Estratégia de controle de sistema CIP baseada em modelos múltiplos
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2021 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da UFU |
Texto Completo: | https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/31330 http://doi.org/10.14393/ufu.di.2021.61 |
Resumo: | In the industrial environment, the formation of fouling on the surfaces of equipment and pipes is a worrying problem, as they can decrease the efficiency of the process in addition to causing other operational problems. From this context comes the need for a rigorous cleaning of the facilities. With large-scale processes, Clean in Place-CIP systems emerge, a process that occurs through the circulation of water and chemicals. Currently, these systems are of fundamental importance for industries, mainly chemical and food, as they guarantee the quality and safety of products. Therefore, the CIP process is often oversized, resulting in a higher consumption of chemicals, water and energy, and in addition is very time-consuming. Thus, this work has as objective the optimization of this process and, consequently, a cost saving and less waste, generating less environmental impact, for which the dynamics behavior of the rinse stage of the CIP process was investigated, through the conductivity of the solution, identifying models that represented it for flow rates between 5L / min and 11L / min. This identification was carried out using empirical models of first-order-plus-time-delay and later through manual adjustments seeking better fits. Finally, a control strategy, obtained in the literature, was adapted for use with the conductivity variable and codified in Simulink/MATLAB™, allowing quantifying and evaluating its efficiency in terms of water and time savings. The results found demonstrate the advantage of using this control strategy in the rinse stage of CIP processes, presenting water savings of 35,43% and 47,13% for the flows determined as ideal among those studied. |
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Estratégia de controle de sistema CIP baseada em modelos múltiplosMulti-model control strategy for CIP systemIdentificação de sistemasControle de ProcessosSistema CIPClean-in-placeSystem identificationProcess controlCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICAProdutos de limpeza - IndústriaIn the industrial environment, the formation of fouling on the surfaces of equipment and pipes is a worrying problem, as they can decrease the efficiency of the process in addition to causing other operational problems. From this context comes the need for a rigorous cleaning of the facilities. With large-scale processes, Clean in Place-CIP systems emerge, a process that occurs through the circulation of water and chemicals. Currently, these systems are of fundamental importance for industries, mainly chemical and food, as they guarantee the quality and safety of products. Therefore, the CIP process is often oversized, resulting in a higher consumption of chemicals, water and energy, and in addition is very time-consuming. Thus, this work has as objective the optimization of this process and, consequently, a cost saving and less waste, generating less environmental impact, for which the dynamics behavior of the rinse stage of the CIP process was investigated, through the conductivity of the solution, identifying models that represented it for flow rates between 5L / min and 11L / min. This identification was carried out using empirical models of first-order-plus-time-delay and later through manual adjustments seeking better fits. Finally, a control strategy, obtained in the literature, was adapted for use with the conductivity variable and codified in Simulink/MATLAB™, allowing quantifying and evaluating its efficiency in terms of water and time savings. The results found demonstrate the advantage of using this control strategy in the rinse stage of CIP processes, presenting water savings of 35,43% and 47,13% for the flows determined as ideal among those studied.Pesquisa sem auxílio de agências de fomentoDissertação (Mestrado)Nas indústrias, a formação de incrustações nas superfícies de equipamentos e tubulações é um fenômeno preocupante, na medida em que podem diminuir a eficiência do processo além de causar outros problemas operacionais. Desse contexto advém a necessidade de uma rigorosa higienização das instalações para remoção desses resíduos. Com os processos em larga escala, ocorre o surgimento de sistemas Clean in Place- CIP, processo esse que ocorre por meio da circulação de água e produtos químicos. Esses sistemas, atualmente, são de fundamental importância para as indústrias, principalmente química e de alimentos, pois garante a qualidade e segurança dos produtos. Para tanto, muitas vezes o processo CIP é sobredimensionado, acarretando em um maior consumo de produtos químicos, água e energia, além do alto consumo de tempo na realização dessa etapa. Assim, visando a otimização deste processo e consequentemente uma economia dos custos e menor desperdício, gerando um menor impacto ambiental, investigou-se a dinâmica da etapa de enxágue do processo CIP, por meio da condutividade da solução, identificando modelos que a representassem para vazões entre 5L/min e 11L/min. Essa identificação foi realizada por meio de modelos empíricos de primeira ordem com tempo morto e posteriormente por meio de ajustes manuais buscando melhores adequações. Por fim, uma estratégia de controle, obtida na literatura, foi adaptada para uso com a variável condutividade e implementada, em Simulink/MATLAB™, permitindo quantificar e avaliar a eficiência dessa quanto a economia de água e de tempo. Os resultados encontrados demonstram a vantagem da utilização da estratégia de controle estudada, apresentando economias de 35,43% e 47,13% de volume de água para as vazões determinadas como ideais dentre as estudadas.Universidade Federal de UberlândiaBrasilPrograma de Pós-graduação em Engenharia QuímicaGedraite, RubensSislian, RodrigoNeiro, Sergio Mauro da SilvaBrasileiro, Rafaella Gaião2021-02-25T13:14:13Z2021-02-25T13:14:13Z2021-02-15info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfBRASILEIRO, Rafaella Gaião. Estratégia de controle de sistema CIP baseada em modelos múltiplos. 2021. 92 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2021. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2021.61https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/31330http://doi.org/10.14393/ufu.di.2021.61porhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/us/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFUinstname:Universidade Federal de Uberlândia (UFU)instacron:UFU2021-02-26T06:17:00Zoai:repositorio.ufu.br:123456789/31330Repositório InstitucionalONGhttp://repositorio.ufu.br/oai/requestdiinf@dirbi.ufu.bropendoar:2021-02-26T06:17Repositório Institucional da UFU - Universidade Federal de Uberlândia (UFU)false |
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