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Previous issue date: 2010-12-22 / Este trabalho foi motivado a partir da experiência do autor, enquanto engenheiro de automação de uma indústria de transporte de petróleo e derivados, atuando na melhoria do controle de temperatura de óleo pesado de um trocador de calor do tipo casco e tubos. Associados aos problemas inerentes dos sistemas térmicos industriais como a inércia, resistências e capacitâncias térmicas, tempo morto e histereses, encontram-se também as limitações devido ao subdimensionamento ou superdimensionamento destas plantas. Portanto, controladores clássicos monovariáveis são pouco eficazes na regulação de e diminuição da variabilidade de teperatura de óleo, podendo assumir valores de até ± 60 ºC em torno do setpoint.
Neste trabalho são investigadas estratégias para o controle de temperatura aplicado ao trocador de calor na realização da tarefa de regular a temperatura de saída de óleo sob variações de carga (vazão de óleo e alimentação de vapor). Primordialmente, são levantadas informações sobre os mecanismos termodinâmicos que regem o funcionamento do trocador. Em seguida, é proposta uma modelagem baseada em parâmetros físicos, como, dimensões, vazões de entrada e saída de óleo e vapor e massa de aço do casco e tubos. São apresentados e comparados resultados da modelagem proposta com dados reais de um trocador.
A principal contribuição do estudo foi a proposição de uma associação de estratégias de controle para regular a energia consumida pelo trocador, baseada na realimentação de fluxos de vapor e de entrada de óleo. As informações de vazão, pressão e temperatura foram unificadas na variável energia e associada a técnicas de controle PID feedback, feedforward e preditor de Smith. O arranjo foi capaz de compensar variações de cargas tanto da vazão óleo como da linha de vapor, reduzindo a variabilidade para ± 10 ºC.
O método de controle de energia e associações de estratégias foi confrontado com o método clássico PID feedback monovariável, que além de diminuir o desgaste do atuador foi capaz diminuir o desperdício de energia em até 69% . Ao final do trabalho, são apresentados resultados da simulação do controlador proposto sobre a modelagem e arranjo de instrumentação para aplicação do método abordado.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:dspace2.ufes.br:10/4084 |
| Date | 22 December 2010 |
| Creators | FIORILLO, D. A. |
| Contributors | Marcelo Lucas Pereira Machado, MATTEDI, A., DENTI FILHO, J. |
| Publisher | Universidade Federal do Espírito Santo, Mestrado em Engenharia Elétrica, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, UFES, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | text |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFES, instname:Universidade Federal do Espírito Santo, instacron:UFES |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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