[7] apresentação finalv2
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8/18/2019 [7] Apresentação finalV2
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Modelagem e simulação deplanta termosolar integracoluna de destilação alcoóli
Adriano Silva Martins Brand
Orientador: Prof. Dr. Marcus
da Costa !
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Descrição do projeto
Desenvolver um ambiente para simde uma planta solar de geração de integrada a uma coluna de destilaetanol construída em um software co
de simulação de processos químicos.
"#$"%$%&"' Modelagem e simulação de uma planta termintegrada a coluna de destilação alcoólic
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Motivação• Desenvolvimento sustentável;
• !ci"ncia energ#tica;
• studos de processos relevantes pa
ind$stria;• studos de controle.
"#$"%$%&"' Modelagem e simulação de uma planta termintegrada a coluna de destilação alcoólic
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Metodologia• studo do %spen &'('();
•
studo do processo de destilação alco*lica• +mplementação da coluna de destilação no
&'('();
• studo da planta termosolar;
•
+mplementação da planta termosolar no M• studo da comunicação entre Matlab) e &
• +mplementação do ambiente de simulaçãointegrado.
"#$"%$%&"' Modelagem e simulação de uma planta termintegrada a coluna de destilação alcoólic
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Destilação alco*lica• Mais utiliado processo de separação na ind$
• -rande consumo energ#tico;
• +nteraçes entre variáveis;
• Destilação alco*lica envolve ae*tropos – Di!culdade na separação;
• /ão linearidades – %trasos de transporte; – 0ar1metros variáveis no tempo;
– /$mero elevado de perturbaçes;
• +mplementado no %spen &'('().
"#$"%$%&"' Modelagem e simulação de uma planta termintegrada a coluna de destilação alcoólic
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Destilação alco*lica• %spen &'('()
– (oftware muito utiliado na ind$stria;
– (imulaçes estáticas• De!nição das correntes materiais e de energ
• speci!cação dos equipamentos;
• 2ase para as simulaçes din1micas;
– (imulaçes din1micas• De!nição do sistema de controle;
• %tenção para a converg"ncia dos modelos.
"#$"%$%&"' Modelagem e simulação de uma planta termintegrada a coluna de destilação alcoólic
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est aç o a co ca 3 spen&'('()
"#$"%$%&"' Modelagem e simulação de uma planta termintegrada a coluna de destilação alcoólic
4ídeo 5. +lustração da m&'('(
t
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est aç o a co ca 3 spen&'('()
"#$"%$%&"' Modelagem e simulação de uma planta termintegrada a coluna de destilação alcoólic
6igura 5. 7emplo de ca
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Destilação alco*lica
"#$"%$%&"' Modelagem e simulação de uma planta termintegrada a coluna de destilação alcoólic
6igura 8. 6lu7ograma dacoluna.
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Destilação alco*lica
"#$"%$%&"' Modelagem e simulação de uma planta termintegrada a coluna de destilação alcoólic
-tem speci/cação0ipo do prato (ieve9prato perfurado simples:Dimens1es dos Pratos spaço entre pratos 5< cm
Di1metro =>,5 cm
%ltura do anteparo 9weir: ? cm
@omprimento do anteparo
9weir: 5> cm23mero de pratos 5?Prato de alimentação A0ipo de condensador BotalPressão no condensador 58< C0a4ueda de pressão no
condensador
> C0a
5a6ão de re7u8o Concentração da
alimentação
>,
9a6ão volumtrica de
alimentação
>,A mEFG
9a6ão volumtrica de
destilado
?, H@ Babela 5. 0ar1metros dacoluna.
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Destilação alco*lica
• (istema de controle
"#$"%$%&"' Modelagem e simulação de uma planta termintegrada a coluna de destilação alcoólic
0ag Sinal speci/caçã
;-
C
"&
&
04 6ração molar d
destilado
M4 4aão de reIu7o
%ção Jeversa0ar1metro 4alor
(et3point >,K8 H-L
p >,K NFH-L
Oi >,P min
Od > min
0ag (inal speci!cação
=-
C
"&
&
04 /ível do conden
M4 4aão descarga%ção Direta
0ar1metro 4alor
(et3point N
p 8= NFN
Oi >,A58 min
Od > min Babela 8controlad
6igura ?. DetalGe doIu7ograma
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Destilação alco*lica
"#$"%$%&"' Modelagem e simulação de uma planta termintegrada a coluna de destilação alcoólic
6igura A. (in*tico da simulaçno &'('(
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Destilação alco*lica 3 Bestes
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6igura
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Destilação alco*lica 3 Bestes
"#$"%$%&"'
Modelagem e simulação de uma planta termintegrada a coluna de destilação alcoólic
6igura P. Beste 8 Q Jesposta nasvaes
6igura . Bestcontrole
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Destilação alco*lica 3 Bestes
"#$"%$%&"'
Modelagem e simulação de uma planta termintegrada a coluna de destilação alcoólic
6igura K. Beste ? Q Jesposta nasvaes
6igura 5>. Bestcontrole
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0lanta termosolar• nergia renovável e limpa;
•
Desa!o para controle – ntradas não manipuláveis 9Dist$rbios:
• +rradiação solar;
• Bemperatura ambiente;
– Dist$rbios• @lima;
– %trasos de transporte;
• +mplementado no Matlab (imulinC)"#$"%$%&"'
Modelagem e simulação de uma planta termintegrada a coluna de destilação alcoólic
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0lanta termosolar
"#$"%$%&"'
Modelagem e simulação de uma planta termintegrada a coluna de destilação alcoólic
6igura 55. +lusolar
•
dutos emparalelo em cadaplaca.
