Rubens Gedraite

Application of Model-Predictive Control to Multi-Hearth Nickel Reduction Roasters

Abstract This paper describes the application of multivariable model-predictive techniques to the control and optimization of a set of nickel reduction roasters. Using empirical dynamic models derived from process response testing, the model-predictive controller calculates real-time control actions that accurately compensate for the time delays and strong interactions that characterize this type of unit. Compared with the previous operational mode, the deployment of this technology has resulted in a reduction of up to 30% in the variability of roaster conditions, an increase of 2% in energy efficiency and an increase of 1.2% in the recovery of nickel from the laterite ore feed stream.

An Educational Tool with Remote Access for Teaching Modelling Control Systems for Engineering Courses

This paper presents the use of a teaching tool that allows the temperature control and the system identification by Weighted Least Square Method. The system is an application of remote access laboratory, a WebLab, with real equipments and systems that can be remotely controlled by the web. At the approach, the WebLab allows the development of multidisciplinary experiments related to modelling control systems and is used as a tool for engineering education and for research projects.

ESTUDO DO EFEITO DE VARIÁVEIS OPERACIONAIS SOBRE A EFICIÊNCIA DE SEPARAÇÃO DE UMA PENEIRA VIBRATÓRIA EM ESCALA PILOTO

RESUMO O peneiramento vibratorio continua sendo uma das principais operacoes no que se refere a separacao solido-solido e solido-liquido. Embora seja um equipamento de simples concepcao e operacao, a descricao completa do funcionamento de uma unidade peneiramento pode ser dificil de ser predito, considerando que diversas variaveis operacionais podem afetar esta operacao. Assim, o objetivo deste estudo foi a avaliacao dos efeitos das variaveis de processo: proporcao de particulas maiores que a abertura da tela na alimentacao (particulas grossas); taxa media de alimentacao e forca-g imposta a peneira sobre a eficiencia de separacao de particulas grossas da operacao de peneiramento em escala piloto, sendo que o material particulado a ser peneirado foi a rocha fosfatica, de densidade 3,25 g/cm³ e com faixa de tamanho de particulas de 0,6 a 600 µm. Um planejamento composto central (PCC) foi criado para a avaliacao dos efeitos lineares, quadraticos e de interacao entre as variaveis de processo. Os resultados foram analisados estatisticamente e um ajuste nao-linear foi realizado para a estimativa dos efeitos das variaveis sobre a eficiencia. Verificou-se que a taxa media de alimentacao nao teve efeito significativo e a proporcao de particulas grossas na alimentacao e a forca-g influenciaram positivamente o aumento da resposta avaliada. No ponto onde as variaveis assumem seus valores mais extremos, a eficiencia maxima experimental foi de 94,93%.

CONSTRUÇÃO DE BANCADA EXPERIMENTAL PARA ESTUDO DO COMPORTAMENTO DO TEOR DE UMIDADE RESIDUAL PRESENTE NO MATERIAL RETIDO UTILIZANDO PENEIRA VIBRATÓRIA

Durante o processo de perfuração de poços de petróleo a utilização de fluido de perfuração é de suma importância, devido às diversas funções que ele desempenha, como: estabilização do poço, carreamento do cascalho proveniente do corte das rochas, lubrificação e resfriamento da broca entre muitos outros. Devido a este fato, as características físicas do fluido devem permanecer constantes durante todo o processo, sendo necessário o controle da concentração de sólidos que é feito através de uma unidade de separação sólido líquido. O peneiramento é a primeira etapa utilizada em uma unidade típica de separação sólido-líquido, seguida posteriormente de bateria de hidrocicliones e centrífugas decantadoras. Este trabalho visa o estudo relacionado à primeira etapa, através da utilização da peneira vibratória e o levantamento da influência do fator adimensional força-g sobre o teor de umidade arrastado juntamente com os sólidos separados em protótipo de peneira vibratória, equipado com tela de 175 mesh. além da apresentação da instrumentação e sistema de controle empregados na bancada experimental. Os resultados demonstraram que o aumento do valor do adimensional força-g contribuiu para a diminuição da umidade residual do sólido retido pela peneira, os ensaios também demonstraram que o controle agiu de forma satisfatória durante o processo, sendo capaz de manter a força-g constante mesmo com as variações de quantidade de massa sob a peneira.

CONTRIBUIÇÃO PARA O MELHOR APROVEITAMENTO DE FLUÍDO DE PERFURAÇÃO DE POÇOS DE PETRÓLEO – UMA ABORDAGEM UTILIZANDO PROCESSAMENTO DE IMAGEM

A recuperação do fluido de perfuração é importante na operação de poços de petróleo sob a ótica ambiental e econômica. A remoção dos fragmentos e detritos gerados durante a perfuração é essencial para permitir o reaproveitamento do fluido, garantir uma melhor eficiência na sua utilização durante o processo de perfuração bem como evitar o descarte do produto, o qual contém produtos químicos nocivos para o meio ambiente. Os equipamentos utilizados para a separação sólido-líquido incluem três grupos sequenciais: peneiras vibratórias, bateria de hidrociclones e centrífuga decantadora. Um dos maiores desafios é caracterizar o tamanho das partículas e material sólido nas correntes de entrada e saída das peneiras utilizadas no processo de separação, contribuindo para a melhoria operacional e aumento da vida útil das telas utilizadas e com isso para a melhor qualidade do sistema de tratamento do fluido de perfuração. Nesse sentido, este trabalho apresenta uma abordagem utilizando algoritmo de processamento de imagem visando a caracterização da granulometria do material sólido presente no fluido de perfuração de poços de petróleo.

Evaluation of Water Consumption and Neuro-Fuzzy Model of the Detergent Leavings Kinetics’ Removal in a Clean in Place System

This work has focused on describing the water consumption and the Neuro-Fuzzy model of the detergent leavings kinetics’ removal of a CIP System, based on the pH measured. The plant dynamics has been identified for different operational conditions. A flowrate value of 10.5 L.min−1 has been proved to be effective in order to provide the minimum required rinse water volume to execute the stage of the CIP system, which means that it is possible to optimize the process reducing energy, water and steam consumption as well as the time of unused machinery bringing productivity gains. The obtained models, allowed the prediction of the system dynamics behavior. The results were validated when compared with the experimental data. Three triangular membership functions for the input data modeled accordingly the pH dynamics with an error of 0.011 when comparing the validation data and the obtained model.

WEBLAB FOR CONTROL APPLICATIONS IN ENGINEERING EDUCATION

This paper presents the use of a remote access laboratory, a WebLab, with real equipments and systems that can be controlled remotely by the web. At the approach, the WebLab allows the development of multidisciplinary experiments in control and automation areas that can be used as a tool for engineering education and for research projects. This first WebLab includes an application that allows the remote access using a page on internet for drive control of a DC motor. Using this application the user can perform experiments as the open loop test in DC motor in order to obtain non-parametric system model and tuning of PID controller to ensure efficient speed and position motor control.