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dc.creatorCruz, Fernanda Paola Butarelli-
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/0536206669596544por
dc.contributor.advisor1Palú, Fernando-
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/5272104493905559por
dc.contributor.advisor-co1Silva, Edson Antonio da-
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/93044938757000por
dc.contributor.advisor-co2Guirardello, Reginaldo-
dc.contributor.advisor-co2Latteshttp://lattes.cnpq.br/4505571663113782por
dc.contributor.referee1Palú, Fernando-
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/5272104493905559por
dc.contributor.referee2Borba, Carlos Eduardo-
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/0750048720229101por
dc.contributor.referee3Mesomo, Michele Cristiane-
dc.contributor.referee3Latteshttp://lattes.cnpq.br/9550512702059307por
dc.date.accessioned2019-04-09T19:01:41Z-
dc.date.issued2016-03-07-
dc.identifier.citationCRUZ, Fernanda Paola Butarelli. Estudo, modelagem matemática e controle do processo de secagem de crambe (Crambe abyssinica) em secador de leito fixo de bancada. 2016. 120 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Universidade Estadual do Oeste do Paraná, Toledo, 2016.por
dc.identifier.urihttp://tede.unioeste.br/handle/tede/4197-
dc.description.resumoEm um cenário de aumento contínuo na demanda por biodiesel o Brasil tem apresentado grande potencial de produção a partir de oleaginosas. Entre as diversas culturas pesquisadas na atualidade, o crambe (Crambe abyssinica) tem destaque especial, sendo imprescindível a realização de estudos que garantam o bom desempenho dessa cultura no campo, assim como a manutenção da qualidade da semente e do óleo. Sabe-se que a qualidade da semente é um resultado de diversos fatores que precisam ser controlados, tais como características do plantio e colheita, processo de secagem, beneficiamento e condições de armazenagem. Entre esses fatores a secagem tem especial importância, uma vez que está diretamente ligada à qualidade do produto e eficiência energética do processo. A secagem industrial há muito tempo tem passado por um processo de automatização, sendo essencial para um melhor controle do processo. Para o projeto de um secador em escala industrial é fundamental estudos da cinética e de equilíbrio higroscópico. Neste sentido foram realizados ensaios para a obtenção das isotermas de grãos de Crambe abyssinica para as temperaturas de 30, 45 e 60 ºC e diversas condições de umidade relativa. A determinação da umidade de equilíbrio foi realizada usando o método estático com o uso de soluções de ácido sulfúrico. Os modelos de Luikov, Keey, Henderson, Chung&Pfost, Henderson-Thompson, Halsey modificado, Oswin modificado e Smith modificado foram ajustados aos valores experimentais e recomendados aqueles que apresentaram os melhores coeficientes de determinação (R²). Os grãos passaram por um processo de hidratação, realizado pelo método de embebição em água destilada em banho ultratermostático, sendo determinado um modelo empírico para determinação da cinética de hidratação dos grãos, possibilitando avaliar diferentes umidades do grão no processo de secagem. A cinética de secagem foi realizada em secador de leito fixo de bancada, foram realizados experimentos com objetivo de analisar a influência de três variáveis no processo: temperatura do ar, velocidade do ar e umidade inicial do grão. Os experimentos foram delineados através de um planejamento experimental completo, com três variáveis e dois níveis. A variável resposta analisada foi o tempo decorrido do início do processo até que não houvesse mais variação de massa significativa da amostra, considerado nesse trabalho como o tempo de secagem. Foi realizada a análise estatística para verificar o efeito de cada variável no processo, utilizando um p-valor de 0,05. Um modelo empírico foi encontrado e validado através do coeficiente de determinação do modelo (R²). Os dados experimentais da cinética de secagem foram ajustados a modelos da literatura: Newton, Newton modificado, Newton modificado-potência e Difusivo. No processo de secagem foi implementado uma malha de controle do tipo PID (Proporcional Integrativo Derivativo), a sintonia dos parâmetros do controlador se deu através do método de Ziegler e Nichols e Cohen e Coon, ambos em malha aberta, através da análise da curva de reação. O refinamento do ajuste foi realizado manualmente. Para avaliar o desempenho dos controladores foram utilizados os critérios IAE (Integral do módulo do erro) e ISE (Integral dos erros ao quadrado). A análise do comportamento higroscópico demonstrou que a temperatura é um parâmetro que tem influência significativa nas faixas estudadas. A umidade de equilíbrio apresentou comportamento típico, diminuindo com o aumento da temperatura do ar. A menor umidade de equilíbrio foi obtida com a temperatura de 60°C, a maior temperatura entre as três analisadas. O modelo de Smith modificado foi o que melhor descreveu as isotermas de sorção para as três temperaturas investigadas. As melhores condições para remoção da umidade de crambe foram alcançada na temperatura de 60°C. Uma análise estatística dos dados experimentais foi realizada, demonstrando uma influência negativa da temperatura no tempo de secagem, e influência positiva da velocidade do ar, a variável umidade inicial do grão não teve efeito significativo. O modelo empírico encontrado foi um modelo de 1ª ordem, que representa 72% dos dados obtidos. O modelo de Newton modificado – potência 2, com dois parâmetros ajustados foi o que melhor descreveu a cinética de secagem para as três temperaturas avaliadas. Foi implementado um sistema de controle automático do tipo PID, para sintonia dos parâmetros do controlador foram utilizados os métodos de Ziegler & Nichols e Cohen & Coon em malha aberta, através da análise de desempenho os parâmetros encontrados pelo método de Cohen & Coon obteve melhores resultados. Foi realizada uma tentativa de melhoria no desempenho através de um ajuste fino manual, porém não houve melhora. O controlador implementado manteve a temperatura do ar próxima ao setpoint estabelecido, na presença de perturbações, sendo assim pode garantir no processo de secagem um produto mais padronizado, melhor qualidade e eficiência energética.por
