A utilização de controladores preditivos multivariáveis na indústria de processos cresceu significativamente nos últimos anos principalmente devido à versatilidade e a confiabilidade que essa ferramenta proporciona em termos de controle avançado. No entanto, aspectos relacionados à aplicação prática do que vem sendo desenvolvido no meio acadêmico possui pouca difusão na indústria devido às configurações clássicas adotadas, como sistemas quadrados (com o mesmo número de variáveis controladas e manipuladas), modelos lineares, utilização de setpoint e etc. diferindo daquilo que está disponível e é amplamente utilizado industrialmente: sistemas não-quadrados (geralmente com mais variáveis controladas do que manipuladas), modelos não-lineares e utilização de soft-constraints. Esse trabalho propõe uma metodologia para ajuste dos parâmetros presentes em um controlador preditivo, atento à variedade de algoritmos presentes na indústria de processos. Essa metodologia se baseia na obtenção do melhor desempenho alcançável para cada cenário de um modelo global do processo, atendendo as restrições de Número de Desempenho Robusto relativo (rRPN), Máxima Sensibilidade e restrições nas ações de controle. Baseado em um desempenho que é alcançável, o modelo linear global é escalonado (assim como a planta não-linear) e os pesos que levam o sistema para a melhor condição operacional são estimados. Essa técnica abrange controladores operando em faixas e/ou setpoint e configurações não-quadradas, i.e., com mais variáveis controladas do que manipuladas. A abordagem proposta foi testada em uma planta de quatro tanques esféricos com aquecimento apresentando resultados coerentes, corroborando seu potencial de aplicação industrial. / Due to their versatility and reliability, Model Predictive Controllers (MPCs) are the standard solution for advanced process control in the process industry. However, there is a gap between the academic developments and the actual industrial applications, since the most academic studies focus on systems working with set-points and same number of manipulated and controlled variables, whereas the industrial application cope with non-squared configuration usually with several controlled variables in ranging and a reduced number of manipulated variables. This work proposes a tuning methodology for the countable parameters presents in a typical industrial predictive controller, considering the variety of the algorithms presents commercially in the process industry. This methodology is based on the estimation of the best attainable performance for each scenario of the global model of the process, constrained by the relative Robust Performance Number (rRPN), Maximal Sensitivity and restrictions in the control actions. Based on a performance that is attainable, the linear global model is scaled (and the non-linear) and the weights that lead the system to the best operational condition are estimated. This technique covers controllers operating in zones of control and/or set-point tracking and non-square configurations, i.e., with more controlled variables than manipulated. The proposed approach was tested in a Quadruple-Spherical tanks heating system presenting coherent results indicating its potential for industrial applications.

O modelo F–SAC (Functional–Segment Activity Coefficient), recentemente introduzido, combina a ideia de contribuição de grupos com a teoria de superfícies de contato COSMO–RS. Este modelo tem uma dependência reduzida dos parâmetros de interação binária quando comparado com as variantes do modelo UNIFAC e precisão melhorada quando comparada com modelos baseados em COSMO. No presente trabalho uma modificação na formulação do modelo F–SAC é proposta para a inclusão de interações dispersivas. Para testar esta modificação, foram considerados os dados experimentais de alcanos, ciclo–alcanos, alcenos, aromáticos e perfluorocarbonetos. O modelo proposto foi capaz de correlacionar entalpias de vaporização de substâncias puras, não consideradas em versões anteriores do modelo. Uma vez que a capacidade calorífica de líquidos está intimamente relacionada com a entalpia de vaporização, o modelo também pode prever a capacidade calorífica de substâncias puras. Em relação ao coeficiente de atividade em diluição infinita e dados de equilíbrio líquido–vapor, o modelo modificado manteve o bom desempenho do modelo original, também semelhante a outros modelos similares, como variantes do modelo UNIFAC. Além disso, o modelo modificado pode agora calcular valores consistentes para a entalpia e entropia de excesso para sistemas onde as interações são principalmente dispersivas. Para estes sistemas, a maioria dos modelos de coeficiente de atividade prevê entalpia de excesso zero, contrabalançando valores de energia de Gibbs de excesso confiáveis com entropias de excesso distorcidas. / The recently introduced F–SAC (Functional–Segment Activity Coefficient) model combines the group contribution idea with a COSMO–RS surface contacting theory. This model has a reduced dependency on binary interaction parameters when compared to classical UNIFAC type models and improved accuracy when compared with COSMO based models. In the present work a modified F–SAC formulation is proposed for including dispersive interactions. For testing the modification, experimental data of alkanes, cycloalkanes, alkenes aromatics and perfluorocarbons were considered. The proposed model was able to correlate pure compound enthalpies of vaporization, not considered in previous versions of the model. Since the heat capacity of liquids is closely related to the enthalpies of vaporization, the model also can predict pure compound heat capacity of liquids. Regarding mixture infinite dilution activity coefficient and vapor–liquid equilibrium data, the modified model maintained the good performance of the original model, also similar to other competing models such as UNIFAC variants. Additionally, the modified model now can compute consistent values for the excess enthalpy and entropy for systems where the interactions are mainly dispersive. For these systems, most activity coefficient models predict zero excess enthalpies, counterbalancing that with distorted excess entropies.

