Sistema para automação de controle de pH e biogás produzido em biodigestores - Lazaroti, Vitor Hugo Rangel [UNESP] (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2023)
Desde a fundação dos primeiros processos produtivos, metodologias físicas e químicas de transformação da matéria são objetos de estudo de grande parte da comunidade científica ao redor do mundo. A qualidade de um processo está associada com sua capacidade de imprimir características desejáveis ao seu produto final enquanto mantém seu fluxo de operação estável e equilibra consumo de energia (e matéria) e geração de resíduos. Além disso, vale ressaltar que quanto mais etapas (e quanto mais complexas elas forem) um processo tiver, mais difícil é assegurar sua qualidade. Nesse contexto, a ciência de Controle de Processos surge como base lógica fundamental para garantir que a condução de um método produtivo vai sempre ser a mais eficiente. Essa ciência age por meio da união de mecânica, elétrica, eletrônica e ciências da computação permeados por modelagens matemáticas. Inúmeras são as formas de projetar e programar sistemas reguladores para um mesmo processo, entretanto, a eficiência de controle depende da capacidade do(s) projetista(s) de assimilar diferentes variáveis de alimentação com respostas mecânicas por meio de códigos que garantam agilidade, precisão e confiabilidade. Por isso, o escopo desse projeto envolveu, a partir de componentes eletrônicos básicos e de uma plataforma de prototipagem eletrônica (Arduino) livre, construir um sistema completo de monitoramento e controle de algumas variáveis de reação utilizando metodologia padrão de planejamento, integração e execução (além de fornecer material de apoio para os pesquisadores que o utilizarem). O tipo de processo a ser controlado na prática é a degradação anaeróbia de resíduos em biodigestor e as principais vias a serem monitoradas são o pH e a produção de biogás. A vantagem de desenvolver um projeto voltado para mecanismos biológicos é a de atestar sua robustez, uma vez que essas reações possuem comportamentos menos previsíveis que mecanismos inorgânicos e o tempo de resposta após a atuação de um controle é maior. Ao final do projeto, o sistema foi instalado no Instituto de Pesquisa em Bioenergia da UNESP em Rio Claro (SP) e um manual de operação foi elaborado e entregue para a equipe de pesquisadores.

Since the founding of the first productive processes, physical and chemical methodologies for matter transformation have been objects of study for a large part of the scientific community around the world. The quality of a process is associated with its ability to impart desirable characteristics to its final product while maintaining a stable operation flow, balance of energy (and matter) consumption and waste generation. In addition, it is worth noting that the more steps (and the more complex they are) a process goes through, the more difficult it is to ensure its quality. In this context, the science of Process Control emerges as a foundation to ensure that the conduction of a productive method will always be more efficient. This science arises as the union of mechanics, electrical, electronics and computer science permeated by mathematical modeling. There are countless ways to design and program control systems for the same process, however, control efficiency depends on the designer's ability to assimilate different inputs with mechanical responses through codes that guarantee agility, accuracy and reliability. Therefore, the scope of this project involves, from basic electronic components and a free electronic prototyping platform (Arduino), building a complete system of monitoring and control of some reaction parameters using standard methodology of planning, integration and execution (in addition to providing support material for researchers who use it). The type of process to be controlled in practice is the anaerobic degradation of waste in biodigesters and the variables to be monitored are pH and biogas production. The advantage of developing a project aimed at biological reactors is to attest its robustness, since these reactions are more unpredictable than the inorganics and the response time after the actuation of a control is greater. At the end of the project, the system was installed at UNESP's Bioenergy Research Institute in Rio Claro (SP) and an operation manual was prepared and delivered to the researcher’s team.
System for automation of pH control and produced biogas in biodigestors
Keywords: Processos; Qualidade; Controle; Eletrônica; Biodegradação; Prototipagem rápida