Modeling and dynamic simulation of an industrial water-tube boiler using Simulink

This work addresses the development of a physical, mathematical and computational model of a steam generation process using a large-scale industrial boiler. Initially, a brief contextualization is presented about the challenges of testing industrial processes, motivation of the work. Then, the physical characteristics of the modeled process are presented, as well as the differential equations that represent these characteristics. The state space equation approach is used to build the simulator programmed in the MATLAB®-SIMULINK® environment, through an User-Defined Functions library resource. Finally, control loops traditionally found in industrial processes are incorporated and analyses are realized to check the stability and dynamic response of the built model. Developed with support of the company Aimirim, an engineering consultancy that works in the development and implementation of solutions for industry 4.0, the validation of the model is carried out through the comparative analysis of the response obtained in simulations based on real conditions found in industrial boilers.Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação)Este trabalho aborda o desenvolvimento de um modelo físico, matemático e computacional de um processo de geração de vapor através de uma caldeira industrial de grande escala. Inicialmente se apresenta uma breve contextualização sobre os desafios da realização de testes em processos industriais, motivação do trabalho. Em seguida, as características físicas do processo modelado são apresentadas, bem como o equacionamento diferencial que representa essas características. Utiliza-se a abordagem do equacionamento em espaço de estados para a construção do simulador programado no ambiente MATLAB®-SIMULINK®, através de recurso da biblioteca User-Defined Functions. Por fim, são incorporadas malhas de controle tradicionalmente encontradas nos processos industriais e se apresentam análises da estabilidade e da resposta dinâmica do modelo construído. Desenvolvido com o suporte da empresa Aimirim, consultoria em engenharia que atua no desenvolvimento e na implementação de soluções para indústria 4.0, a validação do modelo é realizada através de análise comparativa da resposta obtida em simulações de condições reais encontradas em caldeiras industriais