DETERMINAÇÃO EXPERIMENTAL DA FUNÇÃO DE TRANSFERÊNCIA DO PROCESSO DE REFLUXO DE UMA COLUNA DE DESTILAÇÃO DE ETANOL HIDRATADO

Abstract

A produção de etanol a partir da cana de açúcar é um processo bastante disseminado no Brasil e ainda muito estudado. O presente trabalho propõe a modelagem experimental do processo de destilação de etanol hidratado em batelada a partir da determinação da função de transferência do condensador de refluxo da coluna. Para a obtenção do modelo foram aplicadas excitações na forma de degrau no sistema. A variável controlada foi definida como a temperatura de saída de vapor do trocador de calor da coluna, e a variável manipulada como a vazão de água de resfriamento do mesmo trocador de calor. As demais variáveis envolvidas no processo foram consideradas distúrbios. Os parâmetros da função de transferência do processo foram satisfatoriamente obtidos e experimentalmente validados. Os valores foram iguais a -0,0234 °C.s/mL para o ganho do processo e a 122 s para a constante de tempo. A modelagem realizada permitirá a implementação de uma estratégia de controle para produção de etanol combustível, visando proporcionar alternativas ao pequeno produtor para a obtenção de produtos de maior qualidade a partir de um processo mais eficiente e econômico, sem que seja necessário recorrer a equipamentos complexos e de alto custo.

PALAVRAS-CHAVE: destilação em batelada, modelagem de processos, função de transferência, etanol, controle de processos.

TRANSFER FUNCTION EXPERIMENTAL DETERMINATION OF A HYDROUS ETHANOL DISTILATION COLUMN REFLUX PROCESS

ABSTRACT: Sugar cane ethanol production is  well disseminated in Brazil and it is still widely studied. This work proposes an experimental modeling of  hydrous ethanol batch distillation column through the transfer function determination of the column reflux condenser. Aiming to model, step disturbances were applied to  the system. The control variable was determined as the heat exchanger outlet temperature of the vapor producted on the top of the column and the manipulated variable consisted of the cooling water flux of the same heat exchanger. Other variables were considered disturbs. The transfer functions parameters were satisfied obtained and experimentally validated. These values were -0,0234 °C s mL^-1 for the steady-state gain and 122 s for the time constant. This  model will allow the implementation of a simple control for small scale distillation column ethanol fuel production. Therefore, alternatives are given to small farmers in order to allow the production of higher quality products through a more efficient and economic process without the necessity to use more complex and expensive equipments.

KEYWORDS: batch distillation, process modeling, transfer function, ethanol, control process.