A modelagem termodinâmica do equilíbrio de fases e a determinação de propriedades termodinâmicas de sistemas em que as moléculas apresentam associação é um problema desafiador na indústria química. Embora o uso de equações de estado tenha sido durante muito tempo restrito aos sistemas de fluidos simples, há uma crescente demanda por modelos que também sejam adequados a compostos complexos e macromoleculares. O avanço teórico mais aparente para equações de estado com tais capacidades foi conseguido por aplicação dos princípios da mecânica estatística, o qual considera as forças de associação entre as moléculas em sua teoria molecular. Um exemplo desta categoria é a equação de estado PC-SAFT (Perturbed Chain-Statistical Associating Fluid Theory), cuja formulação requer apenas um pequeno conjunto de parâmetros para cada componente e estas interações são computadas através de regras de mistura. Desta forma, os objetivos deste trabalho foram a implementação do termo de associação desta equação e o desenvolvimento de ferramentas para o cálculo de propriedades termodinâmicas de sistemas contendo fluidos associados e não-associados, bem como para o cálculo do equilíbrio de fases. Todas as funções foram desenvolvidas no software MATLAB e a verificação da implementação foi feita através de comparação entre os resultados obtidos com estas ferramentas e dados experimentais e/ou outras equações de estado presentes na literatura. Através da comparação com dados de equilíbrio de fases disponíveis na literatura, foi analisado o desempenho da equação PC-SAFT com associação para diferentes sistemas multicomponentes e múltiplas fases envolvendo substâncias polares e apolares. Os resultados obtidos foram satisfatórios quando comparados a dados experimentais e aqueles obtidos através de outras equações de estado. / Modeling the phase equilibrium and thermodynamic properties of systems in which molecules exhibit associating interactions remains a challenging problem in chemical industry. Although the use of equations of state has for a long time been restricted to systems of simple fluids, there is an increasing demand for models that are also suitable for complex and macromolecular compounds. Progress toward this goal has been achieved by applying principles of statistical mechanics, which takes molecular theories into account. One example of such approach is the PC-SAFT (Perturbed Chain-Statistical Associating Fluid Theory) equation of state, which requires only a small set of parameters for each component and whose interactions are obtained by mixing rules. The goals of this work have been the implementation of the PC-SAFT association term and the development of tools for thermodynamic properties calculation of associating and non-associating systems, as well as for phase equilibria calculation. All the functions have been developed using MATLAB software and their implementation analysis has been made by comparing obtained results to experimental data and those obtained by other equations of state available in literature. Through these comparisons, PC-SAFT performance has been analyzed for different multicomponent and multiphase systems involving polar and non-polar substances. The obtained results have shown good correlation to both experimental data and those obtained by other equations of state.

