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Controle nebuloso ("fuzzy”) aplicado à combustão em caldeiras a bagaço de cana
dc.contributor.author | Mello, Fernando Martins de | |
dc.date.accessioned | 2018-06-25T12:26:03Z | |
dc.date.available | 2018-06-25T12:26:03Z | |
dc.date.issued | 2018-04-26 | |
dc.identifier.citation | MELLO, Fernando Martins de. Controle nebuloso ("fuzzy”) aplicado à combustão em caldeiras a bagaço de cana. 2018. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2018. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/10204. | * |
dc.identifier.uri | https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/10204 | |
dc.description.abstract | In the sugarcane industry, boilers are widely used for cogeneration. This term designates the simultaneous generation of more than one type of energy, namely thermal and electrical, from the same fuel source. This industry uses mainly sugarcane bagasse as the primary fuel source followed by other types of biomass, such as cane straw, woodchips and corn stover. According to the Brazilian Sugarcane Industry Union (UNICA) and the National Electric Energy Agency (ANEEL), the installed capacity for electricity supply from biomass represents 9% of the Brazilian energy matrix. Fuel price has a major impact on the industry’s results, due to the current scenario of the energy market. Therefore, optimizing the combustion is an important lever to reduce this cost. Real-time measurement of oxygen content in the boilers’ flue gas is one of the requirements for this optimization. Due to the capital cost and the requirements for personnel qualification for maintenance and calibration, sugarcane mills rarely apply such analyzers in closed loop. In this work, a fuzzy control was implemented in the combustion air flowrate of a large boiler in the Tereos group, to maintain the oxygen content in the combustion products within the optimum range. A tool was used to identify the process dynamics and to tune the control loop in real time. After downloading the new strategy in the factory’s control system and tuning the controller, the oxygen control loop started operation in automatic mode. After twenty-four hours of continuous operation, regulatory and servo controls were able to, respectively, keep the desired setpoint with low variability (± 1,2% variation in excess air coefficient) and respond to setpoint changes with good response speed (1,5-20 minutes) and overshoot (8-56%). Results reached so far demonstrate the applicability of fuzzy control for combustion in boilers on sugarcane bagasse, with 40% less variability than the PID controller, and 69% less variability compared to operation in manual mode. | eng |
dc.description.sponsorship | Não recebi financiamento | por |
dc.language.iso | por | por |
dc.publisher | Universidade Federal de São Carlos | por |
dc.rights.uri | Acesso aberto | por |
dc.subject | Controle de combustão | por |
dc.subject | Lógica Fuzzy | por |
dc.subject | Caldeiras | por |
dc.subject | Bagaço de cana | por |
dc.subject | Combustion control | eng |
dc.subject | Fuzzy Logic | eng |
dc.subject | Boilers | eng |
dc.subject | Sugarcane bagasse | eng |
dc.title | Controle nebuloso ("fuzzy”) aplicado à combustão em caldeiras a bagaço de cana | por |
dc.type | Dissertação | por |
dc.contributor.advisor1 | Sousa Júnior, Ruy de | |
dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/1983482879541203 | por |
dc.description.resumo | Na indústria de cana-de-açúcar, caldeiras são amplamente utilizadas para cogeração. Este termo designa a geração e utilização combinada de mais de um tipo de energia, como por exemplo térmica e elétrica, a partir do mesmo combustível. O principal combustível utilizado no setor é o bagaço de cana, seguido de outros tipos de biomassa, tais como palha de cana, cavaco de madeira e palha de milho. De acordo com a União da Indústria de Cana-de-Açúcar (UNICA) e a Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL), a capacidade outorgada de fornecimento de eletricidade a partir da biomassa representa 9% da matriz energética brasileira. O custo do combustível representa grande impacto no setor em virtude do cenário atual do mercado de energia. Portanto, otimizar a combustão é uma alavanca importante para reduzir este custo. A medição em tempo real da concentração de oxigênio nos gases de exaustão das caldeiras é um dos requisitos para esta otimização. Devido ao custo e à necessidade de qualificação dos operadores para manutenção e calibração, o emprego destes analisadores em malha fechada ainda é pouco explorado nas usinas de cana. Neste trabalho, foi implementado um controle nebuloso (fuzzy) com atuação sobre a vazão de ar de combustão em uma caldeira de grande porte do grupo Tereos, com o objetivo de manter o teor de oxigênio nos produtos de combustão dentro da faixa ótima. Foi utilizada uma ferramenta para identificação da dinâmica do processo e sintonia da malha de controle em tempo real. Após a implantação da nova estratégia no sistema de controle da usina e a sintonia do controlador, a malha de controle de oxigênio entrou em operação em modo automático. Após vinte e quatro horas de operação ininterrupta, os controles regulatório e servo foram capazes de, respectivamente, manter o setpoint desejado com baixa variabilidade (variação de ± 1,2% no coeficiente de excesso de ar) e responder a mudanças de setpoint com velocidade de resposta entre 1,5 e 20 minutos e overshoot na faixa de 8-56%. Os resultados obtidos demonstram a aplicabilidade do controle nebuloso na combustão em caldeiras a bagaço de cana, com variabilidade 40% menor do que o controle PID e 69% menor do que em modo manual. | por |
dc.publisher.initials | UFSCar | por |
dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química - PPGEQ | por |
dc.subject.cnpq | ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::PROCESSOS INDUSTRIAIS DE ENGENHARIA QUIMICA | por |
dc.ufscar.embargo | Online | por |
dc.publisher.address | Câmpus São Carlos | por |
dc.contributor.authorlattes | http://lattes.cnpq.br/3019610702811546 | por |