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0lanta termosolar
"#$"%$%&"'
Modelagem e simulação de uma planta termintegrada a coluna de destilação alcoólic
6igura 58. +luc#lula
•
placas emparalelo
• grupos em s#rie
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0lanta termosolar
"#$"%$%&"'
Modelagem e simulação de uma planta termintegrada a coluna de destilação alcoólic
6igura 5solar
•
c#lulas emparalelo
• seçes em
paralelo
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0lanta termosolar
•
"#$"%$%&"'
Modelagem e simulação de uma planta termintegrada a coluna de destilação alcoólic
= Massa específca da água;= Capacidade térmica específca;= Área da secção transversal do
coletor;= Parâmetro de irradiação;= Irradiação;= Coefciente de perdas térmicas;
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0lanta termosolar
"#$"%$%&"'
Modelagem e simulação de uma planta termintegrada a coluna de destilação alcoólic
6igura 5AsimulinC
= 4aão volum#trica nacarga da planta
termosolar
= @omprimento dosdutos, dos medidores na
carga at# as placas
solares
l l
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0lanta termosolar 3 Bestes
"#$"%$%&"'
Modelagem e simulação de uma planta termintegrada a coluna de destilação alcoólic
6igura 5
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0lanta termosolar 3 Bestes
"#$"%$%&"'
Modelagem e simulação de uma planta termintegrada a coluna de destilação alcoólic
6igura 5=. Beste 8 na plantasolar
0l t t l B t
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0lanta termosolar 3 Bestes
"#$"%$%&
"'
Modelagem e simulação de uma planta term
integrada a coluna de destilação alcoólic
6igura 5P. Beste ? na plantasolar
0 i t d
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0rocesso integrado
"#$"%$%&
"'
Modelagem e simulação de uma planta term
integrada a coluna de destilação alcoólic
Matlab
&'('(
6igura 5. 6lu7integradas
0 i t d
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• (oftware3in3tGe3loop;
• @omunicação &'('( Q (imulinC – SL %utomation;
– %mbiente orientado a objetos;
– 0rograma no Matlab controla a simulaçã
0rocesso integrado
"#$"%$%&
"'
Modelagem e simulação de uma planta term
integrada a coluna de destilação alcoólic
rocesso ntegra o 3
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rocesso ntegra o 3+mplementação
"#$"%$%&
"'
Modelagem e simulação de uma planta term
integrada a coluna de destilação alcoólic
Am>iente desimulação
" min?0s@
simulin Placasolar noMatla>
tsim?) s
ntradas da planta solar) s? tsim
ntradas da planta solar )
s? " min
ColunanoESES
" min?0s@
ESES
6igura 5K.%lgoritmo doambiente desimulação
SaFdamin
0 i t d
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• Beste !nal
0rocesso integrado
"#$"%$%&
"'
Modelagem e simulação de uma planta term
integrada a coluna de destilação alcoólic
6igura 85. ntradas doteste !nal
6igura 88. Jeteste !nal
0rocesso integrado Beste
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• Beste !nal
0rocesso integrado 3 Beste
"#$"%$%&
"'
Modelagem e simulação de uma planta term
integrada a coluna de destilação alcoólic
6igura 85. ntradas doteste !nal
6igura 8?. Jecontrole no te
@oncluses
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• (imulação se mostrou interessante p
–
studo da din1mica dos processos; – studos de controle;
• +ntegração entre simuladores permit
estudo das interaçes entre os proce
estudados.
@oncluses
"#$"%$%&
"'
Modelagem e simulação de uma planta term
integrada a coluna de destilação alcoólic
0erspectivas futuras
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• Modelos a par1metros distribuídos;
•
Modelagem da mudança de fase na
• studo de estrat#gias de controle
avançado aplicadas aos processos
estudados.
0erspectivas futuras
"#$"%$%&
"'
Modelagem e simulação de uma planta term
integrada a coluna de destilação alcoólic
0ublicação
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0ublicação
• @S(B%, M. 4. %. ; B5A2DAO? A. S. M. ; L+M%/SJM'3J+@S, T. . . Uma estrutura de controle para a destilaria de etanol. +n VV @ongresso 2rangenGaria Wuímica 3 @S2W 8>5A, 8>5A, 6lor%nais VV @S2W 3 8>5A, 8>5A.
"#$"%$%&
"'
Modelagem e simulação de uma planta term
integrada a coluna de destilação alcoólic
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O>rigado pela atençãoG