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Uso de Trocador de Calor como Ferramenta Didática para o Ensino de Modelagem e Sistemas de Controle

DOI: http://dx.doi.org/10.15552/2236-0158/abenge.v25n2p3-9

http://www.abenge.org.br/revista/index.php/abenge/index 

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Paulo A. Martin1 & Fuad Kassab Junior2

 

Resumo: Este artigo apresenta o uso de um trocador de calor de feixe tubular como ferramenta didática para o ensino de modelagem e sistemas de controle. Este recurso pode ser usado nos cursos de engenharia mecânica, elétrica, química e de alimentos. Um software didático foi desenvolvido para realizar uma interface amigável entre o aluno e o trocador de calor, permitindo que a planta se torne uma ferramenta de ensino. O software permite testes da resposta ao degrau do trocador de calor em malha aberta e a implementação de um sistema de controle PID. A planta apresenta uma dinâmica com tempo morto. Optou-se por adicionar ao software um algoritmo preditivo baseado na estrutura Preditor de Smith para o tratamento do tempo morto. Desta forma, podem-se realizar testes utilizando o controle PID com e sem o algoritmo preditivo. Metodologias para o ensino da modelagem do trocador de calor e ensino de sistemas de controle são apresentadas.

Palavras-chave: trocador de calor, ensino de modelagem, ensino de sistemas de controle, controle PID, Preditor de Smith

 

Abstract: This paper presents the use of a shell and a tube heat exchanger as a didactic tool for teaching modeling and control systems. This tool can be used in the mechanical, electrical, chemical and food engineering courses. A didactic software was developed to perform a friendly interface between the student and the heat exchanger allowing the plant to become a teaching tool. The software allows step response tests of the heat exchanger in open loop and the implementation of a PID control system. The plant presents a dynamics with dead time, so it was decided to add a predictive algorithm with Smith Predictor structure in the software for the treatment of the dead time. Therefore, tests could be performed using the PID control with and without the predictive algorithm. Methodologies to teaching the heat exchanger modeling and control systems are presented.

Key words: heat exchanger, modeling teaching, control systems teaching, PID control, Smith Predictor

 

1 Professor Auxiliar em Engenharia Elétrica da Escola de Engenharia Mauá – Praça Mauá, 01; 09580-900 - São Caetano do Sul - SP. E-mail: pauloalexandre@maua.br
2 Professor Doutor do Departamento de Engenharia de Telecomunicações e Controle da Escola Politécnica da USP – Av. Prof. Luciano Gualberto, travessa 3, 158; 05508-900 - São Paulo - SP. E-mail: fuad@lac.usp.br

 

Literatura Citada

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Citado Por

Ongaratto, R. S.; Sarkisb, J. R.; Rech, R. Construção de Uma Torre de Resfriamento de Bancada para o Ensino de Operações Unitárias. Revista de Ensino de Engenharia, v.29, n.2, p.27-34, 2010. doi

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Dados da Publicação

Publicado em:
Revista de Ensino de Engenharia

Paginação:
3-9

ISSN:
2236-0158

Digital Object Identifier:
10.15552/2236-0158/abenge.v25n2p3-9

Fascículo (volume/número/ano):
25 / 2 / 2006

Editor:
Associação Brasileira de Ensino de Engenharia