Dissertação
Estratégia de controle de sistema CIP baseada em modelos múltiplos
Multi-model control strategy for CIP system
Registro en:
Autor
Brasileiro, Rafaella Gaião
Institución
Resumen
In the industrial environment, the formation of fouling on the surfaces of equipment and pipes
is a worrying problem, as they can decrease the efficiency of the process in addition to
causing other operational problems. From this context comes the need for a rigorous cleaning
of the facilities. With large-scale processes, Clean in Place-CIP systems emerge, a process
that occurs through the circulation of water and chemicals. Currently, these systems are of
fundamental importance for industries, mainly chemical and food, as they guarantee the
quality and safety of products. Therefore, the CIP process is often oversized, resulting in a
higher consumption of chemicals, water and energy, and in addition is very time-consuming.
Thus, this work has as objective the optimization of this process and, consequently, a cost
saving and less waste, generating less environmental impact, for which the dynamics behavior
of the rinse stage of the CIP process was investigated, through the conductivity of the
solution, identifying models that represented it for flow rates between 5L / min and 11L / min.
This identification was carried out using empirical models of first-order-plus-time-delay and
later through manual adjustments seeking better fits. Finally, a control strategy, obtained in
the literature, was adapted for use with the conductivity variable and codified in
Simulink/MATLAB™, allowing quantifying and evaluating its efficiency in terms of water
and time savings. The results found demonstrate the advantage of using this control strategy
in the rinse stage of CIP processes, presenting water savings of 35,43% and 47,13% for the
flows determined as ideal among those studied. Pesquisa sem auxílio de agências de fomento Dissertação (Mestrado) Nas indústrias, a formação de incrustações nas superfícies de equipamentos e tubulações é um
fenômeno preocupante, na medida em que podem diminuir a eficiência do processo além de
causar outros problemas operacionais. Desse contexto advém a necessidade de uma rigorosa
higienização das instalações para remoção desses resíduos. Com os processos em larga escala,
ocorre o surgimento de sistemas Clean in Place- CIP, processo esse que ocorre por meio da
circulação de água e produtos químicos. Esses sistemas, atualmente, são de fundamental
importância para as indústrias, principalmente química e de alimentos, pois garante a
qualidade e segurança dos produtos. Para tanto, muitas vezes o processo CIP é
sobredimensionado, acarretando em um maior consumo de produtos químicos, água e energia,
além do alto consumo de tempo na realização dessa etapa. Assim, visando a otimização deste
processo e consequentemente uma economia dos custos e menor desperdício, gerando um
menor impacto ambiental, investigou-se a dinâmica da etapa de enxágue do processo CIP, por
meio da condutividade da solução, identificando modelos que a representassem para vazões
entre 5L/min e 11L/min. Essa identificação foi realizada por meio de modelos empíricos de
primeira ordem com tempo morto e posteriormente por meio de ajustes manuais buscando
melhores adequações. Por fim, uma estratégia de controle, obtida na literatura, foi adaptada
para uso com a variável condutividade e implementada, em Simulink/MATLAB™,
permitindo quantificar e avaliar a eficiência dessa quanto a economia de água e de tempo. Os
resultados encontrados demonstram a vantagem da utilização da estratégia de controle
estudada, apresentando economias de 35,43% e 47,13% de volume de água para as vazões
determinadas como ideais dentre as estudadas.