Aula 06 Controle de Processo Aplicado

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Controle de Processo Aplicado
Prof. Dr. E.R.Edwards
UNIVERSIDADE ESTADUAL DE SANTA CRUZ – UESC
DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS – DCET
CURSO DE ENGENHARIA QUÍMICA
Controle de Processo Aplicado
Prof. Dr. E.R.Edwards
eredwards@uesc.br
Data: 13/10/2016
Aula_06
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CONTROLE DE PROCESSO APLICADO
– TAMBOR FLASH –
EXERCÍCIOS DE APLICAÇÃO
3-11 Considere um tambor Flash mostrado na Fig. P3-4. z(t), x(t) e y(t) são frações
molares do componente mais volátil nas correntes de alimentação, de líquido e de
vapor, respectivamente. A massa total de líquido e vapor acumulada no tambor, a
temperatura e a pressão podem ser todos considerados constantes. Admitindo-se o
equilíbrio entre as fases de vapor e de líquido que saem do tambor, pode-se estabelecer
a seguinte relação entre y(t) e x(t):
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O estado estacionário e outras informações
do processo são:
Fig. P3-4 Projeto para o problema 3-11
Obtenha a função de transferência que
relacione a composição líquida de saída,
x(t), à composição de alimentação, z(t).
Determine também o valor numérico de
todos os termos na função de transferência .
Resolução no Quadro
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SIMULAÇÕES
13-9 – Simule o Tambor Flash do Problema 3-11 e represente graficamente a resposta
das composições de líquido e de vapor para uma variação em degrau de 0,10 de
função em mol na composição de entrada z(t). Considere que as razões de fluxo são
constantes.
(1) Fazer o modelo noMATLAB/SIMULINK;
(2) Entregar juntamente com os outros trabalhos
Resolução no Quadro
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MODELAGEM DE UMA BANDEJA DE COLUNA DE 
DESTINAÇÃO
EXERCÍCIOS DE APLICAÇÃO
3-11 A Figura P3-5 mostra uma bandeja de uma coluna de destilação. O fluxo a partir
da bandeja é dado pela fórmula de represa de Francis (adaptada do manual de
Engenharia Química de Perry 6ª edição, 1984, p.5-19)
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Onde:
h(t) = o nível de líquido na bandeja sobre o 
topo da represa, ft;
ω = largura da represa sobre a qual o líquido ω = largura da represa sobre a qual o líquido 
transborda, ft;
g = aceleração da gravidade local (32,2 ft/s2.
Os parâmetros de fluxo de entrada no estado estacionário e do processo são: área de
corte transversal da bandeja =11,2 ft2; ω = 3,0 ft; fi(0) = 30 ft3/min.
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Obtenha as funções de transferência que relacionam a altura da água acima da
represa e o fluxo a partir da bandeja para o fluxo de entrada para a bandeja.
Exponha todas as suposições e calcule os valores numéricos da constante de tempo e
do ganho da bandeja. Desenhe também o diagrama de blocos completo relacionando
as variáveis.
Solução:
...Função de transferência que relaciona a altura da água acima da 
represa.
... fluxo a partir da bandeja para o fluxo de entrada para a bandeja.
Obs: Assumindo densidade constante e a altura uniforme de líquido.
Resolução no Quadro
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SIMULAÇÕES
13-10 – Simule a bandeja de destilação do Problema 3-11 e obtenha a resposta do
nível h(t) e o fluxo da bandeja fo(t) para variações em degrau de 10 e 20 ft3/min no
fluxo para dentro da bandeja fi(t). Determine o efeito da não linearidade para
comparação das respostas para as duas variações em degrau.
(1) Fazer o modelo noMATLAB/SIMULINK;
(2) Entregar juntamente com os outros trabalhos
Solução:
Resolução no Quadro
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Fazer o modelo no MATLAB/SIMULINK
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Resposta da simulação no MatLab/Simulink
Resolução no Quadro
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PROJETO DE ENGENHARIA
Considere o processo mostrado na figura P3-6. O reservatório é esférico com
raio de 4 ft. O fluxo de massa nominal dentro e fora do reservatório é 30.000 lbm/h, a
densidade do líquido é 70 lbm/ft3, e o nível no estado estacionário é 5 ft. O volume dedensidade do líquido é 70 lbm/ft3, e o nível no estado estacionário é 5 ft. O volume de
uma esfera é dado por abaixo. A relação entre o volume e a altura é dada abaixo e o
fluxo através da válvula também esta apresentado abaixo:
....volume da esfera (reservatório)
....relação entre o volume e a altura do reservatório.
....fluxo através da válvula.
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Esquema do Projeto.
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A pressão acima do nível do líquido é mantida constante em um valor de 50
psig. Obtenha a função de transferência que relacionam o nível de líquido no
reservatório às variações das posições de válvula das válvulas 1 e 2. Faça também a
representação dos ganhos e das constantes de tempo versus níveis operacionaisrepresentação dos ganhos e das constantes de tempo versus níveis operacionais
diferentes enquanto a posição de válvula é mantida constante.
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FIM DA AULA