O recurso água é de primordial importância para a vida, para a sociedade e para os processos industriais. A redução da disponibilidade de água, devido ao aumento de sua demanda, à poluição das bacias hidrográficas e à escassez de fontes limpas, pressionam os órgãos reguladores a elaborar leis que restrinjam seu consumo, a criar normas que controlem o despejo de efluentes e aplicar tarifas que elevem o custo do uso da água. Portanto, técnicas de conservação e reúso são elementos importantes para as empresas reduzirem seus custos e contribuírem positivamente com o desenvolvimento sustentável. O objetivo deste trabalho é apresentar um estudo de caso real que visa à redução no consumo de água em uma unidade industrial do setor Químico. Serão aqui descritos os processos industriais envolvidos, as necessidades e especificações associadas, as metodologias utilizadas para construção do cenário atual de consumo e para o desenvolvimento das propostas de reúso. O trabalho mostra que existem oportunidades de modificações nos processos de digestão, de destilação, de recuperação de produtos e de drenagens que implicariam uma redução no consumo de água, em economia financeira com uma taxa de retorno atrativa e com retorno do investimento em um curto espaço de tempo. / Water is essential for life, for society and for industrial processes. Any decrease in availability, as a consequence of increased demand and/or pollution of its sources, puts pressure on the regulating agencies to create specific legislation in order to restrict water consumption, control effluent discharge and to apply tariffs that raise the cost of water use. Therefore, wastewater reuse techniques are very important for companies to reduce costs and contribute to sustainable development. The objective of this project is to discuss the reduction of water consumption in a chemical industrial unit. The procedure covers the study of the industrial process pertaining to water, its requirements and specifications, the strategies applied to address the water/wastewater allocation issue. Finally, the project presents opportunities for modifications to some specific operation units such as digestion, distillation, product recovery and draining processes, which lead to a decrease in fresh water consumption and wastewater generation. Besides the environmental benefits, the company achieves financial savings as well as good relations with local community.

O trabalho apresenta a avaliação do desempenho termodinâmico de duas configurações diferentes de uma unidade industrial de produção de amônia pelo processo de reforma a vapor. Foi utilizada a análise exergética como critério de avaliação, afim de investigar o potencial técnico para implementar as melhorias tecnológicas do processo desenvolvidas nas últimas décadas. Foi desenvolvido um modelo de simulação no simulador comercial Aspen Hysys® para cálculo do balanço material e de energia, bem como das propriedades termodinâmicas necessárias para os cálculos de exergia. O modelo da simulação foi ajustado e validado com dados reais e mostrou-se confiável para desenvolver os estudos de processo e propor melhorias de projeto. Os resultados mostraram que a eficiência exergética do processo aumentou de 54,7% no Caso Base para 57,7% no Caso \"Otimizado\". Em ambos os casos a seção de reforma é a maior responsável pela exergia destruída e o reformador primário contribui com aproximadamente 45% da exergia total destruída no processo. Os maiores ganhos de eficiências estão associados as melhorias no reformador primário, que é o responsável por 61,5% da redução da exergia destruída. A eficiência exergética do reformador primário aumentou de 45,5% para 51,5%. A eficiência exergética da seção de síntese de amônia aumentou apenas 0,5%, de 92,2% para 92,7%, e os ganhos são mais importantes em base energética que em base exergética. A exergia perdida refere-se as emissões para atmosfera das correntes de gases de combustão (gás de chaminé), CO2 e água de resfriamento e também são mais importantes em base energética, uma vez que a exergia perdida representa menos de 30% da exergia não usada no processo. Finalmente, os resultados foram comparados com dados presentes na literatura e os valores de eficiência exergética encontram-se dentro da faixa dos dados publicados. Conclui-se que a análise exergética é útil para identificar as ineficiências de um sistema, pois leva em consideração não somente a quantidade, mas a qualidade da energia, e pode ser usada para obter estimativas mais precisas do potencial de otimização energética do sistema. / This work presents the thermodynamic performance assessment of two different configurations of an existing steam reforming process for ammonia production. Exergy method has been used to evaluate the energy consumption and to investigate the technical potential to implement the most advanced available technologies for process improvements. In addition, it the process was modeled in Aspen Hysys® process simulator to calculate material and energy balance as well as the thermodynamic properties required for exergy analysis. Field date coming from an industrial plant were used to adjust and validate the and was assumed the model is acceptably accurate and appropriate for the development of process studies and project improvements. The analysis results indicate the exergetic efficiencies of original and improved process are 54,7% and 57,7%, respectively. In both cases, the principal exergy losses occur in the reformer section and the primary reformer contributes within approximately 45% of the exergy destruction. The exergy efficiency of primary reformer increased from 45,4% to 51,5%. The exergy efficiency of ammonia synthesis loop increased in 0,5%, from 92,2% to 92,7%, which indicates the gains are more important in energy basis than exergy basis. The output energy is associated with stack gas, CO2 and cooling water and are more important in energy basis as the exergy loss is less than 30% of non-used exergy. Finally, the results were compared with data available in the literature and exergy efficiency values are within the range of published data. The exergy method is useful to identify the inefficiencies of a system because it takes into account not only the quantity, but also the quality of the energy, and can be used to obtain more accurate estimation of the potential energy optimization of the system.

