Alcoxpert : system specialist for simulation and projects of industrias units of alcohol. / Alcoxpert : sistema especialista para simulação e projeto de unidades industriais de alcool.

AUTOR(ES)
DATA DE PUBLICAÇÃO

1999

RESUMO

Sistema Especialista é o nome dado a um aplicativo de computador que tem como objetivo suprir a necessidade de especialistas humanos em determinadas áreas de conhecimento, simulando o raciocínio do homem e visando dar soluções a problemas bem específicos utilizando, para isto, o conhecimento teórico e prático que é adquirido a partir de dados científicos (literatura, pesquisadores, etc.) e da experiência prática (projetistas, operadores, etc.). Neste trabalho, coletou-se dados práticos e de projetos junto à especialistas da indústria alcooleira, formando uma ampla base de conhecimento na qual fazem parte também modelos matemáticos que simulam o processo. O conjunto dos dados práticos e dos modelos matemáticos produziu um protótipo de um Sistema Especialista, designado por Alcoxpert, que foi idealizado com o objetivo de servir como instrumento de avaliação das condições de operação de unidades existentes e para o projeto e dimensionamento de novas unidades no setor alcooleiro. O sistema pode avaliar as condições de operação de unidades através de simulação e foi desenvolvido utilizando o shell "SMART ELEMENTS" da Neuron Data. Sua base de conhecimentos é estruturada através de regras. Foram desenvolvidas três bases de conhecimento que abordam três unidades de uma usina alcooleira: moagem, fermentação e destilação. O sistema na unidade de moagem simula a extração do tandem de moenda que pode ser de quatro ou seis temos. Através de dados experimentais, calculou-se os coeficientes de embebição e reabsorção, como também através de ajuste foi obtida uma equação para cálculo destes coeficientes. Para utilizar o sistema, são necessários alguns dados de entrada como: número de temo de moendas,valores dos coeficientes de reabsorção, preenchimento e embebição, densidade do caldo no bagaço, brix do bagaço, brix de embebição e fibra nos respectivos temos, brix, fibra e peso da cana. O resultado de uma consulta a esta unidade é o perfil de fibrado bagaço,brixdo caldo,brix do bagaço,umidade e extração em cada moenda, nível e brix de embebição em cada temo e a extração global do processo. Na unidade de fermentação, o algoritmo que simula o processo foi desenvolvido a partir de balanço de massa e energia, equações cinéticas que representam o processo de fermentação pela Saccharomyces cerevisiae. Alguns dados de entrada devem ser fornecidos pelo usuário para a utilização do sistema tais como o tipo de mosto, número de cubas, tempo de tratamento do fermento e vazão de alimentação do caldo. A resposta obtida é o perfil de concentração de substrato, produto, células, volume do reator e área de troca térmica dos trocadores de calor, produtividade do processo e volume de cuba de tratamento ácido. Na unidade de destilação procurou-se adaptar os projetos existentes que utilizam a destilação azeotrópica e o benzeno como solvente para o processo de destilação extrativa utilizando o etilenoglicol como solvente. Do projeto, foram mantidos o número de colunas, número de pratos, temperatura de alimentação, concentração de alimentação, especificação do álcool final. A coluna de destilação extrativa é estável e o solvente etilenoglicol não é cancerigeno, nem tóxico. O sistema permite ao usuário escolher entre produção de álcool anidro ou hidratado. Foi construído um banco de dados da unidade utilizando o simulador Hysim. Foi feito um estudo da razão da vazão de solvente/alimentação e da temperatura de alimentação do etilenoglicol a fim de diminuir o consumo de energia na unidade. Em uma consulta ao sistema para a unidade de destilação, são necessários alguns dados de entrada: concentração de etanol no vinho delevedurado, temperatura de entrada do vinho delevedurado na coluna e temperatura de alimentação de etilenoglicol. O sistema apresenta como resposta o perfil de temperatura, consumo de energia e reciclo em cada coluna e apresenta os melhores pratos de alimentação. Foram feitas consultas a especialistas e à literatura do setor, as informações coletadas estão disponíveis ao usuário nas telas de ajuda ("Help") que contém também figuras obtidas de simulações. Estas informações auxiliam na compreensão de parâmetros do processo e da unidade, indicando também o comportamento de parâmetros frente a alterações em condições do processo. Em alguns casos, o sistema indica e aconselha a melhor opção de escolha com base nas simulações e no conhecimento prático adquirido. As bases de conhecimento foram desenvolvidas para serem independentes entre si, isto dá uma maior flexibilidade ao sistema. O sistema desenvolvido mostrou ser uma eficiente ferramenta na simulação destas unidades e podem auxiliar no gerenciamento destas, bem como ajudar no desenvolvimento de novos projetos. Os desvios entre o previsto pelo sistema e a prática foram mínimos. O consumo de energia para produção de álcool anidro pelo novo processo é da mesma ordem de grandeza do processo de destilação azeotrópica.

ASSUNTO(S)

metodos de simulação alcool - industria methods of simulation destilação sistemas especialistas (computação) destillation alcohol - industry system specialist (computer science) fermentação fermentation

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