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Aumento de segurança e produtividade por meio da estimativa em tempo real de vazão de pó catalítico utilizando sensor virtual.
Use este link compartilhar ou citar este material: http://educapes.capes.gov.br/handle/capes/1020939
Registro completo de metadados
| Metadados | Descrição | Idioma |
|---|---|---|
| Autor(es): dc.contributor | Pessin, Gustavo | - |
| Autor(es): dc.contributor | Tubio Perez, José Manuel Gonzalez | - |
| Autor(es): dc.contributor | Pessin, Gustavo | - |
| Autor(es): dc.contributor | Tubio Perez, José Manuel Gonzalez | - |
| Autor(es): dc.contributor | Santana, Adrielle de Carvalho | - |
| Autor(es): dc.contributor | Villanueva, Juan Moises Mauricio | - |
| Autor(es): dc.contributor | Pinto, Thomás Vargas Barsante e | - |
| Autor(es): dc.creator | Dias, Weslei de Castro | - |
| Data de aceite: dc.date.accessioned | 2025-08-21T15:39:43Z | - |
| Data de disponibilização: dc.date.available | 2025-08-21T15:39:43Z | - |
| Data de envio: dc.date.issued | 2025-03-13 | - |
| Data de envio: dc.date.issued | 2023 | - |
| Fonte completa do material: dc.identifier | https://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/19916 | - |
| Fonte: dc.identifier.uri | http://educapes.capes.gov.br/handle/capes/1020939 | - |
| Descrição: dc.description | Programa de Pós-Graduação em Instrumentação, Controle e Automação de Processos de Mineração. Departamento de Engenharia de Controle e Automação, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto. | - |
| Descrição: dc.description | O calcinador é um equipamento industrial que promove o aquecimento de um deter- minado material para atingir diferentes objetivos, desde a eliminação de voláteis (como a água) a alterações de características físicas dos materiais. O calcinador é composto por sua parte elementar, um tubo de aço com características específicas para suportar altas temperaturas, e outros periféricos. O tubo do calcinador é rotativo e levemente inclinado para auxiliar no direcionamento unilateral do produto em que é alimentado a uma determinada taxa. Esse tubo também possui barreiras, chamadas de chicanas, que auxiliam na mistura do material inserido e também dão direcionamento. Para o aqueci- mento do calcinador geralmente é utilizado a queima de Gás Natural (GN). O GN possui sua vazão medida e controlada e é direcionado para seis diferentes queimadores distri- buídos de forma equidistante ao longo da carcaça do tubo. Por meio de um termopar, a temperatura é medida no interior do calcinador. Em relação ao controle da temperatura, a medição realizada pelo termopar é utilizada em uma malha de controle em cascata. É utilizado um setpoint de temperatura, no qual o delta em relação a temperatura real medida gera um comando de abertura ou fechamento da válvula que controla a vazão de GN. Sendo assim, quando a temperatura atinge valores abaixo do setpoint a malha de controle aumenta a quantidade de GN para a correção da temperatura, bem como o contrário também ocorre. Geralmente há a análise do material após a calcinação para a checagem da qualidade objetivada. Por exemplo: a redução de materiais voláteis. Nota-se que a temperatura é um dado de suma importância para o controle da calcinação. Outras variáveis podem influenciar diretamente o controle dessa temperatura, tais como o tempo de residência do produto no calcinador ou a taxa de alimentação do material no mesmo. A falta de controle da alimentação de material no calcinador, inviabiliza o atingimento da qualidade desejada e pode causar perdas no controle do processo. Caso a alimentação seja maior do que a prevista, por exemplo, a quantidade de material dentro do calcinador também será maior, o que por sua vez exige um maior consumo de GN do que o previsto para o manter a temperatura adequada. Isso ocorre devido ao calor específico associado ao produto que é calcinado. O controle em tempo real da massa inserida no calcinador é fundamental para o pro- cesso de calcinação de catalisadores, para evitar danos físicos ao equipamento em função da sua capacidade operacional. Por meio do controle em tempo real, promove o aumento de segurança das operações, preservação do ativo, otimização e aumento de produção. Essa dissertação propõe um método para estimar a massa instantânea do calcinador de pó catalítico cru, que é o processo final da cadeia de produção do catalisador. Para medir o particulado sólido em transporte, pode ser estudado a utilização de métodos de medição direta convencionais, como os princípios de ultrassom, eletromagnético e células de carga aplicado a integradores. Entretanto, existem condições no equipamento calcinador, que em função do seu arranjo físico, são impactantes para os métodos de medição convenci- onal. Como exemplo o trecho reto a montante e a jusante do ponto de medição, para a conformação e estabilização do material a ser medido, a temperatura do produto e os cus- tos para aquisição. A utilização de sensor virtual para este processo, tem como proposta viabilizar a medição em tempo real, de forma indireta, da vazão do produto, com baixo custo e precisão satisfatória para controle do processo, e demonstrar a funcionalidade dos sensores virtuais e as oportunidades para o desenvolvimento de controles confiáveis com as medições dos sensores virtuais. A implementação da técnica de soft sensors, é o ponto central deste trabalho. Comprovando a eficiência na medição, os resultados mostram que existe viabilidade de implantação, mesmo observando alguns desvios pontuais nas medi- ções, desvios que podem ser refinados por melhoria na implementação de algoritmos de filtros e limites de resultados possíveis e válidos. Assim pode sugerir de forma confiável a utilização das medições obtidas para como parâmetro de uma malha de controle fechada, que automatiza o processo de dosagem para calcinação, sendo aceitos, resultados com erros de até 10% do valor real do mensurando. | - |
