controle de processo Ind

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21/11/2023, 20:55 Estácio: Alunos
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Avaliando
Aprendizado
 
Teste seu conhecimento acumulado
Disc.: CONTROLE DE PROCESSOS INDUSTRIAIS   
Aluno(a): EZIO PINHEIRO QUEIROZ DE MELO 202108716715
Acertos: 1,8 de 2,0 04/10/2023
Acerto: 0,2  / 0,2
Considere o diagrama esquemático de controle para um sistema de aquecimento doméstico que consiste em um
forno a gás e um termostato.
Fonte: YDUQS, 2023.
 
O aquecedor opera na condição de liga e desliga dependendo da temperatura (T) marcada no termostato. Na
Figura podemos identi�car a variável Q como o calor fornecida pelo aquecedor, Qi é o calor gerado no interior
da residência devido a presença de pessoas e equipamentos, T0 é a temperatura ambiente na parte externa da
residência e V0 é a velocidade do vento na parte externa da residência. Baseado no esquema de controle
proposto podemos a�rmar que:
O termostato é o controlador desse processo.
A variável T é uma perturbação.
 A variável manipulada é o calor fornecido pelo aquecedor.
O calor fornecido pelo aquecedor é uma perturbação.
 Questão / 1
a
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javascript:voltar();
javascript:voltar();
21/11/2023, 20:55 Estácio: Alunos
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A temperatura ambiente e a velocidade do vento não vão in�uenciar no controle de temperatura da
residência.
Respondido em 10/10/2023 10:47:08
Explicação:
A variável manipulada é o calor fornecido pelo aquecedor. Correta: a variável manipulada é o calor fornecido pelo
aquecedor, uma vez que devido a sua variação, a temperatura ano interior da sala pode aumentar ou diminuir.
O calor fornecido pelo aquecedor é uma perturbação. Incorreta: o calor fornecido pelo aquecedor é a variável
manipulada. Perturbações não são possíveis de serem controladas livremente.
A variável T é uma perturbação. Incorreta: a variável controlada é a temperatura T, que é o valor que desejamos
controlar e estabelecer em um determinado setpoint.
O termostato é o controlador desse processo. Incorreta: o termostato é o elemento que mede a variável a ser
controlada, nesse caso a temperatura T.
A temperatura ambiente e a velocidade do vento não vão in�uenciar no controle de temperatura da residência.
Incorreta: a temperatura ambiente e a velocidade do vento são perturbações e podem in�uenciar na transferência de
calor que ocorre entre a residência e o ambiente externo.
Acerto: 0,0  / 0,2
Uma mistura de dois líquidos imiscíveis é alimentada em um decantador. O líquido mais pesado A se deposita no
fundo do tanque. O líquido B forma uma camada no topo. As duas interfaces são detectadas por �utuadores e
são controladas pela manipulação dos �uxos FA e FB.
                                                                           FA = KAhA       
                                                                           FB = KB(hA + hB)                                                   
Os controladores aumentam ou diminuem os �uxos conforme o nível aumenta ou diminui. A alimentação total é
F0. As vazões F0, FA e FB são vazões em massa. A fração em massa do líquido A na alimentação é xA. As duas
densidades ρA e ρB são constantes.
A alternativa que descreve corretamente o modelo dinâmico para controle do nível de líquido A é:
 ρAA(dhA / dt) =  F0xA - KAhA.
ρAA(dhA / dt) =  F0xA + KA(hA + hB)
ρAA(dhA / dt) =  F0xA - KA(hA + hB)
 ρAA(dhA / dt) = F0xA + KAhA.
ρAA(dhA / dt) = - F0xA - KAhA.
 Questão / 2
a
21/11/2023, 20:55 Estácio: Alunos
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Respondido em 10/10/2023 10:55:00
Explicação:
Acerto: 0,2  / 0,2
O diagrama de blocos apresentado na Figura abaixo representa a relação entre as variáveis de saída e as
variáveis de entrada através de funções de transferência para um determinado processo químico.
Qual a alternativa que relaciona corretamente a variável de saída com as 3 variáveis de entrada?
 