dc.description.abstractIn a continuing increase in demand for biodiesel scenario in Brazil has experienced great potential for production from oil. Between different cultures researched at present, the crambe (Crambe abyssinica) has special prominence, it is imperative to carry out studies aimed at the proper performance of this crop in the field, as well as maintaining seed quality and oil. It is known that seed quality is a result of several factors that need to be controlled, such as planting and harvesting characteristics, drying, processing and storage conditions. These drying factors are especially important since it is directly linked to product quality and energy efficiency of the process. The long industrial drying has undergone an automation process, is essential for better process control. For the design of a dryer on an industrial scale is essential to conduct studies of the kinetics and equilibrium moisture content. Accordingly assays were performed to obtain the isotherms Crambe abyssinica beans to temperatures of 30, 45 and 60 ° C and different relative humidity conditions. The equilibrium moisture content was conducted using the static method with the use of sulfuric acid solutions. Models Luikov, Keey, Henderson, Chung & Pfost, Henderson-Thompson, modified Halsey, modified Oswin and Smith modified were fitted to the experimental values and recommended those with the best coefficients of determination (R ²). The beans passed through a hydration process, carried out by the method of immersion in distilled water ultrathermostatic bath was given an empirical model to determine the grain hydration kinetics, enabling the evaluation of different grain moisture in the drying process. The drying kinetics was held in dryer fixed bench bed, experiments were conducted in order to examine the influence of three variables in the process: air temperature, air velocity and initial moisture content of the grain. The experiments were designed through a complete experimental design with three variables and two levels. The considered response variable was the elapsed time from the beginning of the process until no more significant weight change of the sample considered in this work as the drying time. Statistical analysis was performed to verify the effect of each variable in the process, using a p-value of 0.05. An empirical model was found and validated by the model coefficient of determination (R²). The experimental data of drying kinetics were fitted to literature models: Newton, Newton modified, modified Newton-power and the Forward. In the drying process was implemented a control loop PID (Proportional Integrative Derivative), tuning the parameters of the controller is given by Ziegler method and Nichols and Cohen and Coon, both open loop, by analyzing the curve reaction. The refinement of the adjustment was made manually. To evaluate the performance of controllers IAE criteria were used (error module Integral) and ISE (Integral errors squared). The hygroscopic behavior analysis showed that temperature is a parameter which has a significant influence in the studied groups. The equilibrium moisture content showed typical behavior, decreasing with increasing air temperature. The lowest equilibrium moisture content was achieved with a temperature of 60 ° C, the highest temperature among the three analyzed. The model modified Smith was the best described the sorption isotherms for the three temperatures investigated. The best conditions for crambe moisture removal were achieved at 60 ° C. A statistical analysis of experimental data was performed, demonstrating a negative influence of temperature on drying time, and positive influence of the air speed, the variable initial grain moisture had no significant effect. The empirical model was found to be a model of 1st order, which represents 72% of the data. The modified Newton model - Power 2 with two parameters set was the best described the drying kinetics for the three evaluated temperatures. Has implemented an automatic control system PID, to tune the controller parameters were used methods of Ziegler & Nichols and Cohen & Coon open loop through performance analysis parameters found by Cohen & Coon method achieved better results . an attempt to improve the performance was carried out through a manual fine-tuning, but there was no improvement. The controller implemented kept the air temperature close to the setpoint established in the presence of disturbances, and thus can ensure drying process in a more standardized product, better quality and efficiency.eng
dc.description.provenanceSubmitted by Marilene Donadel (marilene.donadel@unioeste.br) on 2019-04-09T19:01:41Z No. of bitstreams: 1 Fernanda_Cruz_2016.pdf: 2052374 bytes, checksum: 5a847743edaa07de1efa2d5c4071e976 (MD5)eng
dc.description.provenanceMade available in DSpace on 2019-04-09T19:01:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Fernanda_Cruz_2016.pdf: 2052374 bytes, checksum: 5a847743edaa07de1efa2d5c4071e976 (MD5) Previous issue date: 2016-03-07eng
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESpor
dc.formatapplication/pdf*
dc.languageporpor
dc.publisherUniversidade Estadual do Oeste do Paranápor
dc.publisher.departmentCentro de Engenharias e Ciências Exataspor
dc.publisher.countryBrasilpor
dc.publisher.initialsUNIOESTEpor
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Químicapor
dc.rightsAcesso Abertopor
dc.subjectCrambe (crambe abyssinica)por
dc.subjectModelagem matemáticapor
dc.subjectControle de processopor
dc.subjectSecagempor
dc.subjectSecador de leito fixopor
dc.subjectMathematical modeling ;eng
dc.subjectProcess controleng
dc.subjectDryingeng
dc.subjectFixed bed dryereng
dc.subject.cnpqENGENHARIA QUIMICA::PROCESSOS INDUSTRIAIS DE ENGENHARIA QUIMICApor
dc.titleEstudo, modelagem matemática e controle do processo de secagem de crambe (Crambe abyssinica) em secador de leito fixo de bancadapor
dc.title.alternativeStudy, mathematical modeling and control of crambe (Crambe abyssinica) drying process in fixed bed bench dryereng
dc.typeDissertaçãopor
dc.publisher.campusToledopor
Appears in Collections:Mestrado em Engenharia Química (TOL)

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