Controle de Processos Industriais_Sim1

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A
B
C
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Na Figura abaixo está apresentada uma malha de
controle para uma coluna de destilação.  Os
elementos LT, FT e PT são, respectivamente,
medidores de nível, fluxo e pressão, enquanto LC,
FC e PC simbolizam, nesta ordem, controladores de
nível, fluxo e pressão. A partir desse esquema
podemos afirmar que:
Fonte: YDUQS, 2023.
A vazão de vapor para o condensador de
topo é controlada pela vazão de
alimentação.
A vazão de vapor no refervedor é
controlada pela pressão da coluna.
A alimentação é uma variável manipulada.
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SM1 Controle De Processos Industriais
D
E
A
B
A vazão do destilado depende apenas do
nível de líquido no acumulador.
A alimentação é uma variável de
perturbação.
2 Marcar para revisão
Na tabela abaixo estão apresentados alguns
exemplos de controle de processos:
Visando conciliar simplicidade, desempenho e
estabilidade em malha fechada, o controlador mais
adequado para o controle de vazão de líquido, nível
de líquido, temperatura em prato de coluna de
destilação e pressão em um vaso é,
respectivamente:
Proporcional, proporcional, proporcional-
integral-derivativo.
Proporcional, proporcional-derivativo,
proporcional.
C
D
E
A
B
Proporcional, proporcional-integral-
derivativo, proporcional-integral-
derivativo.
Proporcional, proporcional-derivativo,
proporcional-integral-derivativo.
Proporcional, proporcional, proporcional-
integral.
3 Marcar para revisão
A modelagem matemática se tornou uma
ferramenta indispensável para a descrição do
comportamento de um processo químico. Por
exemplo, com um modelo dinâmico de uma coluna
de destilação, podemos simular a variação da
temperatura na coluna e o efeito na composição do
componente mais volátil no destilado sem precisar
de fato modificar algo no processo real. Assim
sendo, a modelagem de um processo pode ser
realizada de forma fenomenológica, empírica ou
híbrida. Baseado no exposto, podemos afirmar que:
Os modelos obtidos na abordagem
empírica devem, sem exceção, ter alguma
relação com as equações de conservação
A modelagem realizada por uma
abordagem híbrida fornece os valores das
variáveis respostas a partir de
experimentos em unidades experimentais
C
D
E
As leis de conservação (massa, energia e
momento) são utilizadas para a descrição
de processos por uma abordagem
fenomenológica, sendo que os modelos
dinâmicos podem ser resolvidos de forma
analítica ou por métodos numéricos
A abordagem empírica é amplamente
empregada na modelagem, uma vez que
podemos realizar experimentos facilmente
em qualquer equipamento industrial
Na abordagem fenomenológica, apesar de
utilizar as equações de conservação para
descrever um modelo dinâmico, é
imprescindível que sejam fornecidos
resultados experimentais ao modelo
4 Marcar para revisão
Os modelos dinâmicos são amplamente
empregados em controle de processos por
representar a variação de parâmetros com o
decorrer do tempo, como por exemplo o
acompanhamento do perfil de temperatura de um
trocador de calor. Devido à natureza transiente, os
modelos dinâmicos são representados por
equações diferenciais que nem sempre têm uma
solução analítica de fácil resolução. Baseado no
exposto, podemos afirmar que:
A
B
C
D
E
A
B
A solução analítica da equação diferencial
não permite estabelecer a variação do
parâmetro dependente com o tempo
Os modelos dinâmicos podem ser usados
para prever o tempo que a variável
dependente irá se estabilizar no estado
estacionário, caso ocorra uma
estabilização
Mesmo com a solução obtida para o
modelo dinâmico, não é possível obter as
condições ótimas de funcionamento do
processo
As simulações computacionais não são
indicadas para resolver e testar as
soluções dos modelos dinâmicos
Os modelos estacionários são os mais
indicados para o controle transiente de
processos
5 Marcar para revisão
Sejam as funções de
transferência dos sistemas de primeira ordem 1,2 e
3 , respectivamente.
As constantes de tempo para os sistemas 1 , 2 e 3
são, respectivamente:
G1(s),  G2(s) e G3(s)
G1(s) = G2(s) = G3(s) =
5
s+10
0,5
0,2s+1
20
2s+20
3/10, 1/4 e 1/20.
3/10, 1/5 e 1/20.
C
D
E
A
B
C
1/10, 1/5 e 1/20.
1/10, 1/5 e 2/20.
2/10, 1/5 e 1/20.
6 Marcar para revisão
Considere o modelo de função de transferência de
primeira ordem apresentado na equação A válido
para uma condição inicial .
Em que y e u são variáveis de desvio. Para uma
condição inicial y e uma mudança degrau
em de magnitude , qual a resposta ?
y(0) = 0
G(s) = =
Y (s)
U(s)
5
10s + 1
(0) = 1
u 2(t = 0) y(t)
y(t) = (20 − 18e− )
t
10
y(t) = (14 − 18e
− )
t
10
y(t) = (18 − 18e
− )
t
10
D
E
A
B
C
D
E
y(t) = (16 − 18e− )
t
10
y(t) = (12 − 18e− )
t
10
7 Marcar para revisão
O comportamento dinâmico de sistemas de controle
de processo industrial podeser afetado por
mudanças no ambiente operacional, como
variações de temperatura, pressão e umidade, bem
como pela variaçăo das características do processo
ao longo do tempo. Um sistema dinâmico de 1 a
ordem possui a seguinte função de transferência:
A constantedetempo desse processoé?
G(s) = =
Y(s)
U(s)
5
2s + 1
1,5
0,5
2,5
1,0
2,0
A
B
C
D
E
8 Marcar para revisão
Sistemas de primeira ordem possuem uma resposta
mais lenta que sistemas de segunda ordem em
controle de processos industriais. Um processo tem
a seguinte função de transferência:
A constantedetempo té:
=
Y (s)
U(s)
10
12s2 + s + 1
3,46
2,83
3,03
3,23
3,83
9 Marcar para revisão
As válvulas de controle são amplamente utilizadas
em processos industriais para regular o fluxo de
fluidos e garantir a qualidade dos produtos. Qual
das seguintes alternativas é uma vantagem das
válvulas do tipo globo em relação às válvulas de
borboleta?
A
B
C
D
E
A
B
C
São mais compactas e leves.
Podem operar em temperaturas mais
elevadas.
São menos propensas a vazamentos.
Possuem menor tempo de resposta.
Permitem um fluxo mais uniforme.
10 Marcar para revisão
A resposta senoidal é um tipo de resposta frequente
em sistemas de controle de processos industriais
de primeira ordem. Essa resposta é caracterizada
pela oscilação que ocorre na variável controlada em
torno do seu valor de regime permanente, quando
uma entrada senoidal é aplicada no sistema. Qual
das alternativas abaixo descreve corretamente uma
das principais características da resposta senoidal
em sistemas de primeira ordem?
A fase da resposta senoidal é
inversamente proporcional à frequência da
entrada senoidal.
A amplitude da resposta senoidal diminui à
medida que a frequência da entrada
senoidal aumenta.
A fase da resposta senoidal é diretamente
proporcional à frequência da entrada
senoidal.
D
E
A amplitude da resposta senoidal aumenta
à medida que a frequência da entrada
senoidal aumenta.
A amplitude da resposta senoidal não é
afetada pela frequência da entrada
senoidal.