Y1(s) = U1(s)G1(s)G4(s) + U2(s)G2(s) + U3(s)G3(s)
Y1(s) = U1(s)G1(s)G2(s) + U2(s)G3(s) + U3(s)G4(s)
Y1(s) = U1(s)G1(s)G2(s) + U2(s)G2(s) + U3(s)G4(s)
Y1(s) = U1(s)G1(s)G3(s) + U2(s)G2(s) + U3(s)G3(s)
 Questão / 3
a
21/11/2023, 20:55 Estácio: Alunos
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Respondido em 10/10/2023 11:05:05
Explicação:
O efeito da entrada (s) em ocorre por um efeito multiplicativo das funções de transferência e .
A entrada se relaciona com por meio da função de transferência e a entrada se relaciona
com por meio da função de transferência . Essas duas últimas podemos representar por um efeito aditivo.
Logo podemos escrever o seguinte:
Acerto: 0,2  / 0,2
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?
2,5
 2,0
1,5
1,0
0,5
Respondido em 10/10/2023 11:11:21
Explicação:
Inicialmente vamos escrever a função de transferência explicitando o ganho e a constante de tempo:
Acerto: 0,2  / 0,2
A medição de temperatura é uma das tarefas mais críticas em processos industriais, uma vez que a temperatura
afeta diretamente a qualidade dos produtos e a segurança dos trabalhadores. Sensores de temperatura são
usados para medir a temperatura em diferentes pontos do processo, mas qual das seguintes alternativas é uma
desvantagem comum dos sensores de termopar em relação aos sensores de resistência?
São menos resistentes a vibrações e choques mecânicos.
Possuem menor tempo de resposta em relação aos sensores de resistência.
Y1(s) = U1(s)G1(s)G2(s) + U2(s)G4(s) + U3(s)G3(s)
U1 Y1(s) G1(s) G2(s)
U2(s) Y1(s) G3(s) U3(s)
Y1(s) G4(s)
Y1(s) = U1(s)G1(s)G2(s) + U2(s)G3(s) + U3(s)G4(s)
G(s) = =
Y(s)
U(s)
5
2s + 1
=
Y (s)
U(s)
K
τs + 1
log 0, τ = 2
 Questão / 4
a
 Questão / 5
a
21/11/2023, 20:55 Estácio: Alunos
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Não podem ser usados em ambientes corrosivos.
Possuem menor precisão em faixas de temperatura elevada.
 São mais afetados por campos magnéticos.
Respondido em 10/10/2023 11:25:41
Explicação:
São mais afetados por campos magnéticos. Correta, Sensores de termopar são sensíveis a campos magnéticos, o que
pode gerar interferência e afetar a precisão das medições. Já os sensores de resistência, como os RTDs, são menos
sensíveis a campos magnéticos.
Possuem menor precisão em faixas de temperatura elevada. Incorreta, sensores de termopar podem ser mais precisos
do que sensores de resistência em faixas de temperatura elevada.
Não podem ser usados em ambientes corrosivos. Incorreta, sensores de termopar podem ser usados em ambientes
corrosivos, desde que sejam feitos com materiais adequados para cada aplicação.
São menos resistentes a vibrações e choques mecânicos. Incorreta, sensores de termopar e sensores de resistência
podem ser igualmente resistentes a vibrações e choques mecânicos, dependendo do projeto e dos materiais
utilizados.
Possuem menor tempo de resposta em relação aos sensores de resistência. Incorreta, sensores de termopar possuem
um tempo de resposta maior em relação aos sensores de resistência, o que pode ser uma desvantagem em aplicações
onde a rapidez na detecção de mudanças de temperatura é crítica.
Acerto: 0,2  / 0,2
Os diagramas de Bode são uma ferramenta útil para análise de sistemas de controle de processos industriais.
Esses diagramas representam a resposta em frequência de um sistema, mostrando como a amplitude e a fase da
saída do sistema variam com a frequência da entrada. Qual das alternativas abaixo descreve corretamente como
os diagramas de Bode são utilizados para projetar controladores para sistemas de controle de processos
industriais?
Os diagramas de Bode são usados para medir a amplitudee a fase da saída do sistema em uma única
frequência de entrada. Com base nessas medições, os engenheiros podem projetar um controlador que
minimize a amplitude e a fase da saída em uma única frequência.
 Os diagramas de Bode são usados para medir a amplitude e a fase da saída do sistema em diferentes
frequências de entrada. Com base nessas medições, os engenheiros podem projetar um controlador que
minimize a amplitude e a fase da saída em frequências especí�cas.
Os diagramas de Bode são usados para medir a amplitude e a fase da saída do sistema em diferentes
frequências de entrada. Com base nessas medições, os engenheiros podem projetar um controlador que
maximize a amplitude e a fase da saída em frequências especí�cas.
Os diagramas de Bode são usados para medir a amplitude e a fase da entrada do sistema em diferentes
frequências. Com base nessas medições, os engenheiros podem projetar um controlador que maximize a
amplitude e a fase da entrada em frequências especí�cas.
Os diagramas de Bode são usados para medir a amplitude e a fase da entrada do sistema em diferentes
frequências. Com base nessas medições, os engenheiros podem projetar um controlador que minimize a
amplitude e a fase da entrada em frequências especí�cas.
Respondido em 10/10/2023 11:16:47
Explicação:
Os diagramas de Bode são usados para medir a amplitude e a fase da saída do sistema em diferentes frequências de
entrada. Com base nessas medições, os engenheiros podem projetar um controlador que minimize a amplitude e a
fase da saída em frequências especí�cas. Correta, pois os diagramas de Bode são usados para medir a amplitude e a
fase da saída do sistema em diferentes frequências de entrada. Com base nessas medições, os engenheiros podem
projetar um controlador que minimize a amplitude e a fase da saída em frequências especí�cas.
 
