia e do pré-tratamento de dados na qualidade final da estimação. Já para etapa de detecção de erros grosseiros foram avaliadas sete estratégias diferentes, realizando uma comparação entre as mesmas com base em um estudo combinatorial completo. Avaliou-se a influência da topologia e foram levantadas as curvas de poder de detecção. Com base nestes resultados escolheu-se um critério para que os algoritmos fossem sintonizados de maneira que a comparação entre eles fosse justa. Após a sintonia avaliou-se a utilização do pré-tratamento de dados. Além das estratégias de detecção tradicionais utilizaram-se também técnicas de reconciliação robusta. O desempenho destas foi comparado com os resultados obtidos nas etapas anteriores. Como conseqüência deste estudo completo, foi proposta uma nova estratégia de detecção de erros grosseiros, baseada em estatística robusta. O seu desenvolvimento foi demonstrado e a validação foi realizada por comparação com os resultados obtidos neste trabalho e com um caso reportado na literatura. / The data reconciliation system deal with a problem originated from the evolution of measurement techniques, data acquisition, and data storage. This system plays the role of guaranteeing the data consistency; it uses the measured variables redundancy and a statistical measurement model to improve accuracy. The main goal of the complete procedure is to satisfy the conservation equations, treating the random errors inherent of the measurement process and detecting eventual gross errors. The last two attributes are the issues of this work: the evaluation of data reconciliation techniques and the problem of gross error detection. The goal of this work is to compare different techniques by a complete data reconciliation and gross error detection study, based on deterministic and Monte Carlo simulations to verify the performances of the strategies as functions of the parameters that influence each step of the procedure. In data reconciliation, the influence of the topology and data pre-treatment in the quality of the estimates were investigated. Furthermore, dealing with the gross error detection step, seven different strategies were compared by means of a complete combinatorial study. The influence of topology was studied and the power curves were obtained. Based on these results, a criterion to tune the algorithms was chosen in the manner of guaranteeing a fair comparison between them. After the tuning step, the use of data pre-treatment was investigated. To complete the study, robust data reconciliation techniques were also used, and their performances were compared with the results attained in the precedent sections. As a product of this study, a new gross error detection strategy was proposed, based on robust statistics. The development steps were showed and the new method was validated based on comparison with the results obtained in this work and with a case study from the literature.

Orientador: Clodoaldo Machado. / Dissertação (mestrado) - Universidade Regional de Blumenau, Centro de Ciências Tecnológicas, Programa de Pós-Graduação em Química.