Trabalho de Simulação

Universidade Estadual de Maringá Centro de Tecnologia Departamento de Engenharia Química Curso Engenharia Química Disciplina Análise simulação e controle de processos 5289 Data de entrega e apresentação 18032024 Valor 50 Acadêmicoa RA Acadêmicoa RA Acadêmicoa RA Acadêmicoa RA 1o Bimestre 2o Bimestre 3o Bimestre 4o Bimestre Parte 02 Exame Final DEPURADOR DE HCL GASOSO Você foi contratado como consultor para otimizar o sistema de controle de uma unidade de tratamento de ar A unidade é um depurador onde a concentração de HCl no ar deve ser reduzida antes de ventilar o ar para o ambiente a Fig E1 mostra o depurador Uma solução de NaOH é utilizada como um meio depurador O principal distúrbio no processo é o fluxo de ar para dentro do depurador três ventiladores fornecem este fluxo Quando o fluxo de ar aumenta a concentração de HCl no fluxo de saída também aumenta O sistema de controle deve corresponder a este distúrbio e às variações de ponto fixo Geralmente o ponto fixo é 95 ppm Acima deste valor você está violando regulamento federal na realidade o máximo permitido é 98 ppm abaixo disto você está desperdiçando NaOH O transmissor utilizado AT46 tem uma faixa de 25 a 150 ppm e uma constante de tempo de 04 min O sensor tem um comportamento linear inverso isto é à medida que a concentração aumenta osinal diminui ou 0ST 150 ppm A válvula de controle é uma válvula linear falhaabre O fluxo fornecido pelo ventilador 1 é 50 cfm e os ventiladores 2 e 3 proporcionam 25 cfm cada geralmente apenas o ventilador 1 funciona Na unidade industrial você se encontra com o engenheiro de controle Richard a engenheira da unidade industrial Karen e o operador Chris Karen lhe conta que o controlador esteve em manual durante a semana que passou porque os parâmetros de sintonização que o Richard calculou não estão funcionando de forma alguma estas sintonizações são Kc 28 τ 48 min Ação reversa sintonização 1 Chris diz que ele vem tentando variar as sintonizações um pouco mas sem qualquer sucesso Karen sugeriu eliminar o modo integral usando somente Kc 28 mas isto também não funcionou Os ajustes atuais são Kc 25 ação direta sintonização 2 Richard está quieto e não diz uma palavra Após algum tempo ele pede para falar com você em particular Sozinho com você ele diz Estou muito seguro com relação a estes cálculos Acredito que o Chris não queira que o controlador funcione porque ele teme perder seu emprego Ele continua A Karen por outro lado é uma engenheira à moda antiga que pensa que humanos são mais confiáveis do que máquinas então se não funciona é porque o controlador não é adequado para esta aplicação a Você percebe uma atmosfera pesada e não é exatamente porque a concentração em ppm de HCl está em excesso Algo ou alguém está errado Mas você precisa de mais informação Se ninguém estiver sabotando o sistema e o controlador estiver perfeito você pode especular sobre a razão de diferentes grupos de parâmetros de sintonização não terem funcionado Você decide chamar Karen Chris e Richard para uma reunião Desta vez você quer planejar uma estratégia Quando todos estão presentes você começa suas perguntas Vou precisar da ajuda de todos vocês para solucionar o problema Antes de tudo por que vocês precisam de um controlador Por que vocês simplesmente não definem um fluxo fixo para a solução de depuração de NaOH Eu posso ajudar diz Karen Inicialmente contumávamos alterar o ponto fixo toda vez que um novo gerente era contratado Sabe como é alguns se importavam com o meio ambiente outros simplesmente o ignoravam Agora com o novo regulamento ambiental penso que ele não deverá ser alterado por um bom tempo Entretanto algumas vezes temos que evacuar mais ar com HCl da unidade induatrial e é aí que os outros ventiladores 2 e 3 começam a funcionar Na realidade não controlamos sua inicialização alguém em outra unidade o faz Nestes casos a concentração em ppm pode aumentar muito então temos que abrir a válvula Você tem alguma informação de quanto é a variação quando os ventiladores começam a funcionar pergunta você Eu sou o especialista quando se fala em ventiladores perturbando nosso processo Diz Chris Ontem alguém ligou o ventilador 2 às 235 da tarde A concentração começou a se alterar imediatamente Antes de o ventilador dar partida a concentração era de 925 ppm e o fluxo de NaOH era de 55 gpm 45SC Às 239 da tarde a concentração de 988 ppm e em ascensão Após algum tempo ela estabilizouse em 1025 ppm Decidi então começar a abrir a válvula E o que aconteceu pergunta você Já que o Richard estava por perto diz Chris ele me pediu que registrasse o comportamento do depurador a partir do momento que a válvula abrisse e eu o fiz Tenho os resultados aqui diz Richard Pensei que talvez você quisesse dar uma olhada neles Richard entrega os resultados para você Os dados registrados são mostrados na Tabela E1 Você agora acha que tem tudo o que é necessário No entanto antes de sair você pergunta a Karen o que significa para ela a sintonização do controlador não funcionar de jeito nenhum Ela diz que o conjunto inicial de parâmetros fazia a válvula abrir ou fechar completamente em poucos minutos O último conjunto de parâmetros não é tão mau No entanto quando o ventilador 2 ou o 3 está ligado o processo nunca alcança o ponto fixo e se desvia próximo de 55 ppm dele Isto ela diz não é aceitável Nosso ponto fixo é 95 ppm e pelo regulamento federal é 98 ppm posso aceitar um erro residual de 2 ppm mas não acima disto Também continua ela gostaria de obter uma resposta onde a amplitude de oscilação decai rapidamente Por exemplo se o primeiro excesso é 2 ppm o segundo deve ser 05 ppm Agora você tem tudo o que é necessário b Faça um diagrama de blocos global de malha fechada para ilustrar como o sistema funciona Utilize os valores reais não as letras dentro dos blocos c Qual é o fluxo máximo da válvula d Explique as razões de a Sintonização 1 não ter funcionado Prove suas razões e Explique ar razões de a Sintonização 2 não ter funcionado Prove suar razões f Qual sintonização controlador P você sugere Por quê g O que você diria ao Chris para eliminar suas preocupações sobre perder o emprego se o controlador funcionar h Richard estava certo sobre o Chris sabotar a operação do controlador