Utilização de uma ferramenta para seleção automática de estruturas de controle para plantas de processos. - SILVA, Sidinei Kleber da. (2013)
Na indústria química e muito comum, e indispensável, o uso de sistemas de controle para manter o processo funcionando de maneira continua e de forma que o produto final esteja dentro das especificações predeterminadas e de forma segura. Contudo, a crescente demanda e competitividade na industria de processos requer uma operação otimizada e uma melhor utilização das matérias primas e da energia, e a questão chave e como alcançar esses objetivos sem a necessidade de grandes investimentos de capital. A dificuldade em se manter a planta controlada também se da devido, ainda, a aplicação de malhas de controle observando-se o processo localmente e não de forma integrada. O problema aumenta quando se tem uma planta de processos com grande integração mássica e energética. onde pequenos distúrbios no ciclo de operação, quando se propagam para toda a planta. podem desestabilizar um processo previamente estabilizado, exigindo-se, desta forma, uma estrutura de controle mais robusta. Quando se fala na aplicação de uma estrutura de controle onde haja uma abordagem na planta como um todo, define-se uma estrutura "plantwide. Métodos de determinação de estruturas de controle tem sido apresentados na literatura. Em contrapartida, existem metodologias que apresentam um embasamento matemático bastante profundo, como por exemplo, o apresentado por Skogestad onde o usuário devera aplicar uma serie de etapas obedecendo a uma determinada ordem para selecionar, alem da estrutura de controle, as "melhores" variáveis que deverão ser controladas e manipuladas de forma a tornar a planta "auto otimizável". O procedimento pode ser aplicado com auxilio de simuladores comerciais (e.g. AspenPlus) obtendo-se resultados convergentes ou mais adequados se comparados com outras metodologias (e.g. Luyben). Desta forma, motivado pelo contexto exposto, o presente trabalho aborda a construção e utilização de uma ferramenta (Interface de Programação Aplicada) em linguagem VBA com interface no Excel" utilizando a metodologia e os conceitos matemáticos encontrados na literatura. O objetivo e apresentar um meio facilitador de se obter possíveis arranjos de variáveis controladas baseado nos procedimentos disponíveis na literatura. A ferramenta se comunica através da tecnologia COM (Component Object Model) do sistema Windows" com o simulador de processos químicos estacionários PRO/Il . A matriz ganho, bem como o calculo da matriz Hessiana, necessárias para aplicação do método, são obtidas através da utilização do método "Akima Spline" (do pacote de álgebra linear, Alglib") ou através do método da extrapolação de Richardson. Para obtenção dos melhores conjuntos de variáveis, apos construção da matriz ganho, com base no método local do minimo valor singular proposto por Skogestad, e aplicado o procedimento de otimização "branch-and-bound". Os resultados apresentados indicam a viabilidade da aplicação de conteúdos teóricos complexos em uma ferramenta de manipulação simples para o usuário, com a qual serão obtidos os melhores possíveis conjuntos de variáveis controladas para construção de estruturas de controle "plantwide" para plantas de processo.