Skip navigation

Use este identificador para citar ou linkar para este item: https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/39457
Registro completo de metadados
Campo DCValorIdioma
dc.creatorDiniz Filho, Jose Carlos-
dc.date.accessioned2026-10-06T10:31:46Z-
dc.date.available2026-07-21-
dc.date.available2026-10-06T10:31:46Z-
dc.date.issued2026-02-26-
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/39457-
dc.description.abstractThe mitigation of carbon dioxide (CO₂) emissions resulting from the combustion of fossil fuels represents one of the major technological and environmental challenges of modern society. In this context, Carbon Capture and Storage (CCS) systems have been extensively investigated, particularly post-combustion processes based on chemical absorption with amines, due to their technological maturity and potential for integration into existing industrial plants. However, the high energy consumption and operational costs associated with these systems still limit their large-scale deployment, highlighting the need for advanced modeling, control, and optimization strategies. In this study, an integrated architecture combining Model Predictive Control (MPC) with economic objectives and Real-Time Optimization (RTO) is developed, implemented, and evaluated for a post-combustion CO₂ capture plant based on chemical absorption with monoethanolamine (MEA), rigorously simulated in Aspen Plus Dynamics®. Initially, dynamic simulation of the plant was performed, followed by the application of pseudo-random binary sequence (PRBS) excitation signals to generate data for the identification of linear multivariable process models. Based on these data, output-prediction oriented models (OPOM) were developed, and CLMPC and IHMPCFF controllers were implemented to dynamically track the economic targets defined by the RTO layer. In addition, a Kalman filter was incorporated for the estimation of non-measurable states, providing improved predictive accuracy and eliminating steady-state offset. The MPC controllers were subsequently integrated with a higher-level steady-state model-based economic optimization layer (RTO), responsible for periodically recalculating the optimal operating points while accounting for energy costs, CO₂ pricing, solvent consumption, and environmental penalties. The results demonstrate that the integrated RTO–MPC framework leads to significant improvements in energy efficiency, enhanced dynamic stability, and reduced operational costs under variations in load and flue gas composition. These findings confirm that the integration of predictive control and economic optimization constitutes a promising approach for the sustainable and economically viable operation of industrial CO₂ capture plants.pt_BR
dc.description.provenanceSubmitted by Fernando Augusto Alves Vieira (fernandovieira@biblioteca.ufpb.br) on 2026-10-06T10:31:46Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 805 bytes, checksum: c4c98de35c20c53220c07884f4def27c (MD5) JoséCarlosDinizFilho_Dissert.pdf: 3155006 bytes, checksum: 822dc38e9c6013bf6fd683248a876f2f (MD5)en
dc.description.provenanceMade available in DSpace on 2026-10-06T10:31:46Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 805 bytes, checksum: c4c98de35c20c53220c07884f4def27c (MD5) JoséCarlosDinizFilho_Dissert.pdf: 3155006 bytes, checksum: 822dc38e9c6013bf6fd683248a876f2f (MD5) Previous issue date: 2026-02-26en
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESpt_BR
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal da Paraíbapt_BR
dc.rightsAcesso abertopt_BR
dc.rightsAttribution-NoDerivs 3.0 Brazil*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/*
dc.subjectCaptura de CO₂pt_BR
dc.subjectControle preditivopt_BR
dc.subjectOtimização em tempo realpt_BR
dc.subjectAspen dynamicspt_BR
dc.subjectEngenharia de controlept_BR
dc.subjectCO₂ capturept_BR
dc.subjectPredictive controlpt_BR
dc.subjectReal-time optimizationpt_BR
dc.subjectControl engineeringpt_BR
dc.titleIntegração de controladores preditivos de modelos econômicos e otimização em tempo real aplicados uma planta de captura de carbonopt_BR
dc.typeDissertaçãopt_BR
dc.contributor.advisor1Morais Júnior, Arioston Araújo de-
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/3483421531573106pt_BR
dc.contributor.advisor2Sena, Rennio Felix de-
dc.contributor.advisor2Latteshttp://lattes.cnpq.br/1964398358506333pt_BR
dc.contributor.advisor-co1Martins, Márcio André Fernandes-
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/0572461479663493pt_BR
dc.contributor.referee1Cavalcante, Raquel Massad-
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/1223115132964406pt_BR
dc.contributor.referee2Fontes, Raony Maia-
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/9115757149952281pt_BR
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/2347708926935117pt_BR
dc.description.resumoA mitigação das emissões de dióxido de carbono (CO₂) provenientes da queima de combustíveis fósseis constitui um dos principais desafios tecnológicos e ambientais da atualidade. Nesse contexto, os sistemas de Captura e Armazenamento de Carbono (Carbon Capture and Storage – CCS) têm sido amplamente investigados, com destaque para os processos de pós-combustão baseados na absorção química com aminas, em razão de sua maturidade tecnológica e da possibilidade de integração a plantas industriais existentes. Contudo, o elevado consumo energético e os custos operacionais associados ainda limitam sua aplicação em larga escala, o que torna necessária a adoção de estratégias avançadas de modelagem, controle e otimização. Neste trabalho, desenvolve-se, implementa-se e avalia-se o desempenho de uma arquitetura integrada de controle preditivo baseado em modelo (Model Predictive Control – MPC) com objetivos econômicos e otimização em tempo real (Real-Time Optimization – RTO) aplicada a uma planta de captura de CO₂ por absorção química com monoetanolamina (MEA), simulada de forma rigorosa no Aspen Plus Dynamics®. Inicialmente, realizou-se a simulação dinâmica da planta, seguida da aplicação de sinais de excitação do tipo sequência binária pseudoaleatória (PRBS) para a obtenção de dados e identificação de modelos lineares multivariáveis do processo. Com base nesses dados, foram desenvolvidos modelos orientados à predição da saída (Output-Prediction Oriented Models – OPOM) e implementados controladores CLMPC e IHMPCFF, os quais atuam no rastreamento dinâmico dos alvos econômicos definidos pela camada de RTO. Adicionalmente, foi incorporado um filtro de Kalman para a estimação de estados não mensuráveis, proporcionando maior precisão preditiva e eliminando erros de regime permanente (offset). Os controladores MPC foram então integrados a uma camada superior de otimização econômica baseada em modelo em regime estacionário (RTO), responsável por recalcular periodicamente os pontos ótimos de operação, considerando custos energéticos, preço do CO₂, consumo de solvente e penalidades ambientais. Os resultados demonstram que a integração RTO–MPC proporciona ganhos significativos em eficiência energética, maior estabilidade dinâmica e redução dos custos operacionais frente a variações de carga e composição do gás de combustão. Assim, conclui-se que a integração entre controle preditivo e otimização econômica constitui uma abordagem promissora para a operação sustentável e economicamente viável de plantas industriais de captura de CO₂.pt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.departmentEngenharia Químicapt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Químicapt_BR
dc.publisher.initialsUFPBpt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICApt_BR
dc.publisher.programcode24001015076P4pt_BR
Aparece nas coleções:Centro de Tecnologia (CT) - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química

Arquivos associados a este item:
Arquivo Descrição TamanhoFormato 
JoséCarlosDinizFilho_Dissert.pdf3,08 MBAdobe PDFVisualizar/Abrir


Este item está licenciada sob uma Licença Creative Commons Creative Commons