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dc.contributor.authorMartins, Christian de Oliveira
dc.date.accessioned2021-12-01T16:43:47Z
dc.date.available2021-12-01T16:43:47Z
dc.date.issued2021-11-16
dc.identifier.citationMARTINS, Christian de Oliveira. Projeto de controle de um reator cerâmico para produção de cloreto de alumínio anidro utilizando microcontroladores de hardware livre. 2021. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Química) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2021. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/15218.*
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/15218
dc.description.abstractAluminium chloride (AlCl3) is a salt commonly applied in industry since it is a Lewis acid. Such feature makes aluminiun chloride a good catalyst in the production of several organic compounds. Between its main applications, there is the production of ethyl benzene and dyes in general. Many raw materials can be used in AlCl3 synthesis by the chlorination of a aluminum source. In one of these paths, vapour hydrogen chloride reacts with metallic aluminum in high temperatures, producing aluminum chloride and hydrogen gas. Alumina based ceramic reactors are used in this case, since the raw materials have a corrosive behavior and to avoid possible contamination of the product with other metals, such as iron from metallic alloy reactors. Ceramic reactors are sensible to fast temperature variations, which could cause fractures by cycle or thermal shock. For this reason the temperature control must be smooth, without fast variations of the supplied power. Therefore, the objective of this work is tuning a temperature feedback control system for a tubular ceramic reactor to produce anhydrous aluminum chloride. The model used is a PID (proportional-integral-derivative) control, which is traditionally used in process control. PID control action on the manipulated variable is proportional to the deviation in the controlled variable (difference between its current value and the desired value), to the integral and to the derivative of this deviation. Two programmable microcontrollers were chosen for the reactor control. The first one was the nodeMCU ESP-8266 with a ESP12F module. This microcontroller can communicate by Wi-Fi signal with other devices, which allows its use for IoT, the “Internet of Things”. Furthermore, it uses a 32-bit processor with a maximum clock of 80 MHz, a good advantage in relation to Arduino Uno, which have a clock of 16 MHz. The second controller used was the Arduino Uno itself. Despite its lower processing capacity, it is more consolidated in market, so it has an advantage in terms of support. The temperature control was realized by the manipulation of the reactor heat supply through the control of the power provided to resistance heating alloy. The relay method was applied for the initial tuning of PID parameters in the reactors without reaction. With this control, we reduced the time of heating until the operating temperature of the reactor about 2 times and the temperature variation caused by external perturbations.eng
dc.description.sponsorshipNão recebi financiamentopor
dc.language.isoporpor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlospor
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/*
dc.subjectCloreto de alumínio anidropor
dc.subjectReator cerâmicopor
dc.subjectControle de temperaturapor
dc.subjectControle PIDpor
dc.subjectCeramic reactoreng
dc.subjectAnhydrous aluminium chlorideeng
dc.subjectTemperature controleng
dc.subjectPID controleng
dc.titleProjeto de controle de um reator cerâmico para produção de cloreto de alumínio anidro utilizando microcontroladores de hardware livrepor
dc.title.alternativeDesign of a control for a ceramic reactor used for anhydrous aluminium chloride production using open-source hardware microcontrollerseng
dc.typeTCCpor
dc.contributor.advisor1Furlan, Felipe Fernando
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/4136352953168873por
dc.contributor.advisor-co1Tavares Júnior, Adalberto Teógenes
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/3645533092024985por
dc.description.resumoO cloreto de alumínio (AlCl3) é um sal frequentemente utilizado na indústria por ser um ácido de Lewis, o que o torna um bom catalisador na manufatura de diversos compostos orgânicos. Entre suas principais aplicações temos a produção de etil benzeno e de tinturas. Várias matérias-primas podem ser usadas na síntese do AlCl3 , através da cloração de uma fonte de alumínio. Em uma dessas vias de síntese, reage-se cloreto de hidrogênio gasoso e alumínio metálico a altas temperaturas, produzindo o cloreto de alumínio anidro e gás hidrogênio. Reatores cerâmicos a base de alumina podem ser usados nesse caso, dada a natureza corrosiva da matéria-prima e para evitar a contaminação do produto com outros metais, comumente com ferro proveniente de reatores metálicos. Reatores cerâmicos são sensíveis a variações drásticas de temperatura, podendo ocasionar fraturas por ciclo ou choque térmico. Por isso o controle de temperatura deve ser suave, sem variações bruscas na potência fornecida. Sendo assim, o objetivo deste trabalho é desenvolver um controle de temperatura do tipo feedback para um reator cerâmico tubular para produção de cloreto de alumínio anidro. O modelo utilizado é um controle PID (proporcional-integral-derivativo), tradicional em controle de processos. A atuação do PID na variável manipulada é proporcional ao desvio na variável controlada (diferença entre o valor atual e o desejado), à integral e à derivada deste desvio no tempo. Dois microcontroladores programáveis foram inicialmente triados para serem empregados no controle do reator. O primeiro foi o NodeMCU ESP-8266 com módulo ESP12F, um microcontrolador com disponibilidade de comunicação via Wi-Fi com outros dispositivos, possibilitando inclusive seu uso para IoT, a “internet das coisas”. Este microcontrolador utiliza um processador 32 bits com clock de até 80 MHz; uma vantagem com relação ao Arduino Uno, que, por sua vez, possui clock de apenas 16 MHz. O segundo controlador utilizado foi o próprio Arduino Uno, que apesar de uma menor capacidade de processamento, está mais consolidado no mercado, conferindo a ele uma grande vantagem com relação a suporte. O controle da temperatura foi realizado pela manipulação do fornecimento de calor ao reator através do controle da potência fornecida à resistência elétrica responsável pelo aquecimento. O método do relé foi empregado para o ajuste dos parâmetros PID no reator sem que a reação estivesse ocorrendo. Com esse controle, diminuiu-se o tempo de aquecimento até a temperatura de operação em aproximadamente duas vezes e as variações de temperatura causadas por perturbações externas.por
dc.publisher.initialsUFSCarpor
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::PROCESSOS INDUSTRIAIS DE ENGENHARIA QUIMICApor
dc.publisher.addressCâmpus São Carlospor
dc.contributor.authorlatteshttp://lattes.cnpq.br/3013890150468691por
dc.publisher.courseEngenharia Química - EQpor


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