O aço é um insumo de usos diversos que variam desde a construção civil, até a confecção de bens de consumo. Sob a perspectiva ambiental, as transformações que ocorrem nessa cadeia produtiva se destacam pelos elevados consumos de insumos e de energia - nas formas elétrica e térmica -, e por emissões para o Meio Ambiente. Assim, o grande desafio das siderúrgicas é encontrar alternativas que reduzam os impactos ambientais associados aos seus processos. Esta busca requer porém, uma análise sistêmica e integrada que considere o produto final em todo seu ciclo de vida. Este estudo tem por finalidade a avaliação do desempenho ambiental da produção de aço líquido para um arranjo tecnológico médio no país. Para tanto, utilizou-se a ferramenta de Análise de Ciclo de Vida (ACV). Embora o diagnóstico tenha sido efetuado sobre todas as etapas de processamento, optou-se por evidenciar etapas que fossem inerentes do processamento do aço líquido. O diagnóstico inicial, então, revelou que as principais etapas responsáveis pelos impactos ambientais inerentes ao processo são: a) produção de energia elétrica do Grid brasileiro, b) a manufatura do aço e c) captação e transporte de água. A partir desta vistoria de etapas inerentes pôde-se propor cenários de melhoria de desempenho ambiental para o processo de produção do aço líquido, a saber: I) Aproveitamento de Gás de Aciaria para produção de Energia Elétrica e II) Instalação de Tecnologia de apagamento a seco do coque. Embora o Cenário III não esteja contemplado nas cargas inerentes de processo, o mesmo foi efetuado a partir de solicitação da empresa: III) Substituição do fornecimento de Minério de Manganês. A técnica de ACV foi novamente aplicada com o intuito de verificar a validade das ações propostas. O estudo concluiu que houve melhorias relevantes no desempenho ambiental principalmente nos modelos CED e USEtox, em todas a categorias de impacto apresentadas (Fósseis Não Renováveis, Nuclear Não Renovável, Biomassa Não Renovável, Biomassa Renovável, Energia decorrente de efeitos naturais, Água Renovável, Toxidade Humana a Câncer, Toxidade Humana Não Câncer e Ecotoxidade Aquática) para os Cenário I e II. Pouco impacto foi observado no modelo ReCiPe Midpoint (H) para o Cenário I e II a não ser pela piora na categoria de impacto de Formação de Oxidantes Fotoquímicos para o Cenário II. Isso aconteceu por um aumento na emissão de monóxido de carbono descrito pela proposição. O Cenário III apresentou melhoria significativa apenas de uma categoria de impacto: Depleção de Metais, devido redução da depleção manganês, explicada pela melhoria de qualidade na troca de fornecedores. / Steel is an input for various uses ranging from construction, to the production of consumer goods. From an environmental perspective the changes that occur in the production chain are highlighted by high consumption of raw materials and energy - in electric and thermal forms - and emissions to the environment. So the great challenge of the steel is to find alternatives that reduce environmental impacts associated with their processes. This search, however, requires a systemic and integrated analysis that considers the final product throughout its life cycle. This study aims to evaluate the environmental performance of the liquid steel production to an average technological arrangement in the country. For this, we used the Life Cycle Analysis Tool (ACV). Although the diagnosis has been made on all processing stages, we chose to highlight steps that were inherent in the liquid steel processing. The initial diagnosis then revealed that the main stages responsible for the environmental impacts inherent in the process are: a) electricity production of the Brazilian Grid, b) the manufacture of steel and c) uptake and transport of water. From this survey inherent steps could be proposed improvement scenarios of environmental performance for the liquid steel production process, as follows: I) Steelmaking Gas Utilization for Production of Electricity and II) Coke Dry Quenching Tecnology. Although Scenario III is not contemplated in the process of inherent charges, the same was made on request from the company: III) Replacing the supply of manganese ore. The LCA technique was applied again in order to verify the validity of the