Orientador: Ana Maria Frattini Fileti

Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química

Resumo: Na maioria das indústrias químicas se faz necessário a refrigeração de equipamentos, produtos, processos, ambientes, etc. A grande desvantagem dos sistemas de refrigeração empregados nesses processos está no gasto energético envolvido, que pode representar 70% do gasto total de uma planta....

Resumo: Na maioria das indústrias químicas se faz necessário a refrigeração de equipamentos, produtos, processos, ambientes, etc. A grande desvantagem dos sistemas de refrigeração empregados nesses processos está no gasto energético envolvido, que pode representar 70% do gasto total de uma planta. Visando minimizar esses gastos, exaustivos trabalhos de pesquisa vem sendo desenvolvidos neste campo. No Laboratório de Controle e Automação de Processos da Faculdade de Engenharia Química da Unicamp, há um protótipo de um chiller utilizado em pesquisas de técnicas de modelagem e controle visando reduzir o gasto energético empregado nos sistemas de refrigeração. Com o intuito de facilitar estes estudos, este trabalho desenvolveu um modelo a partir dos simuladores comerciais ASPEN PLUS'MARCA REGISTRADA' e ASPEN DYNAMICS'MARCA REGISTRADA' capaz de representar o protótipo experimental citado. Para validação do modelo, foram utilizados dados obtidos da própria planta experimental, em diferentes condições de processo, garantindo a funcionalidade do modelo para situações diversas de funcionamento do equipamento. Uma vez validado, o modelo desenvolvido foi utilizado no estudo dinâmico do processo de refrigeração. Também foram verificadas estratégias de controle clássico e sua aplicabilidade nos sistema em questão. Está presente no trabalho o detalhamento das variáveis e parâmetros que foram utilizados na configuração, no ASPEN PLUS'MARCA REGISTRADA', dos blocos representativos dos equipamentos. Todas as formas de controle PID sugeridas se adaptaram bem ao processo, mas apenas no ponto de operação para qual o controle foi sintonizado, ou seja, para cada ponto de operação, uma nova sintonia deve ser realizada

Abstract: Refrigeration systems are required in most chemical industries in order to maintain the temperature in process equipments, production line, air-conditioned environments or rooms, etc. The main drawback of the refrigeration systems is the great expense of energy, which can represent up to...

Abstract: Refrigeration systems are required in most chemical industries in order to maintain the temperature in process equipments, production line, air-conditioned environments or rooms, etc. The main drawback of the refrigeration systems is the great expense of energy, which can represent up to 70% of the energy expenditure of the global plant. Aiming to minimize these costs, several scientific works have been developed in this field. In the Automation and Process Control Laboratory at FEQ/UNICAMP, there is a chiller prototype used in technical research on modeling and control strategies to save energy in refrigeration systems. In order to facilitate these studies, in this work it was developed a model, based on commercial simulators such as ASPEN PLUS 'TRADE MARK' and ASPEN DYNAMICS'TRADE MARK', capable of representing the experimental prototype. To validate the model, data obtained from the experimental plant, under different process conditions was used, ensuring the functionality of the model for different operating conditions. After validated, the model was used to the dynamic cooling process study. Classical control strategies were applied and their applicability in the cooling system was analyzed. This work contains details on the configuration of variables and parameters used in the equipment simulation blocks from ASPEN PLUS'TRADE MARK'. All proposed strategies of PID control showed to be well adapted to the process, but only at the operating point for which control was tuned. To summarize, for each operating point a new controller tuning must be carried out