Procedimentos de simulação, otimização e controle de secadores em leito movel

Orientador: Rubens Maciel FilhoTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia QuimicaResumo: o uso de simuladores no desenvolvimento de processos químicos, tem-se tomado uma atitude bastante utilizada pelos pesquisadores. A crescente procura por este tipo de metodologia em complemento ao trabalho experimental, é atribuída ao fato pelo qual os simuladores não apresentam os fatores que limitam o procedimento experimental, tais como o elevado custo na construção de protótipos e na elaboração de rotinas de experimentação, bem como a dificuldade em alcançar versatilidade, reprodutibilidade e objetividade. A aceitação de simuladores fica mais evidente, quando é necessária a realização de tarefas de otimização e controle do processo ou durante o treinamento de operadores. No entanto, a eficiência dos simuladores é dependente do grau de representatividade do simulador em relação ao processo. A falta de representatividade é causada pelo acúmulo de erros durante a elaboração do simulador, assim como por possíveis simplificações nas representações dos fenômenos. Desta forma, a eficiência do simulador é alcançada através de um contínuo procedimento de identificação e correção dos erros, levando-se em consideração a análise de tendências das variáveis e a compatibilidade fisico-química dos resultados. Existem atualmente disponíveis simuladores comerciais adequados para alguns processos da indústria química. Entretanto, para outros processos, como a secagem, não são encontrados simuladores comerciais apropriados. Dificuldades na elaboração de simuladores de secadores são observadas, devido às características peculiares do processo como a diversidade dos secadores, a complexidade dos sistemas particulados, a presença de parâmetros distribuídos, o tempo morto e a não linearidade. Se, por um lado a simulação em regime estacionário está bastante desenvolvida, por outro a simulação dinâmica encontra-se em fase de desenvolvimento. Consequentemente as tarefas de otimização e controle de secadores são dificultadas pela inexistência de eficientes simuladores. Com objetivo de preencher esta lacuna, foi proposta a elaboração de um simulador dinâmico para secadores de coluna em leito móvel. Numa fase seguinte, o simulador foi usado no desenvolvimento de um procedimento de otimização e na elaboração de estratégias de controle. O simulador foi avaliado e considerado eficiente na execução das tarefas de análise do comportamento dinâmico, otimização e controle deste tipo de sistemaAbstract: The use of simulators in chemical process development have turned an often utilized action by researchers. The increasing requirements for this methodology, in addition on the experimental work is caused by the fact that simulators do not present some restrictive factors of the experimental procedure, as the high investment in building of the pilot plant and in the elaboration of experiment routines, as well as the difficulty in attain versatility, repetitiveness and usefulness. The preference of simulators is more evident, when are necessary the implementation of optimization effort and process control and during the operator training. However the simulators efficiency is function of their representation leveI. The misrepresentation may be caused by accumulation of the errors in the simulator building as well as due to some simplification in the mathematical implementation of the phenomena. Then the efficiency of the simulator is reached by a iterative procedure of error identification and correction, taking into account the variable patterns as well as the physico-chemical compatibility of the results. Nowadays there exist adequate commercial simulators for some of the chemical industrial processoNevertheless for others processes, as the drying, this is not the case. Difficulty in the development of the drier simulator may be attributed to the process characteristics as: drier diversification, particulate system, distributed parameters, dead lag and not linearity. The simulation in stationary regime is well developed, however the dynamic simulation may be seen as being in stage of development as far as robustness and reduction of the computational burden are concerned. The optimization and control studies of the dryers are difficulted by not presence of the efficient simulators. As purpose to fill up this lacuna it was proposed in this work the development of a dynamic simulator for column drier in a moved bed. In a following step the simulator was used in the implementation of a optimization procedure as well as in the design of control strategies. The simulator was verified and considered efficient to carry out the tasks of dynamic simulation studies, optimization and control of such systemsDoutoradoDesenvolvimento de Processos QuímicosDoutor em Engenharia Químic