 Questão / 6
a
21/11/2023, 20:55 Estácio: Alunos
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Os diagramas de Bode são usados para medir a amplitude e a fase da saída do sistema em diferentes frequências de
entrada. Com base nessas medições, os engenheiros podem projetar um controlador que maximize a amplitude e a
fase da saída em frequências especí�cas. Incorreta, porque o objetivo do projeto do controlador é minimizar a
amplitude e a fase da saída em frequências especí�cas, em vez de maximizá-las.
 
Os diagramas de Bode são usados para medir a amplitude e a fase da entrada do sistema em diferentes frequências.
Com base nessas medições, os engenheiros podem projetar um controlador que minimize a amplitude e a fase da
entrada em frequências especí�cas. Incorreta, porque o objetivo do projeto do controlador é minimizar a amplitude e
a fase da saída do sistema, e não da entrada.
 
Os diagramas de Bode são usados para medir a amplitude e a fase da entrada do sistema em diferentes frequências.
Com base nessas medições, os engenheiros podem projetar um controlador que maximize a amplitude e a fase da
entrada em frequências especí�cas. incorreta, porque o objetivo do projeto do controlador é minimizar a amplitude e
a fase da saída do sistema, e não da entrada.
 
Os diagramas de Bode são usados para medir a amplitude e a fase da saída do sistema em uma única frequência de
entrada. Com base nessas medições, os engenheiros podem projetar um controlador que minimize a amplitude e a
fase da saída em uma única frequência. Incorreta, porque os diagramas de Bode são usados para medir a amplitude e a
fase da saída do sistema em diferentes frequências de entrada, e não em uma única frequência.
Acerto: 0,2  / 0,2
Sistema de controle são muito utilizados na indústria. Considere o sistema de controle apresentado na Figura
abaixo:
Fonte: YDUQS, 2023.
 
O tipo de controle ilustrado no sistema acima é:
Manual típico, apenas.
Antecipativo associado a um controle por retroalimentação.
Por retroalimentação com ação automatizada.
 Antecipativo, apenas.
Por retroalimentação com ação manual.
Respondido em 10/10/2023 10:47:36
 Questão / 7
a
21/11/2023, 20:55 Estácio: Alunos
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Explicação:
Antecipativo, apenas. Correta, o sistema de controle apresentado na Figura é do tipo feedforward ou antecipativo. Aqui
estamos medindo a variável perturbação de modo a ajustar a variável manipulada para manter a variável controlada
dentro do valor esperado.
Manual típico, apenas. Incorreta, uma vez que há um sistema de controle instalada.
Antecipativo associado a um controle por retroalimentação. Incorreta, uma vez que o sistema de controle instalado é
apenas o feedforward.
Por retroalimentação com ação automatizada. Incorreta, uma vez que o sistema instalado não é o feedback
(retroalimentação. Aqui estaríamos medindo a variável controlada e tomando uma ação para corrigi-la através do ajuste
da variável manipulada.
Por retroalimentação com ação manual. Incorreta, uma vez que há um sistema de controle instalado.
Acerto: 0,2  / 0,2
As equações A, B, C, D e E representam os modelos dinâmicos para a conversão do reagente A no produto B
através de uma reação exotérmica irreversível de primeira ordem em um reator de mistura perfeitamente
agitado. A equação A representa o balanço de massa global, a equação B o balanço de massa para o reagente A, a
equação C o balanço de energia no reator, a equação D o balanço de energia na jaqueta de resfriamento e a
equação E a lei de controle da vazão de saída do reator F em função do volume de líquido no tanque.
Podemos concluir que nesse processo há quantas variáveis dependentes:
3
2
1
4
 5
Respondido em 10/10/2023 10:54:04
Explicação:
Na equação A temos o volume como variável dependente.
Na equação B temos o volume e a concentração de A como variáveis dependentes.
Na equação C temos o volume e a temperatura do processo como variáveis dependentes.
Na equação D temos a temperatura da jaqueta de resfriamento como variável dependente.
Vejam que até aqui bastou olharmos as derivadas e por enquanto temos 4 variáveis dependentes.
 Questão / 8
a
21/11/2023, 20:55 Estácio: Alunos
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Na equação E, uma expressão algébrica, vemos que F (vazão de saída do reator) é função da variação de volume de
líquido no tanque, logo é a quinta variável dependente desse processo.
 
