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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/37763| Título: | Automação e prototipagem de reatores contínuos de tanque agitado integrados à nuvem |
| Título(s) alternativo(s): | Automation and prototyping of continuous stirredtank reactors integrated on cloud platform |
| Autor(es): | Nishihara, Felipe Kyoshi Miyaguni Santos, Isaac Jardim dos Pinto, Lucas Padilha |
| Orientador(es): | Matos, Everton Moraes |
| Palavras-chave: | Internet das coisas Computação em nuvem Automação Engenharia de protótipos Reatores químicos Internet of things Cloud computing Automation Prototypes, Engineering Chemical reactors |
| Data do documento: | 16-Fev-2023 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Ponta Grossa |
| Citação: | NISHIHARA, Felipe Kyoshi Miyaguni; SANTOS, Isaac Jardim dos; PINTO, Lucas Padilha. Automação e prototipagem de reatores contínuos de tanque agitado integrados à nuvem. 2023. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Química) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, 2023. |
| Resumo: | As aplicações industriais apresentam uma demanda crescente em automatização e modelagem de sistemas, para prever o comportamento e realizar otimizações nos processos industriais. O presente trabalho se baseia na prototipação de módulos de reatores com sistema de agitação contínua (CSTR), utilizando microcontroladores ESP32, com a intenção de controlar a temperatura do reservatório e o volume de líquido no interior do reator via controle PID. Foram construídos 3 módulos em diferentes localizações geográficas, nos quais além dos microcontroladores efetuar o controle, também foram conectados à internet via WiFi e integradas na nuvem, através das plataformas ThingSpeak e NodeRED, que foram utilizadas para analisar os dados e posteriormente foi avaliado qual das duas interfaces era a mais adequada para aplicação neste tipo de trabalho. Foi possível observar os dados sendo plotados na nuvem através de uma página web, permitindo o acesso e visualização em qualquer local do mundo, desde que conectado à internet. Após a construção da prototipagem do sistema, realizou-se a análise de sensibilidade, determinando as constantes ótimas de trabalho para os controladores de volume e temperatura. Com o propósito de verificar a robustez dos controladores, realizaram-se as análises em triplicata, efetuando distúrbios nos sistemas, e a partir dos dados gerados, efetuou-se a análise estatística para comprovar a reprodutibilidade dos sistemas, através da determinação do intervalo de confiança. Os experimentos com os controladores foram satisfatórios tanto para o controle de nível quanto para o de temperatura. Notou-se que o controle de nível apresentou um tempo de estabilização muito menor, de aproximadamente 3 minutos, enquanto o controle de temperatura demandou cerca de 15 minutos. Entretanto, observou-se que o controle de temperatura não foi eficaz em tanques com capacidade superiores a 10 litros devido a potência dos ebulidores. |
| Abstract: | Industrial applications are showing an increasing demand for automation and system modeling, to predict behavior and perform optimizations in industrial processes. This work is based on the prototyping of continuous stirredtank reactor (CSTR) modules using ESP32 microcontrollers, with the intention of controlling the temperature of the reservoir and the volume of liquid inside the reactor via PID control. Three modules were built in different geographical locations, in which, in addition to the microcontrollers controlling, were connected to the internet via WiFi and integrated into the cloud, tested the ThingSpeak and NodeRED platforms, to analyze data and evaluate which of the interfaces is more suitable for this work. It was possible to observe the data being plotted on the cloud through a web page, allowing access and visualization from anywhere in the world, as long as connected to the internet. After building the system's prototyping, a sensitivity analysis was performed, determining the optimal working constants for the volume and temperature controllers. In order to verify the robustness of the controllers, the analyses were performed by making disturbances, in triplicate, and from the generated data, statistical analysis was performed to analyze the reproducibility of the systems, being determined the confidence interval. The experiments with the controllers were satisfactory both for level control and temperature control. It was noticed that the level control had a much shorter stabilization time, of approximately 3 minutes, while temperature control required around 15 minutes. However, it was observed that temperature control was not effective in tanks with a capacity greater than 10 liters due to the power of the heaters. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/37763 |
| Aparece nas coleções: | PG - Engenharia Química |
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