| Descrição: dc.description | The calciner is an industrial equipment that promotes the heating of a certain material to achieve different objectives, from eliminating volatiles (such as water) to changing the physical characteristics of the materials. The calciner is composed of its basic part, a steel tube with specific characteristics to withstand high temperatures, and other peripherals. The calciner tube is rotatable and slightly inclined to assist in the unilateral direction of the product that is fed at a certain rate. This tube also has barriers, called baffles, which assist in mixing the inserted material and also provide direction. Natural Gas (NG) is generally used to heat the calciner. The NG flow is measured and controlled and is directed to six different burners distributed equidistantly along the tube casing. The temperature is measured inside the calciner using a thermocouple. Regarding temperature control, the measurement performed by the thermocouple is used in a cascade control loop. A temperature setpoint is used, in which the delta in relation to the actual measured temperature generates a command to open or close the valve that controls the NG flow. Therefore, when the temperature reaches values below the setpoint, the control loop increases the amount of NG to correct the temperature, and vice versa. The material is usually analyzed after calcination to check the desired quality. For example: the reduction of volatile materials. It is noted that temperature is an extremely important parameter of data for calcination control. Other variables can directly influence the control of this temperature, such as the residence time of the product in the calciner or the material feed rate therein. The lack of control of the material feed in the calciner makes it impossible to achieve the desired quality and can cause losses in process control. If the feed is greater than expected, for example, the amount of material inside the calciner will also be greater, which in turn requires greater consumption of NG than expected to maintain the appropriate temperature. This occurs due to the specific heat associated with the product being calcined. Real-time control of the mass inserted into the calciner is essential for the catalyst calcination process, to avoid physical damage to the equipment due to its operational capacity. Through real-time control, it promotes increased operational safety, asset preservation, optimization and increased production. This dissertation proposes a method to estimate the instantaneous mass of the raw catalyst powder calciner, which is the final process in the catalyst production chain. To measure the solid particulate in transport, the use of conventional direct measurement methods can be studied, such as the principles of ultrasound, electromagnetic and load cells applied to integrators. However, there are conditions in the calcining equipment that, due to their physical arrangement, have an impact on conventional measurement methods. For example, the straight section upstream and downstream of the measurement point for the shaping and stabilization of the material to be measured, the temperature of the product, and the acquisition costs. The use of a virtual sensor for this process aims to enable real-time, indirect measurement of the product flow, with low cost and satisfactory precision for process control, and to demonstrate the functionality of virtual sensors and the opportunities for developing reliable controls with virtual sensor measurements. The implementation of the soft sensor technique is the central point of this work. Proving the efficiency of the measurement, the results show that there is feasibility of implementation, even observing some specific deviations in the measurements, deviations that can be refined by improving the implementation of filter algorithms and limits of possible and valid results. This can reliably suggest the use of the measurements obtained as a parameter for a closed control loop, which automates the calcination dosing process, with results with errors of up to 10% of the real value of the measurand being accepted. | - |
| Formato: dc.format | application/pdf | - |
| Idioma: dc.language | pt_BR | - |
| Direitos: dc.rights | aberto | - |
| Direitos: dc.rights | Attribution 3.0 United States | - |
| Direitos: dc.rights | http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/us/ | - |
| Direitos: dc.rights | Autorização concedida ao Repositório Institucional da UFOP pelo(a) autor(a) em 17/02/2025 com as seguintes condições: disponível sob Licença Creative Commons 4.0 que permite copiar, distribuir e transmitir o trabalho, desde que sejam citados o autor e o licenciante. | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Detectores - sensores virtuais | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Fluídos - medição de vazão | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Algoritmos | - |
| Título: dc.title | Aumento de segurança e produtividade por meio da estimativa em tempo real de vazão de pó catalítico utilizando sensor virtual. | - |
| Tipo de arquivo: dc.type | livro digital | - |
| Aparece nas coleções: | Repositório Institucional - UFOP | |
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