Desenvolvimento de sistema de instrumentação e controle PI, do tipo cascata, de uma célula eletrolítica a seco.

Abstract

Tendo em vista o consumo energético crescente no mundo, o uso do hidrogênio como fonte de energia intermediária vem se tornando uma alternativa na busca de novos métodos de produção energética, já que o uso de combustíveis fósseis não serão capazes de suprir a alta demanda mundial a longo prazo. Além disso, os combustíveis fósseis podem acarretar consequências nocivas com a emissão de gases de efeito estufa, os quais causam danos a saúde humana e são os causadores do aumento da temperatura global. Neste trabalho apresenta-se o desenvolvimento de um sistema de controle de vazão do gás proveniente da eletrólise da água, a qual é feita por uma célula eletrolítica a seco. O hidrogênio gerado tem como finalidade ser utilizado como aditivo em motores de combustão interna, com o objetivo de reduzir a emissão de gases poluentes, melhorar o desempenho de motores a combustão e reduzir o consumo do combustível primário. O estudo é de caráter experimental e consiste no desenvolvimento de um sistema de medição para monitorar as variáveis presentes no processo de eletrólise e de um controlador PI, do tipo cascata em série, cujo objetivo é controlar a vazão do gás produto da eletrólise da água, de forma que a corrente elétrica é controlada para que o controle de vazão seja efetuado. Para o controle de vazão foi usado um sensor de vazão como elemento sensor da realimentação, o qual foi calibrado de forma indireta utilizando um rotâmetro como dispositivo auxiliar do processo, obtendo-se um coeficiente de determinação (R²) igual a 0,9957. Para validar o controle de vazão desenvolvido, foi realizado um experimento em que o valor desejado de vazão foi alterado com cinco valores de diferentes e a saída do controlador convergiu, obtendo-se um erro menor que 0,5 g/h para todos os casos. Estudos de um sistema de controle e de monitoramento para o uso de hidrogênio a partir da eletrólise da água como auxiliar no processo de combustão pode ser considerado como passo importante no processo de obtenção de energia mais limpa e econômica.