Acerto: 0,2  / 0,2
Na equação A está apresentada a solução obtida de um modelo dinâmico por transformada de Laplace.
Qual alternativa apresenta, corretamente, a transformada inversa da equação A?
 
Respondido em 10/10/2023 11:09:45
Explicação:
Aplicando a transformada inversa na equação :
Em uma tabela veri�camos que:
Y (s) = +
2/3
(s + 1)
1
(s + 4)4
y(t) = e−2t + t3e−4t
2
3
1
6
y(t) = e−2t − t3e−4t
2
3
1
6
y(t) = e−2t + t−3e−4t
2
3
1
6
y(t) = e−2t + t3e−4t
1
3
1
6
y(t) = e−2t − t−3e−4t
2
3
1
6
A
y(t) = t−1[Y (s)]
y(t) = t−1 [ + ]
y(t) = Ł−1 [ ] + Ł−1 [ ]
y(t) = Ł−1 [ ] + Ł−1 [ ]
2/3
(s + 2)
1
(s + 4)4
2/3
(s + 2)
1
(s + 4)4
2
3
1
(s + 2)
1
(s + 4)4
Ł−1 [ ] = e−at
ι−1 [ ] =
1
s + a
1
(s + b)n
tn−1e−bt
(n − 1)!
 Questão / 9
a
21/11/2023, 20:55 Estácio: Alunos
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Assim, a solução é:
Acerto: 0,2  / 0,2
Um tanque sofre uma alteração na sua vazão de entrada do tipo degrau, passando de 10 m³/h para 15 m³/h. A
área da seção transversal do tanque é 0,7 m². A altura do nível de líquido no tanque antes do distúrbio era de 6
metros e que, para este sistema, a vazão de saída é diretamente proporcional à raiz quadrada do nível. Na
equação A está apresentada a função de transferência que relaciona a variável de entrada (vazão de
alimentação com a variável de saída (nível de líquido).
Nessa equação, o ganho é dado em e a constante de tempo em horas. Qual será o nível de líquido, em
metros, no tanque decorrido 25 minutos após a perturbação?
 7,68
5,68
4,68
3,68
6,68
Respondido em 10/10/2023 11:12:22
Explicação:
Inicialmente vamos escrever a função de transferência explicitandoo ganhoe a constante de tempo:
Isolando T'(s):
Como a vazão de líquido na entrada mudou subitamente, essa entrada é modelada por uma função degrau. Logo,
podemos escrever para :
Em que a é a magnitude do degrau. Nesse caso, a é dado pela diferença entre o valor inicial e �nal:
.
Substituindo a equação d na equação E:
Aplicando a transformada inversa na equação :
y(t) = e−2t + t3e−4t
2
3
1
6
=
H′(s)
Q
′
θ(s)
0, 8
0, 77s + 1
h/m2
=
H ′(s)
Q′
θ
(s)
K
τs + 1
H ′(s) = Q′θ(s)
K
τs + 1
T′A(s)
Q′θ(s) =
a
s
a = 15 − 10 = 5m3/h
H ′(s) =
K
τs + 1
a
s
E
H ′(s) = Ka(1 − e−t/τ)
 Questão / 10
a
21/11/2023, 20:55 Estácio: Alunos
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Lembrando que a variável desvio é dada pela diferença entre . O nivel corresponde ao valor do
estado estacionário no tempot . Assim:
Após 25 minutos decorrida a perturbação, ou seja, 0,42 horas, temos:
H ′(t) H(t) −
¯̄¯̄
H
¯̄¯̄
H
= 0
H(t) = H(0) + Ka(1 − e−t/τ)
H(t) = 6 + 0, 8.5(1 − e−0,42/0,77)
H(t) = 7, 68 metros