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Previous issue date: 2015-03-31 / Universidade Federal de Sao Carlos / The direct control of the product moisture content in dryers would be more interesting. However, as it happens with other processes, it is a concentration control, which is commonly dependent on slow or expensive procedures for industrial purposes. One way to reduce these costs is by using other sensors, whose response is faster, which have a lower cost and which can supply the required information for a physical-mathematical model which represents the process. In this context, the aim of this work was to use a virtual sensor for the online measurement of the moisture of the powder produced on a spouted bed used for drying of pastes. In order to do so, firstly water evaporation and whole milk drying experiments were carried out, for the determination of the dynamic behavior of the analyzed drying process. Afterwards, a hybrid CST/neural model was satisfactorily fit to experimental data for posterior use as a part of the virtual sensor. The sensor was able to estimate the powder moisture content, even when the dryer was submitted to open-loop disturbances. The virtual sensor was then used as a part of a simulated inferential controller for the powder moisture content. A classic PI controller was used. The controlled variable was the powder moisture content (inferred by the hybrid neural model) and the manipulated variables were those related to heat transfer. Two similar situations were simulated: one which uses the air inlet temperature as the manipulated variable and other which uses the heating rate as the manipulated variable, the latter being the manipulated variable in the real dryer. In these simulations, the dryer was submitted to simulated set point tracking (servo controller) and disturbance rejection (regulatory controller). Both simulations resulted on good closed-loop performances, without offsets, overshoots or oscillations, attaining to the set point condition within a short time interval. / Do ponto de vista do controle do processo, seria mais interessante controlar diretamente a umidade do produto seco em processos de secagem. Entretanto, trata-se de um controle de concentração, que comumente depende de procedimentos lentos ou de alto custo. Uma forma de reduzir estes custos é utilizar outros sensores, cuja resposta seja mais rápida, que tenham menor custo e que possam fornecer informações necessárias a um modelo físicomatemático que represente o processo. Neste sentido, objetivou-se neste trabalho o uso de um sensor virtual para a medição online da umidade do pó produzido em um leito de jorro utilizado para a secagem de pastas. Para o cumprimento deste objetivo, primeiramente foram feitos experimentos de evaporação de água e de secagem de leite bovino integral em malha aberta, para que se determinasse o comportamento dinâmico do processo de secagem analisado. Posteriormente, foi satisfatoriamente ajustado um modelo híbrido CST/neural para a secagem de leite bovino integral, para ser utilizado como parte do sensor virtual. O sensor foi capaz de estimar a umidade do pó produzido pelo secador, mesmo quando este foi submetido a diferentes perturbações em malha aberta. Utilizou-se então o sensor como parte de um controlador inferencial simulado da umidade do pó. Foi utilizado um controle PI clássico, que utiliza a umidade do pó (inferida pelo modelo híbrido neural) como variável controlada e, como variáveis manipuladas, aquelas relacionadas à transferência de calor. Foram simuladas duas situações similares de controle: uma que utiliza a temperatura do ar na entrada do secador como variável manipulada e outra que utiliza a potência dissipada no aquecedor do ar como variável manipulada; sendo que esta corresponde à variável manipulada no equipamento real. Nestas simulações, o secador foi submetido a mudanças simuladas de ponto operacional (controle servo) e a perturbações sobre variáveis de processo (regulatório). Ambas as simulações resultaram em uma boa resposta em malha fechada, sem a formação de desvio permanente, sobre-elevações ou oscilações, atingindo o novo regime permanente em um intervalo de tempo relativamente curto.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/3968 |
| Date | 31 March 2015 |
| Creators | Vieira, Gustavo Nakamura Alves |
| Contributors | Freire, José Teixeira |
| Publisher | Universidade Federal de São Carlos, Programa de Pós-graduação em Engenharia Química, UFSCar, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSCAR, instname:Universidade Federal de São Carlos, instacron:UFSCAR |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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