proposed actions. The study concluded there were significant improvements in the environmental performance mainly in CED and USEtox models in all the presented impact categories (Fossils Renewable Not Nuclear Renewable No Biomass Renewable Non Renewable Biomass Energy from natural effects, Renewable Water, Toxicity Human to Cancer, Human Toxicity Ecotoxicity not Cancer and Frashwater Ecotoxity) for Scenario I and II. Little impact was observed in the model ReCiPe Midpoint (H) for Scenario I and II unless the worsening Photochemical Oxidant Formation impact category for Scenario II. This happened by an increase in carbon monoxide emission described by the proposition. Scenario III showed significant improvement only in a depletion impact category metals due reducing manganese depletion, explained by the improvement of quality of switching suppliers.

Neste trabalho estudou-se a viabilidade e sensibilidade do monitoramento em linha, utilizando a espectroscopia NIR, da evolução das concentrações dos monômeros e do polímero, e do tamanho médio das partículas, em processo de copolimerização de acetato de vinila e acrilato de butila em emulsão ao longo das seções de um reator contínuo pulsado de pratos perfurados. Para a elaboração de modelos de calibração NIR destas variáveis foram realizadas reações em um reator tanque agitado de mistura, correlacionando os dados experimentais adquiridos via gravimetria e cromatografia gasosa para a determinação da concentração dos monômeros residuais e a espectroscopia de correlação de fótons para a determinação do tamanho médio das partículas, com os espectros coletados simultaneamente utilizando uma sonda de imersão no modo de transflectância. O modelo de predição NIR foi calibrado utilizando o pacote computacional OPUS próprio do equipamento NIR (FT-NIR IFS 28N) através da ferramenta QUANT baseada em métodos multivariados PLS e PCA. O uso da segunda derivada com 25 pontos de alisamento e da primeira derivada com 17 pontos de alisamento foram escolhidas como melhores pré-tratamentos para as concentrações dos monômeros e o tamanho médio das partículas, respectivamente. A validação dos modelos foi realizada com reações conduzidas no reator continuo pulsado de pratos perfurados inserindo a sonda NIR nas diferentes seções da coluna. Os resultados apresentaram uma concordância satisfatória entre os dados experimentais medidos off line e os resultados preditos pelos modelos de calibração. As predições feitas a partir dos modelos de calibração NIR serviram para a estimativa de outros variáveis importantes no processo de copolimerização, tais como, a conversão global e individual, composição do copolímero e numero de partículas. Estas variáveis estimadas foram também comparadas satisfatoriamente com os valores correspondentes obtidos a partir de dados medidos experimentalmente. Adicionalmente, o monitoramento foi capaz de detectar a ocorrência de alguns distúrbios operacionais, tais como, paradas de alimentação dos reagentes, verificando-se sua sensibilidade de detecção de problemas em tempo real, os resultados reportaram com sucesso os desvios produzidos pela perturbação operacional. Os resultados mostraram que é possível realizar com sucesso o monitoramento em linha, in situ e em tempo real, de diferentes variáveis simultaneamente, no processo de copolimerização em emulsão em um reator continuo com potencial alternativa para uso em ambiente industrial. / This work deals with the study of the viability and sensitivity of the on-line monitoring, using NIR spectroscopy, of monomers and polymer concentration and average particle size during continuous vinyl acetatebutyl acrylate emulsion copolymerization carried out in a novel tubular pulsed sieve plate reactor. For the elaboration of NIR calibration models of these variables, reactions were performed in a stirred tank reactor, and the experimental data of residual monomers concentrations obtained by gravimetry and gas chromatography, and average particle size obtained by photon correlation spectroscopy were correlated with the spectra collected simultaneously in the process using an immersion probe in transflectance mode. The NIR calibration model was obtained by using the built-in computational package OPUS-QUANT in the NIR equipment (FT-NIR IFS 28N) based