Sistema de simulação online de balanço de massa e energia para usinas de açúcar e álcool

• Processo: 10/16694-3
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Programa Capacitação - Treinamento Técnico
• Data de Início da vigência: 01 de dezembro de 2010
• Data de Término da vigência: 31 de maio de 2011
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Ciência da Computação - Sistemas de Computação
• Pesquisador responsável: Claudio Adriano Policastro
• Beneficiário: Anderson Luis Nakano
• Vinculado ao auxílio: 09/51657-4 - Sistema de simulação online de balanço de massa e energia para usinas de açúcar e álcool, AP.PIPE
• Assunto(s): Indústria sucro-alcooleira Termodinâmica
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: balanço de massa e energia | otimização | Processo Sucroalcoleiro | sensores virtuais | Simulacao Online | Usinas de Açúcar e Álcool | Sistemas de Computação

Resumo

O bolsista será responsável pelo desenvolvimento da interface gráfica do sistema proposto. Nesta fase do presente projeto, a interface desenvolvida na Fase I será otimizada e estendida para suportar a montagem de fluxogramas com os diversos tipos de coluna de destilação existentes. Serão construídas as unidades operacionais referentes aos sistemas de destilação existentes em usinas de álcool: corrente de alimentação, corrente de vapor, corrente de líquido e corrente de produto final; colunas de destilação (A, B e C) com configurações genéricas de trocadores de calor (refervedores e condensadores). Estas unidades operacionais serão desenvolvidas dentro de uma hierarquia de classes de objetos, contendo mecanismos de herança e polimorfismo. Quando o usuário montar seu diagrama representando a planta industrial, o sistema deverá ter o controle sobre quais unidades operacionais estão conectadas a quais outras, como em um grafo no qual cada unidade corresponde a um nó e suas conexões de entrada a saída. Cada unidade operacional envolve um conjunto de equações de balanço que representam o modelo de um aparato ou parte do processo. Para o controle das sequências de conexões entre as unidades operacionais, será empregada uma lista dinâmica duplamente encadeada (Kruse et al., 1991). Desta forma, o sistema possuirá a flexibilidade necessária para que o usuário possa representar qualquer planta industrial, dispondo as unidades operacionais e efetuando as conexões entre as mesmas. Esta abordagem permite ainda a inserção de um número indefinido de unidades operacionais no diagrama de uma planta industrial. Além desse mecanismo de controle da sequência das conexões entre as unidades operacionais, será implementado um mecanismo contendo regras de conexões entre as unidades operacionais, para evitar que o usuário conecte unidades com operações incompatíveis, conferindo assim robustez e confiabilidade à montagem das plantas simuladas. Estas regras serão empregadas para evitar, por exemplo, que o usuário conecte a corrente de alimentação do vinho em uma entrada de vapor de uma coluna. Cada objeto de unidade operacional será desenvolvido com dois ponteiros que localizam a mesma dentro da lista duplamente encadeada. Adicionalmente, cada unidade conterá ponteiros para referenciar as unidades anteriores e posteriores com relação ao fluxo de vapor e de condensado. Estas conexões das listas serão empregadas pela máquina de simulação para controlar a sequência dos cálculos realizados para cada modelo matemático existente em um fluxograma de processo, durante a execução dos balanços de massa e energia, para a simulação da planta. Adicionalmente à interface gráfica, serão desenvolvidas diversas estruturas de dados internas que possibilitem a integração da interface aos modelos fenomenológicos, à máquina de simulação, ao mecanismo de otimização operacional, ao mecanismo de otimização global e às rotinas de acesso e validação de dados. (AU)