01 Introducao ao Controle de Processos

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01 – INTRODUÇÃO AO CONTROLE 
DE PROCESSOS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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EXEMPLO ILUSTRATIVO – PROCESSO DE MISTURA 
 
Considere um sistema de mistura contínuo como o mostrado na figura a seguir: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
O objetivo de controle é misturar as duas correntes de entrada e produzir uma 
corrente de saída com uma composição pré-especificada. A corrente 1 é uma mistura de 
duas espécies químicas, A e B. Vamos assumir que a vazão mássica é constante mas 
que a fração mássica de A, , pode variar com o tempo. A corrente 2 consiste de A 
puro, logo . A vazão mássica da corrente 2, , pode ser manipulada usando 
uma válvula de controle. A fração molar de a na corrente de saída é denotada por x e o 
valor desejado (set point) por . 
1w
1x
spx
1x 2 = 2w
Para este problema de controle, a variável controlada é x, a variável manipulada é 
 e a variável distúrbio é . 2w 1x
 
 
Questão de Projeto: Se o valor nominal de é 1x 1x , qual valor da vazão nominal 
2w é requerido para produzir o valor desejado da concentração de saída spx ?
 
Para responder isto fazemos um balanço de massa: 
 
Balanço Global: 
www0 21 −+= (1) 
 
Balanço para o Componente A: 
 
xwxwxw0 2211 −+= (2) 
 
A barra sobre o símbolo indica seu valor nominal em estado estacionário. 
 
 
 
 
 3
De acordo com a descrição do processo, e spxx =1x 2 = . Resolvendo (1) para 
w , substituindo em (2) e rerranjando: 
 
sp
1sp xxww 12 x1−
−= (3) 
A equação (3) é a equação de projeto para o sistema de mistura. 
 
 
Questão de Controle: Suponha que a concentração de entrada varia com o 
tempo. Como podemos assegurar que a composição de saída x p aneça no ou 
próxi
amos considerar algumas estratégias de controle para reduzir os efeitos dos 
distúrbios de em x. 
tá muito alto deve ser reduzido. Se x está 
muito baixo deve ser aumentado. Este mé entado como um 
algoritmo de controle (ou lei de controle): 
1x
erm
mo ao valor desejado spx ? 
 
V
1
 
 
MÉTODO 1: Medir x e ajustar w2. Se x es
x
2w
todo pode ser implem 2w
 ( ) ( )[ ]txKww spc22 xt −+= (4) 
 
Os símbolos e indicam que e x variam com o tempo. Um 
diagrama
( )tw 2 ( )tx 2w
 do Método 1 é mostrado a seguir. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
4
MÉTOD o a
 
O 2: Medir x1 e ajustar w2. Com lternativa ao Método 1, podemos medir a 
variável desvio 1x e ajustar 2w . Portanto, se 11 xx > eve s dim w, d mo inuir tal que 2
22 ww < . Se 11 <
tida da equ
xx entar . Uma lei de controle baseada no Método 
2 pode ser ob ação (3 stitu
 devemos aum
) sub
2w
indo 1x por ( )tx1 e 2w por tw 2 : ( )
 
( ) ( )
sp
12 x1
wtw −
1sp txx −=
m diagrama do Método 2 é mostrado a seguir. 
ÉTODO 3: Medir x e x e ajustar w . Esta abordagem é uma combinação dos 
MÉTODO 4: Usar um tanque maior. Se um tanque maior for usado, flutuações em 
tendem a ser amortecidas em função do mair volume de líquido. 
CLASSIFICAÇÃO DE ESTRATÉGIAS DE CONTROLE DE PROCESSOS
 (5) 
 
U
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
M 1 2
Métodos 1 e 2. 
 
1x 
 
 
 
 
 
MÉTODO VARIÁVEL MEDIDA 
VARIÁVEL 
MANIPULADA RIA 
 
 
CATEGO
1 x w 2 Feedback 
2 x1 w
3 x1 e x w2 Feedback e Feedforward 
4 – – Alteração de Projeto 
2 Feedforward