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dc.contributor.authorSegantini, Felipe Rinaldi de Oliveira
dc.date.accessioned2022-09-27T13:34:14Z
dc.date.available2022-09-27T13:34:14Z
dc.date.issued2022-09-13
dc.identifier.citationSEGANTINI, Felipe Rinaldi de Oliveira. Modelagem e simulação de sistema de controle de temperatura de chapa aquecedora. 2022. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Química) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2022. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/16685.*
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/16685
dc.description.abstractWith the advancements in information technology, the increase in global competition, in the demand for quality and also the hardening of ambiental laws, process control is becoming increasingly important to the formation of Chemical Engineers. These facts have produced an increasing demand for more efficiency in industrial processes, be them chemical processes, biochemical or other applicable, requiring more precise and reliable models to represent them and therefore, guarantee their operation in optimal conditions. For this purpose, there were made experiments using an Arduino-built system to collect temperature data in the ment the process would reach steady-state in a predetermined power range, allowing to obtain the convective coefficients used in this work to build the mathematical model. Analyzing the obtained convective coefficients, it is able to conclude that due to simplifications, the modelling of the heat transfer process didn't represent the process in an appropriate way, since the collected data produced lower values than expected by the literature. Afterwards, a simulation of the open loop system was made using the convective coefficients simulated in similar to the experiment's conditions and the results were close to the expected, showing a gradual variation in temperature until the system reached steady-state. By validating the open loop model, P, PI and PID controllers were implemented in a feedback configuration, by applying the Ziegler-Nichols and Tyreus-Luyben methods to parameter tuning. Observing their response curves, it is safe to affirm that the P and PI controller's responses were very few different than the expected for a dead-time system according to the literature, having also small dampening, but reaching values close to the setpoint. The PID controllers, although, didn't reach process stability, which indicates the control model needs more limitations to turn its controlling action closer to the actual. Furthermore, it is concluded that the modelling and simulation made in this study still needs refinements, given its potential as a didactic tool in the academical environment.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.subjectSimulaçãopor
dc.subjectControlepor
dc.subjectTransferência de calorpor
dc.titleModelagem e simulação de sistema de controle de temperatura de chapa aquecedorapor
dc.title.alternativeModeling and simulation of a hot plate temperature control systemeng
dc.typeTCCpor
dc.contributor.advisor1Horta, Antonio Carlos Luperni
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/5923938048634505por
dc.description.resumoCom o avanço da Tecnologia da Informação, o aumento da concorrência global, da demanda por qualidade, e também o enrijecimento das normas ambientais, o controle de processos vem se tornando cada dia mais importante para a formação dos Engenheiros Químicos. Esses fatos produziram uma demanda crescente por maior eficiência nos processos industriais, sejam processos químicos, bioquímicos, entre outras aplicações, exigindo modelos cada vez mais fiéis e precisos para representá-los e, assim, garantir sua operação em condições ótimas. Partindo desta motivação, objetivou-se com o presente trabalho a realização da modelagem de um sistema de controle de temperatura de uma chapa aquecedora de bancada. Para isso, foram realizados experimentos utilizando um sistema desenvolvido em Arduino, visando a coleta de dados de temperatura no momento em que o processo atingisse estado estacionário em várias faixas de potências pré-definidas, permitindo então a obtenção dos coeficientes convectivos utilizados neste trabalho para o desenvolvimento da modelagem matemática. Analisando os coeficientes convectivos obtidos, pôde-se concluir que a modelagem do processo de transferência de calor desenvolvida, dadas as suas simplificações, não representou o fenômeno de maneira apropriada, visto que os dados coletados produziram valores menores do que o esperado pela literatura. Em seguida, fez-se uma simulação do sistema em malha aberta utilizando os coeficientes convectivos simulados em condições semelhantes às experimentais, e o resultado cumpriu com o esperado, apresentando uma variação gradual na temperatura até que o sistema atingisse o estado estacionário. Com a validação do modelo em malha aberta, foram implantados controladores do tipo P, PI e PID para uma configuração do tipo feedback utilizando as metodologias de Ziegler-Nichols e Tyreus-Luyben para a realização de ajustes nos parâmetros. Observando as curvas de resposta de cada um deles, pôde-se afirmar que os controladores P e PI apresentaram respostas um pouco diferentes do esperado para um sistema com tempo morto, segundo a literatura, havendo um amortecimento muito pequeno, porém atingindo valores próximos do setpoint. Já os controladores PID desenvolvidos, não atingiram a estabilidade do processo, o que indica que o modelo de controle precisa de mais limitações para tornar sua ação de controle mais próxima do real. Por fim, concluiu-se que a modelagem e simulação realizadas neste estudo necessitarão de refinamento, dado seu potencial uso como ferramenta didática no ambiente acadêmico.por
dc.publisher.initialsUFSCarpor
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::PROCESSOS INDUSTRIAIS DE ENGENHARIA QUIMICApor
dc.publisher.addressCâmpus São Carlospor
dc.publisher.courseEngenharia Química - EQpor


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