Aplicação de uma Estratégia de Controle Preditivo não linear a um Reator de Polimerização com Múltiplos Catalisadores.

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dc.contributor.advisor1Dutra, Julio Cesar Sampaio
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/0000-0001-6784-4150
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/5331990513570911
dc.contributor.authorSilva, Luiz Felipe Neiva da
dc.contributor.authorIDhttps://orcid.org/0000-0001-6882-4039
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/5212012437726963
dc.contributor.referee1Carreira, Lilian Gasparelli
dc.contributor.referee1IDhttps://orcid.org/0000-0003-2415-6299
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/8151437321864971
dc.contributor.referee2Costa, Ariany Binda Silva
dc.contributor.referee2IDhttps://orcid.org/0000-0001-7320-3317
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/9518055204202962
dc.date.accessioned2024-05-30T00:49:35Z
dc.date.available2024-05-30T00:49:35Z
dc.date.issued2021-05-25
dc.description.abstractPolymeric materials production is one of the most important areas in industrial activities, due to its great economic and social impact. Polypropylene, obtained by forming long chains of propylene monomer, is currently the 2nd most marketed plastic resin, representing almost two thirds of global propylene consumption, with several applications in engineering and daily life. Such economic interest forces the search for effective productivity gains while reducing costs is inherent to productive activities. Several polymerization methods, combined with production technologies and mixing of different catalysts, are used to manufacture different products. This has led to the design of multi-purpose equipment or processes that must be able to produce materials with different types of quality. In real polymerization plants, frequent changes in control objectives, nonlinear dynamics of the process, input of disturbances and the occurrence of faults pose serious operational challenges. Therefore, without a strategic and efficient control and monitoring system, multipurpose operation would not be possible. In this context, this work proposes a predictive control scheme based on a non-linear model (NMPC), which is applied to the simulation of a propylene multi-purpose polymerization reactor with the use of a mixture of 3 different catalysts. This scheme comprises a layer of supervisory control (NMPC) referring to the specification of the quality of the polymer and another layer for regulatory control (PID) to guarantee process stability. The results showed the NMPC - PID control scheme allowed improvements in the process control in all catalyst mixtures, providing good performance and consistency in the control, in addition to avoiding certain problems in the industrial scope, which highlights its potential for practical application.
dc.description.resumoA produção de materiais poliméricos é uma das áreas mais importante nas indústrias, devido ao seu grande impacto econômico e social. O polipropileno, obtido pela formação de longas cadeias de monômero de propileno, na atualidade é a 2ª resina plástica mais comercializada, representando quase dois terços do consumo global de propileno, com diversas aplicações em engenharia e na vida cotidiana. Devido ao forte interesse econômico, a busca por ganho efetivo de produtividade com redução de custos é inerente às atividades produtivas. Vários métodos de polimerização, combinados a tecnologias de produção e mistura de diferentes catalisadores são usados na fabricação de diferentes produtos. Isso tem levado ao projeto de processos ou equipamentos multipropósitos que devem ser capazes de produzir de materiais com vários tipos de qualidade. Em plantas reais de polimerização, mudanças frequentes dos objetivos de controle, a dinâmica não linear do processo, a entrada de perturbação e a ocorrência de falhas representam desafios operacionais importantes. Por isso, sem um sistema de controle e monitoramento estratégico e eficiente, a operação multipropósito não seria possível. Neste contexto, este trabalho propõe um esquema de controle preditivo baseado em um modelo não linear (NMPC), o qual é aplicado à simulação de um reator de polimerização multifuncional de propileno com a utilização de uma mistura de 3 diferentes catalisadores. Este esquema compreende uma camada de controle supervisório (NMPC) referente à especificação da qualidade do polímero e outra camada de controle regulatório (PID) para garantir a estabilidade do processo. Os resultados mostraram o esquema de controle NMPC - PID possibilitou melhorias no controle do processo em todos as misturas de catalisadores, fornecendo bons desempenhos e consistência no controle além de evitar certos problemas no âmbito industrial, o que se destaca seu potencial para aplicação prática.
dc.description.sponsorshipFundação Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
dc.formatText
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufes.br/handle/10/14830
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal do Espírito Santo
dc.publisher.countryBR
dc.publisher.courseMestrado em Engenharia Química
dc.publisher.departmentCentro de Ciências Agrárias e Engenharias
dc.publisher.initialsUFES
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Química
dc.rightsopen access
dc.subjectEquipamentos multipropósitos
dc.subjectcontrole preditivo baseado em modelo não linear
dc.subjectsimulação
dc.subjectpolimerização
dc.subject.br-rjbnsubject.br-rjbn
dc.subject.cnpqEngenharia Química
dc.titleAplicação de uma Estratégia de Controle Preditivo não linear a um Reator de Polimerização com Múltiplos Catalisadores.
dc.title.alternativeApplication of a Nonlinear Model Predictive Control Strategy to a Polymerization Reactor with Multiple Catalysts.
dc.typemasterThesis
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