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http://www.repositorio.ufal.br/jspui/handle/123456789/14466
Registro completo de metadados
Campo DC | Valor | Idioma |
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dc.contributor.advisor1 | Tavares Neto, Júlio Inácio Holanda | - |
dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/4287246487119988 | pt_BR |
dc.contributor.advisor-co1 | Soletti, João Inácio | - |
dc.contributor.advisor-co1Lattes | http://lattes.cnpq.br/9033957482568348 | pt_BR |
dc.contributor.referee1 | Carvalho, Frede de Oliveira | - |
dc.contributor.referee1Lattes | http://lattes.cnpq.br/8611799985963528 | pt_BR |
dc.contributor.referee2 | Brandão, Rodolfo Junqueira | - |
dc.contributor.referee2Lattes | http://lattes.cnpq.br/6769143841803138 | pt_BR |
dc.creator | Bezerra, Rafael da Silva | - |
dc.creator.Lattes | http://lattes.cnpq.br/0817826103768270 | pt_BR |
dc.date.accessioned | 2024-10-07T14:36:17Z | - |
dc.date.available | 2024-10-04 | - |
dc.date.available | 2024-10-07T14:36:17Z | - |
dc.date.issued | 2024-03-13 | - |
dc.identifier.citation | BEZERRA, Rafael da Silva. Desenvolvimento e avaliação do desempenho de um sistema de controle em cascata através de modelo empírico relacionando temperatura de topo e vazão de vapor em uma torre de stripper. 2024. 67 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Química) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal de Alagoas, Maceió, 2024. | pt_BR |
dc.identifier.uri | http://www.repositorio.ufal.br/jspui/handle/123456789/14466 | - |
dc.description.abstract | The chlor-alkali industry plays a significant role in society, with its production process involving the electrolysis reaction of saline solution (raw material) converted into three main products: gaseous chlorine, caustic soda, and gaseous hydrogen. Regarding the first component, various purification processes exist, with cooling being the initial step. In this stage, gaseous chlorine undergoes heat exchange in heat exchangers to cool down after the electrolytic reaction. During thermal exchange with the refrigerant liquid, water impurities in the gaseous chlorine are condensed, but portions of chlorine remain entrained in this liquid in a gaseous form. This solution cannot be discarded into the effluent system and must be treated in a chlorine desorption tower or stripper, utilizing saturated vapor, for instance. Maintaining process conditions within specified ranges is essential to ensure project operability and chemical process safety. Therefore, the objective was to propose a cascade control strategy for the column, focusing on the relationship, transfer function, between the column's top temperature (process variable) and vapor flow rate (manipulated variable). To determine the process transfer function, the system was initially modeled and simulated using the commercial Aspen Plus simulator. With the converged system, disturbances were applied to the vapor flow rate in open loop in Aspen Dynamics to observe and collect data on the stripper's top temperature. The data generated during the transient regime were used to identify the transfer function through the MATLAB system identification tool. Subsequently, a cascade control was proposed in the MATLAB Simulink environment, along with controller tuning using the trial-and-error method, Ziegler-Nichols, and Cohen-Coon. Regarding the results, the behavior of the top temperature exhibited dead time and a significant time to stabilize at a new steady-state value. The transfer function obtained for this method was a second-order model with poles in the complex axis, a gain of X, a time constant of Y, and a dead time. When tuning the flow controller, the best method for PID controller parameters was trial and error with IAE 114.1 and ITAE 10310. It was observed that for the flow controller, the Ziegler-Nichols and Cohen-Coon methodologies did not eliminate the steady- state error (offset), given the high proportional gain obtained by these methods from the reaction curve. For cascade-configured controllers, quick responses were achieved compared to a purely feedback loop, effectively handling disturbances in both the inner and outer loops, returning to the steady-state value set by the reference. Therefore, cascade control proved advantageous in quickly addressing disturbances compared to a simple PID control. | pt_BR |