on PLS and PCA multivariate methods. The use of second derivative with 25- point-smoothing filter and the first derivative with 17-point smoothing filter were chosen as the best pre-treatments for the monomers concentration and the average particle size, respectively. The model validation was tested with reactions carried out in a continuous pulsed sieve plate tubular reactor, in which a NIR probe was inserted into different sections along the column. The results showed a reasonable agreement between experimental data and NIR predicted data. These results were also used to estimate other important variables in the copolymerization, such as the global and individual conversion, the copolymer composition and the number of particles. These estimated variables were also satisfactorily compared with corresponding data estimated from the experimental data. In addition, the NIR monitoring was able to detect some operational disturbances, such as the interruption of reagent feeding, thus showing its sensitivity for successfully detecting process disturbances in real time. The results indicate that NIR spectroscopy is a powerful tool for in-line, in-situ, real-time monitoring of different variables simultaneously during emulsion copolymerization process carried out in a novel continuous reactor, being a potential alternative for use in a real industrial environment.

Este trabalho constitui-se do estudo da cinética e termodinâmica da reação de cura de um sistema bi-epoxi ( Araldit F + anidrido ftálico + trietilamina utilizando a Análise Térmica. através da técnica do DSC. o sistema foi analisado segundo métodos não-isotérmicos com a finalidade de verificar os efeitos da concentração da trietilamina bem como o da velocidade de aquecimento. Os métodos utilizados foram o da regressão multi-linear31, de freeman-carrol de Kissinger 49,50 e de. Osawa51. Os resultados obtidos demonstraram Que a reação de polimerização-reticulação do sistema segue a equação de Arrhenius, indicando um processo aproximadamente de primeira ordem (1. 5 l em relação a amina, e que os valores da energia de ativação sofrem um aumento com a adição da amina ao meio reacional. Comparando-se o estudo!54 realizado anteriormente Araldit F + anidrido succínico + trietilaminal no Laboratório de Instrumentação e Dinâmica Molecular, deste Instituto, e o sistema em estudo ( Araldit F + anidrido ftálico + trietilamina ), verifica- se um comportamento cinético termodinâmico similar com diferenciação nos valores da energia de ativação e no fator pré-exponencial. sem diferenças nos valores da ordem de reação. A presença da amina causa um aumento considerável nos valores da energia de ativação nos dois sistemas. Este aumento da energia de ativação nos leva a considerar a amina como iniciador no processo de polimerização e não como um catalisador como comumente é considerada. / This work includes the Kinetic and Thermodynamical study by Thermal Analvsis, using DSC technics, of the cure reaction: Araldite F + Phtalic Anhydride + Triethylamine. The system was analysed by non-isothermal methods with the purpose to study the effects Df triethylamine concentration. as well the rate Df heating. The theoretical - mathematical treatment used here 31 was according to the multi linear regressl.on 43 Freeman-Carrol, kissinger 49,50 an d Osawa 51 techniques. The results demonstrated that the polymerization network-formation reaction Df the system studied followed the Arrhenius equation, indicating approximately a first order process (1.5) with refference to amine. The values Df the Activation Energy increased with addition of amine to reactional medium. The system studied in this work (Araldite F + Phtalic Anhydride + Triethylamine represents a Kinetic and Thermodynamical behaviour similar to the behaviour of the reaction system (Araldite F + Succinic Anhydride + Triethylamine) studied,4 before. We observed different values of Activation Energy as well as Pre-Exponencial Factor, but same reaction order for the two differents svstems. The amine addition leads to a remarkable increase Df the Activation Energv in the two systems. This increase in Activation Energy permited us to consider the amine as initiator Df the polymer-ization process, but not as catalvst as it is usuallv considerated.

