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Title: Projeto de sistema de controle de temperatura e monitoramento da umidade em equipamento de secagem de alimentos.
Other Titles: Design of a temperature control and humidity monitoring system in food drying equipment.
???metadata.dc.creator???: BANDEIRA, Jandilson Almeida .
???metadata.dc.contributor.advisor1???: LIMA, Antônio Marcus Nogueira.
???metadata.dc.contributor.referee1???: ARAÚJO, Jalberth Fernandes de.
Keywords: Sistema de controle de temperatura;Monitoramento da umidade;Equipamento de secagem de alimentos;Controlador PID;Microcontrolador;Transmissão de calor;Trocador de calor;Secagem de alimentos;Modelagem térmica;Temperature control system;Humidity monitoring;Food drying equipment;PID controller;Microcontroller;Heat transmission;Heat exchanger;Drying food;Thermal modeling
Issue Date: 2018
Publisher: Universidade Federal de Campina Grande
Citation: BANDEIRA, Jandilson Almeida. Projeto de sistema de controle de temperatura e monitoramento da umidade em equipamento de secagem de alimentos. 2018. 67f. (Trabalho de Conclusão de Curso - Monografia), Curso de Bacharelado em Engenharia Elétrica, Centro de Engenharia Elétrica e Informática , Universidade Federal de Campina Grande – Paraíba - Brasil, 2018. Disponível em: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/18884
???metadata.dc.description.resumo???: Na secagem de alimentos são utilizados sistemas térmicos onde podem existir o armazenamento e/ou o fluxo de calor, apresentando três formas de transmissão, são elas condução, convecção e radiação. Os sistemas de controle de secagem são utilizados em muitos processos industriais que exigem precisão de medidas. Na indústria alimentícia é fundamental que a temperatura, a umidade ou mesmo a pressão de diversos processos estejam dentro dos padrões, pois, variações além da tolerância podem comprometer gravemente o produto final. Pensando nisso foi proposto nesse trabalho desenvolver um sistema de controle de temperatura utilizando um controlador PID para substituir o sistema de controle on-off e realizar o monitoramento da umidade no equipamento de secagem de produtos alimentícios. O sistema de secagem encontra-se acoplado a um secador de leito fixo, um leito fluidizado e um leito de jorro o qual está instalado no Laboratório de Engenharia Bioquímica do Departamento de Engenharia Química da UFCG. Através de experimentos e técnicas de modelagem foi possível encontrar a função de transferência da planta. De posse das especificações de projeto, como variação máxima na temperatura e os pontos onde se deseja aferir umidade foi possível, juntamente com a função de transferência da planta, utilizar métodos de sintonia de controladores PID para obtenção das constantes do controlador. Desse modo, realizou-se as devidas simulações utilizando o software Matlab e a partir da análise das simulações, a escolha do controlador que atendesse as especificações. Os passos seguintes foram a escolha dos componentes que possibilitassem as medições de temperatura e umidade, definição dos instrumentos para comunicação homem-máquina, projeto do circuito de aquisição de sinais de tensão para que fosse possível determinar a passagem pelo zero a cada meio ciclo e definição do atuador. Para o tratamento dos sinais, processamento dos dados e implementação do controlador PID foi escolhido utilizar o microcontrolador ATmega328 da Atmel. Após confecção de toda estrutura física dos circuitos foi então desenvolvido o código utilizando a linguagem de programação C++ no ambiente de desenvolvimento integrado do Arduino. Por fim foram realizados testes para validação do projeto observando o comportamento da temperatura, estes experimentos mostraram-se satisfatórios, visto que os objetivos propostos foram alcançados.
Abstract: Thermal systems are used in food drying process, in which may exist storage and/or heat flux. This phenomenon can be observed in three kinds of transmission: conduction, convection and radiation. The drying control systems are used in many industrial processes and demand very precise measurements. In food industry, it is fundamental that temperature, humidity and pressure are accorded to certain standards, seeing that variations above tolerances can jeopardize quality. Focused on this problem, this paper proposes to develop a control system using PID controllers to replace on-off systems and manage to monitor humidity in food products dryers. O drying system is coupled to a fixed bed dryer, a fluidized bed and a jet bed, installed in the Biochemistry Engineering Laboratory in Chemical Engineering Department in UFCG. Through the experiments and model techniques, it was possible to find the transfer function of the system. With the project specifications in hands like maximum temperature variation and spots in which it is desired to measure humidity it was possible to methods for tuning PID controller to obtain constants for the controller. Therefore, it was possible to simulate using Matlab software and from that to choose a controller that match the specifications. The next steps were to choose components that can perform temperature e humidity measurements, specify tools that can manage communication men-machine, to project the acquisition circuit of tension signals in order to determine the passage through zero point in each cycle and definition of actuator. An Atmel’s microcontroller ATmega328 was chosen for signal handling, data processing and implementation of PID controller. After fabrication of the structure of the circuits, a code was developed using programing language C++ in Arduino’s integrated development environment. Finally, it was made tests to validate the project observing temperature behavior, which were satisfactory, since proposed goals were reached.
Keywords: Sistema de controle de temperatura
Monitoramento da umidade
Equipamento de secagem de alimentos
Controlador PID
Microcontrolador
Transmissão de calor
Trocador de calor
Secagem de alimentos
Modelagem térmica
Temperature control system
Humidity monitoring
Food drying equipment
PID controller
Microcontroller
Heat transmission
Heat exchanger
Drying food
Thermal modeling
???metadata.dc.subject.cnpq???: Engenharia Elétrica.
URI: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/18884
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