Otimização do Controlo da Temperatura no Processo da Mistura de Compostos de Borracha

• Autor(a) principal: Alves, Beatriz Maria Carvalho Reis
• Data de Publicação: 2022
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10400.22/21340
• topic: Misturação; Reação de Silanização; Controladores; Parâmetros de Controlo; Mixing; Silanisation reaction; PID Controllers; Control parameters

O presente trabalho foi desenvolvido no âmbito da unidade curricular Dissertação/Estágio, integrada no mestrado de Engenheira Química do Instituto Superior de Engenharia do Porto. O projeto decorreu na empresa Continental Mabor Indústria de Pneus S.A, que se localiza em Vila Nova de Famalicão e teve a duração de 5 meses, decorrendo de forma presencial no Departamento de Industrialização do Produto da empresa. O estágio teve como principal objetivo a otimização do controlo da temperatura no processo de mistura dos compostos de borracha, através do estudo e implementação de novos valores para os parâmetros do controlodor, ganho proporcional, tempo integral e tempo derivativo, de forma a ser possível reduzir a amplitude de variação da temperatura durante a reação de silanização e, consequentemente, permitir a redução das propriedades físicas e viscoelásticas dos compostos. Numa primeira fase do trabalho, antes de efetuar qualquer tipo de alteração nos parâmetros de controlo, foi pertinente avaliar e caraterizar a situação atual dos controladores PID, sendo possível concluir que, atualmente, os controladores em utilização não estão otimizados em relação ao tempo de resposta, provocando alterações indesejadas nos compostos de borracha. Com base nesta análise, o perfil com a combinação de valores de KP=11; τi=2,5 s; =0 s, apresenta resultados mais satisfatórios quando comparados com os outros perfis existentes e, portanto, os testes práticos terão por base este perfil. A nível experimental foi necessário recorrer a um processo iterativo, uma vez que, o processo de misturação é bastante complexo, não sendo possível, através de nenhum método, calcular os valores das estimativas iniciais dos parâmetros do controlador. Assim, os testes realizados foram agrupados em 3 grandes conjuntos, onde cada um teve como principal objetivo avaliar cada uma das ações de controlo. De notar que, de modo a facilitar análise dos testes práticos destacaram-se duas caraterísticas que permitem descrever a resposta do sistema, o tempo de subida e o overshoot. Relativamente aos parâmetros de controlo, após a realização dos testes práticos, concluiu-se que, para valores superiores de ganho proporcional, o controlador reage de forma mais rápida e, consequentemente, a temperatura atinge o valor de referência mais rápido. Para o tempo integral, quanto menor é o seu valor, menor é a temperatura máxima atingida e, portanto, menor é o valor de overshoot e, finalmente, à medida que se aumenta o valor do tempo derivativo, verifica-se uma maior oscilação na resposta do sistema. De todos os testes práticos realizados, o perfil cuja combinação de valores é KP=28; τi=1 s; τD=0,225 s, foi o que apresentou os resultados mais satisfatórios, tendo em conta o compromisso existente entre as variáveis de controlo. Por um lado, o perfil original com a combinação de valores de KP=11; τi=2,5 s; =0 s, possui um tempo de subida médio de 7,6 segundos, sendo que, após a passagem pela referência, as cargas atingiram temperaturas máximas entre 172ºC e 174ºC, correspondendo a valores de overshoot entre 4,2% e 5,4%. Por outro lado, o perfil 28, apresentou uma maior estabilidade nas respostas, com um tempo de subida médio de 6,5 segundos, onde as cargas exibiram valores de temperatura máxima de 170ºC, ou seja, verificaramse melhorias significativas nos valores de overshoot com uma diminuição de 43% relativamente aos valores de overshoot do perfil original. Em suma, avaliando os resultados obtidos para todos os testes efetuados ao longo do trabalho experimental, torna-se possível concluir que, os valores relativos aos parâmetros do controlador PID KP=28; τi=1 segundo; τD=0,225 segundos originam um melhor desempenho do sistema comparativamente com os valores dos parâmetros originais e em utilização pela empresa.