Microalgas são micro-organismos fotossintetizantes que convertem CO2 majoritariamente em lipídios, proteínas e carboidratos. A produção de microalgas é indicada atualmente como alternativa para biomitigação de CO2 e para geração de biocombustíveis, a partir da conversão da biomassa através de processos químicos e biotecnológicos. As vantagens das microalgas estão na sua maior velocidade de crescimento em relação a vegetais oleaginosos superiores e em seu teor lipídico, que para algumas espécies pode chegar a valores maiores que 50%. Apesar do potencial envolvendo as microalgas, muitos desafios ainda precisam ser superados para tornar viável a aplicação desses micro-organismos para fins energéticos. São necessários desenvolvimentos nas mais diversas áreas, abordando os seguintes aspectos: seleção e melhoramento genético de espécies, alcance de maior eficiência fotossintética, desenvolvimento de sistemas de produção e de seu escalonamento, desenvolvimento de sistemas e processos de colheita, extração e processamento, aproveitamento de nutrientes provenientes de resíduos, otimização de condições operacionais, dentre outros. Este trabalho teve por objetivo determinar as melhores condições de crescimento da microalga marinha Nannochloropsis oculata em um fotobiorreator airlift. Os experimentos foram realizados seguindo um delineamento composto central rotacional com temperatura, (19 a 29 °C), concentração de nitrato no meio de cultivo (f/2) (25 a 125 mg.l-1) e intensidade luminosa (3636 a 10364 lux) como variáveis de estudo. Uma planta laboratorial com 12 fotobiorreatores foi construída, permitindo realizar os experimentos do referido planejamento em dois blocos. As variáveis de resposta estudadas e os respectivos melhores resultados experimentais obtidos foram de 482,7 mg.l-1 para a máxima concentração de biomassa, nas condições de 21 °C, 105 mg.l-1 de NaNO3 e 9000 lux, taxa instantânea de crescimento no período exponencial de 0,5624 d-1, nas condições de 24 °C, 75 mg.l-1 de NaNO3 e 7000 lux e percentual de lipídios em biomassa liofilizada de 30,36%, nas condições de 21 °C, 45 mg.l-1 de NaNO3 e 5000 lux. / Microalgae are photosynthetic microorganisms that convert CO2 mainly into lipids, proteins and carbohydrates. Microalgae production is currently pointed out as an alternative for CO2 biomitigation and generation of renewable biofuels, from biomass conversion by chemical and biotechnological processes. Microalgae advantages are fastest growth comparing with oil crops and their higher lipid content, which for some species can reach values above 50%. Despite the potential involving microalgae, many challenges remain to be overcome to make feasible the application of these microorganisms for energy purposes. We need to develop several areas, addressing the following issues: selection and genetic improvement of species, reaching higher photosynthetic efficiency, development of production systems and their scale up, development of systems and procedures for harvest, extraction and processing, use of nutrients from flue gases and wastewater, optimization of operating conditions, etc. This study aimed to determine the best conditions for growth of the marine microalgae Nannochloropsis oculata in airlift phootobioreactor. Experiments were carried out following a central composite design of the following variables: temperature (19 to 29 ° C), nitrate concentration in the culture medium (f/2) (25 to 125 mg.l-1) and irradiance (3636 to 10364 lux). A laboratory plant was built with 12 photobioreactors, allowing perform the central composite design in two blocks. The response variables studied and the best experimental results obtained were 482,7 mg.l-1 for maximum biomass concentration under conditions of 21 °C, NaNO3 concentration 105 mg.l-1 and 9000 lux, instantaneous rate of increase in exponential period equal to 0.5624 d-1 under the conditions of 24 °C, NaNO3 concentration 75 mg.l-1 and 7000 lux and percentual lipid content in lyophilized biomass of 30.36% under the conditions of 21 °C, NaNO3 concentration 45 mg.l-1 and 5000 lux.

