ALTERNATIVAS para a AUTOMATIZAÇÃO de um COZIMENTO de AÇÚCAR
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- Rachel Sampaio Gil
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1 ALTERNATIVAS para a AUTOMATIZAÇÃO de um COZIMENTO de AÇÚCAR Eduardo Munhoz
2 Cozimento de Açúcar É o processo de cristalização do açúcar por evaporação de água dentro de una vaso de pressão desenhado para manipular materiais densos e viscosos.
3 Processo de Cristalização É o processo de transferência de massa entre a solução açucarada e os cristais de sacarose, que acontece quando se excede o ponto crítico da força de atração molecular e as moléculas mudam para o estado sólido na sua forma cristalina.
4 Curvas de Saturação das Soluções Açucaradas Temperatura ºC Brix , , , Partes de sacarose por 100 partes de água , , ,0 Super Saturado ,2 280 Zona Lábil ,3 Zona Intermediária , ,2 Zona Metaestável Saturado ,0 Não Saturado , , , Temperatura ºF
5 Sobre-saturação Numa solução açucarada, a cristalização acontece somente se a solução está sobre-saturada (ou seja, a solução deve ter mais componentes sólidos que a água capaz de dissolver ditos componentes a determinada temperatura).
6 Zona Metaestável É a região mais perto à curva de saturação, onde os cristais existentes na massa crescem sem que haja formação de novos cristais. Se encontra entre as curvas de saturação 1.0 e 1.2 É a região da curva onde se efetua a semeadura e o corredor em que deve ser mantido o cozimento
7 Zonas de Sobresaturación Zona Intermediária Nesta zona haverá formação de cristais somente em presença de outros cristais existentes. Os cristais pré-existentes e os novos crescem juntos.
8 Zonas de Sobresaturación Zona Lábil Nesta zona haverá formação de novos cristais independentemente da presença ou não de cristais existentes. Os cristais novos e os existentes crescem juntos.
9 Tacho Contínuo Horizontal
10 Tacho Batelada Típico SEPARADOR DE ARRASTE VÁCUO MULTI-JATO ÁGUA XAROPE TOMADA DE PROVA QUEBRA VÁCUO MEL ÁGUA LUNETAS TUBO CENTRAL VAPOR CALANDRA CONDENSADO DESCARGA DE MASSA CONDENSADO
11 Toda a base de funcionamento de um bom controle automático de cozimento consiste em identificar e adotar o tipo certo de sensor de concentração/ consistência. Um bom cozimento é aquele que consegue que todos os cristais semeados no inicio da operação sejam recuperados no final, sem perder nem um cristal por fusão ou diluição e sem que se forme nenhum novo cristal adicional por nucleação espontânea. Ou seja, o cozimento automático deve ser conduzido dentro de um estreito corredor chamado de Zona Metaestável. Zona Metaestável
12 Tipos de sensores Condutividade/ Resistividade Atrito/ Esforço eletromecânico Radiofreqüência Microondas
13 Condutividade - Cuitômetro Hugot escrevia, em 1962:... O trabalho do tacheiro é certamente o mais importante dos trabalhos da fábrica. Ainda que tende a ser mais e mais simplificado e de ser possível o controle por instrumentos, o cozimento de açúcar é evidentemente uma questão de destreza... E a seguir recomenda o uso do Cuitômetro que basicamente, é um par de eletrodos que medem a condutividade da massa cocida 2000 CONDUTIVIDADE (x 10-6) vs. BRIX
14 Sondas de consistência por atrito
15 Sondas de Concentração de Radiofreqüência
16 Sonda de concentração de Microondas
17 Sonda de concentração de Microondas
18 Circulação num tacho de batelada PONTO DE MEDIÇÃO DO NIVEL E DA CONSISTENCIA
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20 Medições e Pontos de Atuação
21 Modelo Matemático Concentração para Semeadura Pureza Temperatura Brix 67 o 0,05 0,05 0, REF ,062 ( S ) 0,746 8,22S ,21 e - 0,11S 0,89S + 1 C 26,6 e - 4S
22 Modelo Matemático Formação de Grãos Pureza Brix Temperatura 0,05 0,05 0, REF ,062 ( S ) 0,186 8,22S ,21 e - 0,11S 0,89S + 1 C 26,6 e - 4S
23 Modelo Matemático Alimentação para o crescimento dos cristais Pureza Temperatura Brix 0,05 0,05 0, REF + - K ( TiS + TdS ) 0,746 0,06S ,23 e - 0,08S 1,03S + 1 C 26,6 e - 4S
24 Estratégia de Controle (1) ESTÁGIO AÇÃO CONTROLE Carga do tacho Válvula de vapor fechada 0% Agitador mecânico parado Inicio da formação de vácuo Estabilização do vácuo em -28 Hg Alimentar a solução até cobrir a calandra Off Válvula de água do multijato Válvula de água do multijato Válvula de alimentação 100% aberta Concentração Manter o vácuo em -28 Hg Válvula de água do multijato Ligar o agitador mecânico Manter o nível do produto acima da calandra Alimentar o tacho com vapor On Válvula de alimentação Válvula de vapor
25 Estratégia de Controle (2) ESTÁGIO AÇÃO CONTROLE Concentração A supersaturação atinge 1.06 (74 Bx). Fechar alimentação Reduzir o vapor Semeadura A supersaturação atinge 1.11 (75 Bx) Introduzir a semente Cristalização Fase 1 A alimentação de vapor se mantém no mínimo durante 2 minutos Manter a alimentação de vapor em 20 PSI Manter a supersaturação em 1.15 (76 Bx) Válvula de alimentação Válvula de vapor Válvula on-off do tachinho de semente Válvula de vapor Válvula de vapor Válvula de alimentação
26 Estratégia de Controle (3) ESTÁGIO AÇÃO CONTROLE Cristalização Fase 2 Aperto da massa Alimentar o produto mantendo a supersaturação em 1.15 (76 Bx) Atingir 100% do volume do tacho Fechar a válvula de alimentação O agitador mecânico atinge a sua máxima potencia Fechar a válvula de vapor Fim da batelada Desligar o agitador mecânico Off Descarregar o tacho Quebrar o vácuo. Fechar a válvula de água do multijato Abrir a válvula de descarga de fundo Válvula de vapor Válvula de alimentação Válvula de alimentação em 0% Válvula de vapor em 0% Válvula quebra-vácuo on. Válvula de água de alimentação em 0% Válvula de descarga em 100%
27 Comunicação entre os elementos de campo e o Sistema de Controle
28 Arquitetura Estação de Operação e Servidor OPC Estação de Engenharia e Operação PROCESS FIELD BUS
29 Exemplo de tela para o operador
30 Exemplo de tela para o operador smar DIVISÃO AÇÚCAR E ÁLCOOL
31 Exemplo de tela para o operador
32 Exemplo de tela para o operador
33 Exemplo de tela para o operador
34 Instalação da sonda e do transmissor de nível no fundo do vácuo
35 Instalação da sonda e do transmissor de nível no fundo do vácuo
36 Manifold de alimentação de produtos no tacho
37 Tachinho de semente e válvula on-off
38 Válvula de descarga do magma
39 Válvula de alimentação de vapor
40 Válvula de água do multijato
41 FIM MUITO OBRIGADO!!!
42
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