Different alternatives arrangements simulation of a pilot unit mobile fermentation to ethanol production

Orientador: Maria Regina Wolf MacielDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia QuímicaResumo: Neste trabalho, simulações da etapa de fermentação para a produção de bioetanol foram realizadas utilizando o simulador Aspen Plus® com objetivo de realizar um estudo do processo fermentativo dentro de um cenário mais realista. A modelagem cinética foi realizada levando em conta os efeitos inibitórios da fermentação mediante a implementação de uma sub-rotina Fortran ao simulador. Além do mais, foram estudados diferentes arranjos operacionais de dornas de fermentação de uma unidade móvel para produção de bioetanol. Uma comparação com a simulação do processo de fermentação, utilizando equações estequiométricas também foi realizada. Os resultados mostram um maior desempenho em termos de rendimento para as simulações onde equações estequiométricas são utilizadas isto atribuído ao fato destas simulações desconsiderarem os efeitos inibitórios dos microrganismos fermentativos, o qual justifica a importância deste trabalho. Análises de sensibilidade com relação ao efeito da temperatura e conteúdo de substrato no mosto foram realizadas com o objetivo de avaliar o desempenho do modelo cinético. Comparações de diferentes arranjos operacionais de uma planta piloto móvel são também apresentadas: Batelada, contínua em serie, contínua em paralelo e BatCon. As simulações do processo batelada e contínuo usando unidades de operação do Aspen Plus (Rbatch e o Rcstr), mostraram que o modelo utilizado respondeu bem as variações de parâmetros, provando ser representativo para determinar as condições de operação de uma planta piloto ou industrial. Os arranjos operacionais simulados da planta da fermentação móvel apresentaram variações nos seus rendimentos, o processo em continuo presentaram os melhores rendimentos em comparação como os processos em batelada. O maior rendimento foi apresentado pelo processo contínuo em serie (98,96%), sendo o menor rendimento para o processo Batelada (93,39%)Abstract: In this work, simulations of step fermentation for the bioethanol production were performed using the Aspen Plus simulator in order to making a study of the fermentation process in a more realistic scenario. The kinetic modeling was performed taking into account the inhibitory effects of fermentation with the implementation of a Fortran subroutine to the simulator. Furthermore, we studied different operational arrangements of fermentation vessels of a mobile unit for production of bioethanol. A comparison with the simulation of the fermentation process, using stoichiometric equations was also performed. The results show a better performance in terms of yield for the simulations where stoichiometric equations are used, attributed to the fact that these simulations disregard the inhibitory effects of fermentative microorganisms, which justifies the importance of this work. Sensitivity analysis regarding the effect of temperature and substrate content in the must, were performed with the objective to evaluate the performance of the kinetic model. Comparisons of different operational arrangements a mobile pilot plant is also presented: Batch, continuous series, parallel and continuous, and BatCon. The simulations of the process batch and continuous, using units operation Aspen Plus (Rbatch and Rcstr) showed that the model used responded well to the parameter variations, proving to be representative for conditions of operation of a pilot plant or industrial. The operational arrangements of simulated mobile fermentation plant showed variations in their yields, the continuous process presented the best returns as compared to batch processes. The highest yield was presented by the ongoing process in series (98.96%), the lowest yield for batch processes (93.39%)MestradoDesenvolvimento de Processos QuímicosMestre em Engenharia Químic

Otimização dos parâmetros de modelos hidrológicos

Este trabalho apresenta as técnicas de otimizaçao iterativas aplicada a modelos de simulação hidrológica. Para tanto utilizamos os modelos de propagação do tipo "descarga-descarga", descrevendo três desses modelos e utilizando num problema prático dois deles, otimizando seus parâmetros pelas técnicas apresentadas em detalhe. No trabalho é utilizado um programa de computador onde é descrita a sua estrutura e como deve ser usado

Modelagem matemática do controle alveolar de agentes anestésicos inalatórios

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica

Artificial neural networks applied to the numerical simulation of well-reservoir coupling

Orientador: Philippe Remy Bernard DevlooDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e UrbanismoResumo: No presente trabalho, desenvolveu-se uma biblioteca para geração de redes neurais artificiais (NeuralLib) e aplicou-se a mesma para aproximação do acoplamento de escoamento em poços horizontais com reservatório. A biblioteca NeuralLib foi desenvolvida em linguagem C++. A arquitetura de rede gerada e utilizada foi a Multilayer Perceptron (MLP) com uma única camada oculta. Optouse em gerar 3 arquiteturas com diferentes números de neurônios ocultos com objetivo de analisar o comportamento das MLPs. O algoritmo de treinamento adotado foi o de retropropagação ou backpropagation. A rede neural foi utilizada para mapear o fluxo do reservatório tridimensional para o poço horizontal. O escoamento no poço é simulado utilizando leis constitutivas turbulentas e laminares. Foi elaborada uma técnica para gerar os conjuntos de padrões para o processo de treinamento das MLPs, utilizando para tal as curvas de fluxo do reservatório para o poço provenientes de um modelo tridimensional. As MLPs treinadas foram utilizadas na resolução de um modelo unidimensional fornecendo valores de um parâmetro de fluxo do reservatório. Nesse processo, o modelo unidimensional produziu curvas de fluxo no poço semelhantes aos gerados pelo modelo tridimensional. Os resultados são avaliados com relação ao processo de treinamento das MLPs e com relação às curvas de fluxo e vazão total de produção dos poçosAbstract: In this work, an object-oriented library was developed which implements neural networks (Neural- Lib). The library was used to model the coupling of the fluid flow in a three-dimensional reservoir with a one-dimensional well model. The architecture of the neural network is the Multilayer Perceptron (MLP) with a single hidden layer. Three different architectures with varying number of hidden neurons were tested to evaluate the behaviour of the MLP. The backpropagation algorithm was used to train the network. The neural network was applied to estimate the mass flux from a three dimensional reservoir to a horizontal well. The fluid flow in the horizontal well uses laminar and turbulent constitutive models. A technique was developed to generate a set of patterns which were used to train the MLP's. The MLP's output data is a function which represents the mass flux from the reservoir to the one dimensional well. Using the mass flux function, the pressure function in the horizontal well and well flux were very close to the pressure and flux computed using the three dimensional model. The effectiveness of the neural network was evaluated by comparing cases which were not included in the original training setMestradoEstruturasMestre em Engenharia Civi

Ressonância subsíncrona determinação de modos ressonantes em eixos de turbogeradores

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica

Análise de alterações em redes de potência

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica

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O objetivo deste trabalho e a análise bayesiana dos modelos autoregressivos e de médias móveis com limiares (tarma), médias móveis assimétricas (asma) e autoregressivo com coeficientes aleatórios (rca). Apesar de definido por tong (1983), ainda não havia na literatura uma análise para o modelo tarma. A análise para este modelo e feita através de dois procedimentos distintos. Para o primeiro, consideramos conhecidos os valores de limiares e retardo, e para o segundo fazemos uma extensão para o caso geral onde metodos de simulação como o amostrador de gibbs e o algoritmo de metropolis-hastings são utilizados para a inferência. Para a analise do modelo asma, a inovação e considerada uma variável limiar. Neste caso a inferência e feita diretamente das distribuições marginais a posteriori. Os coeficientes do modelo rca são supostos normalmente distribuídos e a analise e feita através do amostrador gibbs. Para as analises envolvendo o algoritmo de metropolis-hastings e o amostrador gibbs, utilizamos metodos para verificação da convergêncianot availabl