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

• Processo: 11/00570-6
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Programa Capacitação - Treinamento Técnico
• Data de Início da vigência: 01 de março de 2011
• Data de Término da vigência: 30 de abril de 2012
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Ciência da Computação - Sistemas de Computação
• Pesquisador responsável: Claudio Adriano Policastro
• Beneficiário: Maressa Fabiano Cuel
• 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

A bolsista será responsável pelo desenvolvimento dos modelos termodinâmicos do sistema proposto. Durante esta fase do projeto, o protótipo do modelo desenvolvido na Fase I será estendido e generalizado para suportar diversas configurações de colunas de destilação com ou sem condensadores e/ou refervedores, por meio da parametrização de diversas variáveis de entrada do modelo desenvolvido. Adicionalmente, os métodos numéricos e o modelo termodinâmico serão otimizados. Será explorada a substituição do modelo termodinâmico UNIQUAC pelo NRTL, visto que o primeiro apresentou diversas deficiências durante a validação do protótipo desenvolvido. Adicionalmente, será explorada a substituição do método numérico utilizado pelo solver (como apontado mais adiante nesta Seção), para que o modelo apresente maior robustez de convergência e resultados. Outro caminho que será explorado é o complemento deste modelo desenvolvido com componentes neurais que possam fornecer parâmetros de difícil obtenção com a modelagem puramente fenomenológica. Isto devido ao fato de que os requerimentos para um bom entendimento e conhecimento físico de um processo são, muitas vezes, complexos e repletos de fatores que limitam sua aplicação prática. Desta forma, nesta Fase II do projeto será explorada uma alternativa aos modelos puramente fenomenológicos, denominados modelos híbridos - que pretendem combinar as vantagens da modelagem matemáticas para os fenômenos totalmente compreendidos e controlados com a modelagem empírica de fenômenos de difícil entendimento ou modelagem matemática, como é o caso de uma coluna de destilação. Considerando este tipo de estrutura, o protótipo desenvolvido será acrescido de componentes neurais que receberão os dados do processo como entrada e produzirão como saída alguns parâmetros de difícil modelagem matemática. Estes parâmetros serão, então, empregados nas equações matemáticas da parte fenomenológica com modelo, resultando em um modelo genérico capaz de ser adequado aos diversos tipos de colunas de destilação existentes. Todos os estes algoritmos e componentes serão desenvolvidos inicialmente em ambiente MATLAB para facilitar as validações e modificações e a integração com o protótipo do modelo fenomenológico. Após a validação destes componentes do sistema, estes serão traduzidos para a linguagem C++ e integrados ao restante do sistema proposto. (AU)