Avaliação experimental dos controles PID e FUZZY/PID no processo de pasteurização de fluidos newtonianos e não-newtonianos / Experimental avaliation of the PID and FUZZY/PID controls on pasteurization process of nrwtonian and non newtonian fluids

AUTOR(ES)

Armando Castelini Neto

DATA DE PUBLICAÇÃO

2006

RESUMO

O trabalho consistiu em avaliar a linearidade do processo de pasteurização HTST na seção de aquecimento, verificar a diferença de sintonia entre as estratégias de controles convencionais (PID) e não convencionais (fuzzy/PID) e avaliar e comparar a eficiência desses controladores quando processados em fluidos newtoniano e não-newtoniano. O pasteurizador utilizado foi a placas de 3 seções (regeneração, aquecimento com retenção e resfriamento). O fluido newtoniano utilizado foi água e o não-newtoniano uma solução aquosa de 0,5% m/m de Carboximetilcelulose (CMC) sódica. Os binômios tempo/temperatura foram aferidos para cada fluido envolvido no processo com base nas limitações do trocador de calor e do controle das utilidades. Para a avaliação qualitativa da linearidade, as curvas de reação do processo foram analisadas pelo método da superposição sugeridos por Ogata (1985), subsidiado pela análise do fator de sensibilidade do coeficiente global de transferência de calor “U”, avaliando a variação das propriedades termofísicas da água e solução aquosa de CMC frente às mudanças das temperaturas de entrada e de saída desses fluidos na seção de aquecimento. Ambos os processos apresentaram comportamento não linear; porém, o processo é mais nãolinear quando utilizada a solução de CMC sódica. A partir das curvas de resposta, foram obtidos os parâmetros de sintonia do PID/feedback pelo método de Aström e Hägglund (1984) e com esses foram obtidos os parâmetros de sintonia do controle fuzzy/PID pelo método de Li (1997). A variável controlada foi a temperatura de pasteurização na saída do tubo de retenção e a manipulada a vazão de água quente no trocador. Os controles foram testados, avaliados e comparados através dos índices de erros absolutos IAE, ITAE e ISE, fazendo-se perturbações de set-point na temperatura de saída da seção de aquecimento, com a seção de regeneração desativada para teste de eficiência de sintonia; e perturbações de carga na temperatura de entrada dos produtos no pasteurizador com as seções de regeneração e aquecimento integradas. Especificamente para o fluido não-newtoniano, também foi alterada sua concentração de entrada. Os valores obtidos dos parâmetros da sintonia foram diferentes para cada um dos fluidos pasteurizados. O controle PID teve bom desempenho para ambas as perturbações de setpoint e de carga no caso da água, o que não aconteceu quando se utilizou a solução de CMC sódica, principalmente no caso da perturbação da sua concentração.de entrada. Este desempenho inferior foi superado pelo uso do controle Fuzzy/PID que mostrou melhor desempenho perante às perturbações de carga e set-point.

ASSUNTO(S)

pasteurization fuzzy fluidos pateurização

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