Trabalhos de Conclusão de Curso

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Navegando Trabalhos de Conclusão de Curso por Autor "Batista, Denise Faria Devides"

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    Trabalho de Conclusão de Curso
    Avaliação de um sistema para controle de temperatura em um reator de polimerização de resinas acrílicas
    (2023-06-15) Batista, Denise Faria Devides; Soares, Emilly Santos ; Lima, Gabriela Pereira ; Reis, Natalia Martins dos
    O mercado de tintas e vernizes atualmente está em expansão e vem utilizando tecnologias de ponta em seus processos industriais, a fim de atender as exigências do fornecimento de produtos com melhor qualidade. Uma das matérias-primas deste mercado é o polimetacrilato de metila (PMMA), que vem sendo utilizado devido suas propriedades químicas e mecânicas. O processo de polimerização do PMMA da planta industrial deste estudo é realizado em um reator semi-batelada, cuja reação acontece de maneira exotérmica e é conduzida em solução aplicando o xilol como solvente e o peróxido de benzoíla como iniciador da polimerização. Logo, é importante que essas indústrias implementem um sistema de controle de temperatura para manter as condições de processos, visando assegurar as propriedades do polímero. No entanto, o controle existente possui a possibilidade de ser aprimorado e à vista disso, com os dados reais de uma planta que produz o PMMA, este trabalho propõe avaliar e aperfeiçoar o controle das condições de operação, melhorando a velocidade e a eficiência de resposta do controlador. Para isto, elaborou-se o modelo matemático dinâmico que contempla a cinética, os balanços de massa e de energia desse sistema, onde a simulação foi realizada com o auxílio do software Matlab. Por intermédio dos resultados obtidos do modelo matemático, considerando o processo isotérmico, destacou-se a influência da temperatura do meio reacional e as vantagens de se operar próximo de 116 °C, como por exemplo, o grau de conversão esperado e a velocidade de adição próxima à velocidade de consumo. No balanço de energia foi determinado os parâmetros do coeficiente de película de transferência de calor interno e externo para estimar o coeficiente global de troca térmica, obtendo-se o valor de aproximadamente 1,2 kW/(m².K). Então, foi possível avaliar a importância do óleo térmico para o processo, visto que ele desempenha um papel fundamental no controle da temperatura. Em condições elevadas de temperatura do óleo térmico, observou-se um maior consumo e uma alta conversão no processo. Ademais, o modelo matemático foi validado com os dados reais da planta, assegurando a avaliação do sistema de controle de temperatura a partir das ações proporcional e integral (PI), e sendo utilizada a sintonia pelo método de síntese direta. O controlador proposto demonstrou uma estabilidade superior ao controle atual da planta, alcançando o setpoint de 116 °C com menor tempo de resposta, sem oscilações e overshoot.