Estudo do processo de cristalização de açúcar : modelagem e estratégias de controle.

AUTOR(ES)
DATA DE PUBLICAÇÃO

2007

RESUMO

A cana-de-açúcar pode ser considerada uma das principais culturas do estado de São Paulo, devido à sua contribuição para o valor bruto da produção agrícola e também para a ocupação da área de plantio. Dados recentes informam que o parque sucroalcooleiro nacional é formado por 304 indústrias em atividade e mais 40 novas indústrias em fase de implantação. A expansão do setor e o interesse crescente do mesmo por novas tecnologias são fatores que contribuem para o desenvolvimento e o estudo de processos relacionados com a produção de açúcar e álcool dentro das universidades. Este trabalho faz um estudo sobre a principal etapa do processo de produção de açúcar, a etapa de cristalização, na busca do entendimento das deficiências relacionadas à operação do equipamento onde se dá a mesma, o cristalizador (ou cozedor a vácuo), e também na busca de estratégias de controle mais eficazes. Um modelo dinâmico de cristalizador industrial batelada foi concebido usando a abordagem clássica de balanço de massa. Os resultados da simulação do modelo em malha aberta foram comparados com dados reais retirados do sistema de supervisão e com análises laboratoriais de amostras, ambas as informações obtidas em uma indústria do interior do estado de São Paulo, a Usina Barra Grande. O modelo era formado por um sistema não-linear de equações algébrico-diferenciais. O balanço de massa adotado, apesar de utilizar hipóteses severas, conseguiu gerar boas predições para as variáveis de estado do equipamento. A análise dos dados da indústria indicou que a estabilidade operacional estava sendo prejudicada pelas rotinas de controle automático do cristalizador. Além do modelo, desenvolveu-se também um programa de controle que possibilitou, inicialmente, simulações do modelo dinâmico em malha fechada e ajustes iniciais nas novas estratégias de controle. Depois, o programa de controle teve seu desempenho testado em tempo real de operação, substituindo parte dos controles existentes no controlador lógico-programável do equipamento. O programa de controle foi codificado no aplicativo VISUAL BASIC e consistiu de dois modos de controle: modo proporcional-integral (PI) e modo fuzzy. O acompanhamento da etapa de cristalização foi feito pela interface gráfica do programa, onde as principais informações do processo estavam visualmente disponíveis. As informações eram armazenadas ao longo da etapa e, ao final, eram salvas num arquivo texto para permitir análise posterior. O algoritmo fuzzy foi criado no MATLAB e compilado em forma de biblioteca de ligação dinâmica, o que possibilitou seu acesso pelo programa de controle. Os testes com o programa de controle foram realizados em dois períodos. Os testes do primeiro período foram feitos com o modo de controle proporcional-integral e os testes do segundo período foram feitos com o modo de controle fuzzy. Ambos os modos do programa de controle apresentaram resultados bastante satisfatórios. Houve encurtamento dos tempos de ciclo, redução da oscilação da variável manipulada e diminuição do erro entre a principal variável controlada e seu setpoint, quando os resultados dos testes são comparados com dados do controle atual.

ASSUNTO(S)

simulação dinâmica fuzzy logic automação controle de processo cristalização engenharia quimica

ACESSO AO ARTIGO

Documentos Relacionados