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Title: Otimização e controle de secadores convectivos tipo túnel. Estudo de caso: secagem de tijolos cerâmicos vazados.
Other Titles: Optimization and control of tunnel-type convective dryers. Case study: drying holed ceramic bricks.
???metadata.dc.creator???: TAVARES, Francisca Valdeiza de Souza.
???metadata.dc.contributor.advisor1???: LIMA, Antonio Gilson Barbosa de.
???metadata.dc.contributor.referee1???: SILVA , Joselito Barbosa da.
???metadata.dc.contributor.referee2???: VIEIRA , Fernando Fernandes.
???metadata.dc.contributor.referee3???: SILVA , José Nilton.
???metadata.dc.contributor.referee4???: FRANCO, Célia Maria Rufino.
Keywords: Secagem;Fluxos Cruzados;Controle de Processos;Volumes Finitos;Controlador PID;Drying;Cross Flow;Process Control;Finite Volumes;PID Controller
Issue Date: 27-Feb-2018
Publisher: Universidade Federal de Campina Grande
Citation: TAVARES, F. V. de S. Otimização e controle de secadores convectivos tipo túnel. Estudo de caso: secagem de tijolos cerâmicos vazados. 2018. 180 f. Tese (Doutorado em Engenharia de Processos) – Pós-Graduação em Engenharia de Processos, Centro de Ciências e Tecnologia, Universidade Federal de Campina Grande, Paraíba, Brasil, 2018. Disponível em: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/7139
???metadata.dc.description.resumo???: Controlar e otimizar o processo de secagem de tijolos cerâmicos é imprescindível para garantir a qualidade do produto, evitar refugos e desperdícios energéticos, promovendo um menor impacto ambiental, bem como proporcionar menores custos de produção e mais segurança no processo. O presente trabalho tem por objetivo estudar teoricamente o controle do processo de secagem de tijolos cerâmicos vazados em secador de fluxos-cruzados tipo túnel utilizando o controlador do tipo PID. Foi proposto uma modelagem matemática para o fenômeno de secagem baseando-se nos balanços de massa e energia, escritos para um volume diferencial localizado numa posição arbitrária da camada de sólido. A modelagem do controlador PID foi proposta a partir das leis clássicas de controle. Para obter a solução numérica das equações governantes do fenômeno de secagem, utilizou-se o método dos volumes finitos numa formulação explícita e o esquema “upwind” como função de interpolação para os termos convectivos. A sintonia dos parâmetros do controlador foi feito pelo método de tentativa e erro, uma vez que o problema numérico é do tipo parabólico e a solução acontece em marcha no espaço. A metodologia foi usada para descrever tanto o processo de secagem de tijolos cerâmicos vazados com dimensões industriais, quanto o controle do secador com dimensões reais em diferentes condições operacionais, bem como a sintonia dos parâmetros de controle. Resultados da influência dos parâmetros no processo e tempo de secagem, bem como do teor de umidade e temperatura do produto, umidade absoluta, umidade relativa e temperatura do ar ao longo do leito, em diversos tempos de processo são apresentadas, analisadas e discutidas. Verificou-se que a secagem controlada de tijolos cerâmicos vazados gera produto de boa qualidade pós-secagem. Já a sintonia dos parâmetros do controlador do tipo PID pelo método de tentativa e erro se mostrou eficaz para este estudo.
Abstract: Controlling and optimizing the drying process of ceramic bricks is essential to guarantee the quality of the product, avoid waste and energy waste, promoting a lower environmental impact, as well as lower production costs and more safety in the process. The present work aims to study the control of the drying process of ceramic brick cast in a cross-flow dryer using the PID controller. It was proposed a mathematical modeling for the drying phenomenon based on the mass and energy balances written for a differential volume located in an arbitrary position of the solid layer. The PID controller modeling was proposed from the classical control laws. To obtain the numerical solution of the governing equations of the drying phenomenon, the finite volume method was used in an explicit formulation and the "upwind" scheme was used as a function of interpolation for the convective terms. The tuning of the controller parameters was done by trial and error. The methodology was used to describe both the drying process of hollow ceramic bricks with industrial dimensions and the control of the dryer with real dimensions in different operating conditions, as well as the tuning of control parameters. Results of the influence of the parameters on the drying process and time, as well as the moisture content and temperature of the product, absolute humidity, relative humidity and air temperature throughout the bed, are presented, analyzed and discussed at different times. It has been found that drying at moderate relative humidity and temperatures generates good post-drying product. As for the parameters, it was verified that the parameter related to the term of the derivative is very sensitive, since for small variations the dynamic response varies greatly.
Keywords: Secagem
Fluxos Cruzados
Controle de Processos
Volumes Finitos
Controlador PID
Drying
Cross Flow
Process Control
Finite Volumes
PID Controller
???metadata.dc.subject.cnpq???: Engenharia
URI: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/7139
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