Control of fluid dynamics regime in spouted bed wetting process using spectral analysis / Controle do regime fluidodinâmico estável durante o processo de umedecimento de inertes em leito de jorro utilizando análise espectral

AUTOR(ES)
FONTE

IBICT

DATA DE PUBLICAÇÃO

30/08/2012

RESUMO

A técnica do leito de jorro têm sido utilizada em diversos processos industriais e com maior ênfase nos setores químico, alimentício e farmacêutico, visto que apresenta como principais vantagens excelentes taxas de transferência de calor e massa. Contudo, tais características estão diretamente condicionadas à manutenção do regime de jorro estável, sendo, portanto, um ponto crítico de controle e objetivo operacional que deve ser satisfeito. Em geral, as condições operacionais executadas durante a secagem de pastas em leito de jorro produzem uma atmosfera interna com elevado conteúdo de umidade devido à aspersão de líquidos, promovendo notória dificuldade de operação e manutenção do regime fluidodinâmico desejado neste tipo de processo. Uma forma de superar os problemas efetivos associados à dificuldade de manutenção do regime de jorro estável é através da engenharia de controle e automação de processos. Dentro deste contexto e objetivando a manutenção do regime dinâmico estável durante o processo de umedecimento de inertes em leito de jorro, utilizou-se a metodologia de análise espectral dos sinais de flutuação de queda de pressão no leito para estudar o comportamento dos regimes fluidodinâmicos e implementar uma estratégia de monitoramento e controle do processo. Como partículas inertes foram utilizadas microesferas de vidro, enquanto o umedecimento do leito foi por meio de água destilada. Ensaios em leito seco em malha aberta permitiram identificar os regimes de jorro estável, jorro interno, leito fixo e o instante de transição entre os regimes a partir das variáveis monitoradas, frequência e amplitude espectral dominante e desvio padrão da flutuação de pressão. A frequência dominante demonstrou ser a variável mais adequada para monitorar e controlar o processo. Ensaios em leito úmido em malha aberta tiveram o intuito de avaliar o comportamento da frequência dominante durante condições de instabilidade e definir o setpoint range do controlador para o regime de jorro estável (7,8 a 8,4 Hz). A última etapa deste trabalho consistiu na implementação das malhas de controle. A utilização de controladores PI e PID permitiu desenvolver diferentes malhas de controle atuantes na vazão de ar de jorro e na vazão de atomização (variáveis manipuladas) a partir de uma única variável controlada (frequência espectral dominante). Os resultados demonstram que o regime dinâmico de jorro estável pode ser monitorado através da análise espectral dos sinais de flutuação de pressão, e controlado utilizando simplesmente controladores convencionais PID. A metodologia utilizada neste trabalho demonstra grande potencial de aplicação em processos de secagem de pastas reais, uma vez que a análise espectral das flutuações de pressão é baseada em medições simples, versáteis, robustas, em tempo real e de forma não intrusiva ao processo, enquanto que os controladores convencionais (PID) são de fácil aplicação e conseguiram neste trabalho, dentro das faixas estudadas, controlar o regime de jorro estável evitando instabilidades fluidodinâmicas.

ASSUNTO(S)

fluidodinâmica monitoramento controle de processos análise espectral fluid dynamics monitoring process control spectral analysis

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