dc.language | por | pt_BR |
dc.publisher | Universidade Federal de Alagoas | pt_BR |
dc.publisher.country | Brasil | pt_BR |
dc.publisher.department | Curso de Engenharia Química- Bacharelado | pt_BR |
dc.publisher.initials | UFAL | pt_BR |
dc.rights | Acesso Aberto | pt_BR |
dc.subject | Cloro- indústria | pt_BR |
dc.subject | Algoritmo PID | pt_BR |
dc.subject | Controlador PID | pt_BR |
dc.subject | Identificação de sistemas | pt_BR |
dc.subject | Indústria cloro alcalis | pt_BR |
dc.subject | Dessorção | pt_BR |
dc.subject | Identificação de sistemas | pt_BR |
dc.subject | Algoritmo PID | pt_BR |
dc.subject | Sintonia de controladores | pt_BR |
dc.subject | Chlor-alkali industry | pt_BR |
dc.subject | Desorption | pt_BR |
dc.subject | System identification | pt_BR |
dc.subject | PID algorithm | pt_BR |
dc.subject | Controller tuning | pt_BR |
dc.subject.cnpq | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA | pt_BR |
dc.title | Desenvolvimento e avaliação do desempenho de um sistema de controle em cascata através de modelo empírico relacionando temperatura de topo e vazão de vapor em uma torre de stripper | pt_BR |
dc.type | Trabalho de Conclusão de Curso | pt_BR |
dc.description.resumo | A indústria de cloro-álcalis tem um papel relevante para a sociedade. Seu processo produtivo ocorre através da reação em eletrólise da solução salina (matéria-prima) que é convertida em três produtos principais: cloro gasoso, soda cáustica e hidrogênio gasoso. Com relação ao primeiro componente, existem diversos processos de purificação, sendo o resfriamento o primeiro. Nesta etapa, o cloro gasoso passa por trocadores de calor para ser resfriado ao sair da reação eletrolítica; ao ocorrer a troca térmica com o líquido refrigerante, a água presente como impureza no cloro gasoso é condensada, entretanto partes de cloro ficam retidas neste líquido na forma gasosa. Esta solução não pode ser descartada no sistema de efluentes devendo ser tratada em uma torre de dessorção, ou stripper, de cloro que se utiliza de vapor saturado, por exemplo. Manter condições de processo dentro de faixas de processo é essencial para garantir a operacionalidade de projeto e a segurança do processo químico. Logo, o objetivo foi propor uma estratégia de controle em cascata para a coluna concentrando-se na relação, função de transferência, entre a temperatura de topo da coluna (variável de processo) e a vazão de vapor (variável manipulada). Para determinar a função de transferência do processo, primeiramente o sistema foi modelado e simulado através do simulador comercial Aspen Plus. Com o sistema convergido, foram aplicados distúrbios na vazão de vapor em malha aberta no Aspen Dynamics para observar e coletar os dados da temperatura de topo do stripper. Os dados gerados no regime transiente foram usados para identificar a função de transferência através da ferramenta do MATLAB system identification; logo, foi proposto um controle em cascata no ambiente do MATLAB simulink, além da sintonia dos controladores pelo método de tentativa e erro, Ziegler-Nichols e de Cohen-Coon. Com relação aos resultados, o comportamento da temperatura de topo apresentou tempo morto e um elevado tempo para estabilizar em um novo valor estacionário. A função de transferência obtida para este método foi um modelo de segunda ordem com polos no eixo complexo, com um ganho de X. com uma constante de tempo de Y e com um tempo morto de. Ao sintonizar o controlador de vazão, o melhor método para os parâmetros do controlador PID foi o de tentativa e erro com IAE 114,1 e com ITAE10310; foi observado que, para o controlador de vazão, a metodologia de Ziegler-Nichols e de Cohen-Coon não removeram completamento o erro estacionário (offset), dado o grande ganho proporcional obtido por estes métodos. através da curva de reação. Para os controladores configurados em cascata, obteve-se respostas rápidas quando comparado a malha puramente realimentação, além de atender aos distúrbios na malha interna e na malha externa retornando ao valor estacionário estabelecido pela referência. Logo, o controle em cascata foi vantajoso por abarcar de forma rápida os distúrbios quando comparado a um controle com PID simples. | pt_BR |
Aparece nas coleções: | Trabalhos de Conclusão de Curso (TCC) - Bacharelado - ENGENHARIA QUÍMICA - CTEC |
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