Controladores PID são largamente utilizados no controle de processos industriais, tanto em sistemas monovariáveis como em sistemas multivariáveis. No entanto, muitos dos controladores encontrados na indústria são mal sintonizados. Um dos métodos mais simples de sintonia de controladores PID consiste em identificar algumas grandezas, as quais se relacionam com características do processo a controlar, e em seguida aplicar fórmulas para os parâmetros dos controladores baseadas nestas grandezas. Estas grandezas são o ganho e o período críticos do processo, os quais se relacionam diretamente com o limite de estabilidade do sistema. Uma característica bastante interessante deste método é que o mesmo pode facilmente ser implementado por um controle auto-ajustável. Por este fato, métodos de auto-ajuste destes controladores têm sido bastante utilizados em sistemas monovariáveis, através do uso do método do relé como procedimento de obtenção das grandezas críticas, necessárias à sintonia dos controladores. O método do relé consiste em aplicar um controle bang-bang em malha fechada com o processo do qual se quer identificar as grandezas críticas. Este procedimento, dentro de certas condições, provoca uma oscilação sustentada na saída do processo, da qual as grandezas críticas são obtidas. Tendo como objetivo o auto-ajuste de controladores PID em sistemas multivariáveis, o método do relé também pode ser utilizado para obtenção das grandezas críticas, devidamente adequado de maneira a obter as grandezas críticas multivariáveis do processo. Diferentes procedimentos de ensaios com relés podem ser aplicados em sistemas multivariáveis, porém somente um destes procedimentos é capaz de identificar as grandezas críticas multivariáveis do processo diretamente: o ensaio descentralizado com relés. Mesmo assim, a sintonia proposta na literatura é baseada nas fórmulas monovariáveis de Ziegler-Nichols e afins, mostrando-se, muitas vezes, inadequada. Desta forma, este trabalho tem o objetivo de apresentar um método de ajuste multivariável para controladores PID descentralizados, baseado nas grandezas críticas do processo. Este método estende o método do ponto crítico para sistemas monovariáveis aos sistemas multivariáveis, através da análise multivariável do problema. A análise do método do ponto crítico para sistemas monovariáveis mostra que um controlador PI ou PID sintonizado pelas fórmulas baseadas nas grandezas críticas do processo sempre irá deslocar o ponto crítico do processo para um outro ponto no plano complexo, determinado pelas fórmulas utilizadas. Da mesma forma, o método de sintonia proposto neste trabalho desloca o ponto crítico do processo para outro ponto no plano complexo, escolhido a priori, alterando a freqüência crítica do sistema. / PID controllers are widely used in process control, in singlevariable systems as well as in multivariable ones. Yet, many of the controllers found in industry are poorly tuned. One of the simplest tuning method of PID controllers consists in identifying some values which are related to the process characteristics, and simply apply some formulae based on these quantities to determine the parameters of the controllers. Theses quantities are the ultimate gain and the ultimate period of the process, which are directly related to the system stability limit. A very interesting characteristic of this method is that it is easily implemented by an auto-tuning control. Thus, auto-tuning methods of this kind of controllers have been largely used in singlevariable systems, using the relay feedback experiment in order to obtain the ultimate quantities, which are needed to tune the controllers. The relay feedback experiment consists in applying a bang-bang control to the process from which the ultimate quantities are to be identified. This procedure, under some conditions, provides a sustained oscillation in the process’ output, from which the ultimate quantities are obtained. Aiming at auto-tuning of PID controllers in multivariable systems, the relay feedback experiment can also be used in order to get the ultimate quantities. Different relay feedback procedures can be applied to multivariable processes, but only one of these can identify the real multivariable ultimate quantities, formally considering the multivariable nature of the process: the decentralized relay feedback (DRF). However, the tuning of the controllers proposed in the literature is based on Ziegler-Nichols like formulae, what seems to be, many times, inappropriate. This work presents a multivariable tuning method of decentralized PID controllers, based on the process’ ultimate quantities. This method extends the ultimate point method used in SISO systems to multivariable ones, through multivariable analysis of the problem. The analysis of the ultimate point method used in singlevariable systems shows that a PI or PID controller tuned through formulae based on the process’ ultimate quantities will always dislocate the ultimate point to another point in the complex plane, determined by the used formulae. The tuning method proposed in this work dislocates the process’ ultimate point of a multivariable process to another point in the complex plane, chosen a priori, modifying the system’s ultimate frequency.