02 Instrumentação na Automação v1.5

Prévia do material em texto

Instrumentação na Automação 
Disciplina: Instrumentação Industrial 
Professores: Willian Martins Leão 
Sumário 
2.1 Pirâmide da Automação 
2.2.Participação da instrumentação na automação 
2.3.Introdução aos protocolos de comunicação industriais 
2.4.Instrumentação em áreas classificadas 
2.5.Diagrama de Processo e Diagrama P&I 
2.6.Identificação de processos e instrumentos 
2.7.Estratégias de controle 
Pirâmide da Automação 
Introdução aos Protocolos 
Industriais de Comunicação 
Tipos de sinais 
• Sinal analógico 
– 0 ~ 10VCC; 
– 4 ~ 20mA; 
– 3 ~ 15psi. 
 
• Sinal digital 
– Protocolo aberto ou fechado. 
 
Hart 
• Consiste na sobreposição de 
um sinal digital sobre um 
sinal analógico (4~20mA); 
• Aproveita a infraestrutura 
existente em fábricas que 
utilizam o sistema 4~20mA; 
• Permite a leitura e a 
configuração do instrumento 
em funcionamento. 
 
 
Hart 
• Mestre/escravo. 
• Modo normal ou multimodal. 
Foundation Fieldbus 
• Protocolo Aberto. 
• Redução de gastos em 
infraestrutura. 
• Redundância de mestre, ou 
ausência de mestres. Todos os 
dispositivos podem comunicar 
entre si. 
• Maior volume de dados. 
• Maior quantidade de recursos. 
 
Profibus 
• Protocolo Aberto (Siemens). 
• Mestre/escravo ou peer-to-peer. 
• Em relação ao Foundation 
Fieldbus há diferenças nos 
aspectos técnicos, diferenças 
nem sempre significativas. 
Instrumentação em áreas classificadas 
• Norma ABNT NBR 60079 (Atmosferas explosivas); 
• Norma IEC 61511 (Safety Instrumented Systems – SIS); 
• Suas funções são: 
– Coloca o processo em uma condição segura quando é detectado 
um perigo ou quando uma condição é violada; 
– Permite colocar o processo em uma condição segura inicial, por 
exemplo, startup; 
– Toma ações de segurança prevenindo um perigo industrial que 
esteja ocorrendo. 
 
 
Identificação e Simbologia de 
Instrumentos ISA S5.1 
Como representar máquinas e instrumentos? 
Norma ISA S5.1 
ISA = The International Society of Automation 
• Objetivo: Estabelecer um meio uniforme de designar instrumentos e 
sistemas de instrumentação usados para medição e controle. 
• Apresenta um sistema de designação que inclui símbolos e um código 
de identificação. 
• Usa símbolos de equipamentos de processo, mas são apenas para 
ilustrar as aplicações de símbolos de instrumentação, ou seja, ela não 
estabelece padrão de simbologia de equipamentos de processo. 
Fluxograma de Processo 
1) Fluxogramas de Blocos (Block Flow Diagrams – BFD) 
2) Fluxograma de Processo (Process Flow Diagram – PFD) 
3) Diagrama de Tubulações e Instrumentos (Piping and 
Instrumentation Diagram -P&ID ) 
4) Fluxograma de Utilidade (Utility Flow Diagram – UFD) 
5) Fluxograma de Engenharia (Engineering Flow Diagram – EFD) 
6) Fluxograma Mecânico (Mechanical Flow Diagram – MFD) 
7) Fluxograma de Sistema (System Flow Diagram – SFD) 
B
ás
ic
o
 
E
sp
ec
íf
ic
o
 
DIAGRAMA DE BLOCOS 
Diagrama de Blocos 
Block Flow Diagrams – BFD 
• Fase inicial, visão global do processo 
 
• Fornece uma visão geral de um 
processo complexo ou planta 
 
• Representa os processos individuais 
ou de grupos de operações 
Fluxogramas de Blocos 
Block Flow Diagrams – BFD 
Projeto-base da aula 
 
Planta de fabricação de iogurte 
 
FLUXOGRAMA DE PROCESSO 
Fluxograma de Processo 
Process Flow Diagram – PFD 
Fluxograma de Processo 
Process Flow Diagram – PFD 
• É uma ilustração esquemática do processo que apresenta os 
equipamentos principais e fornece as informações necessárias para a 
construção da planta 
• É uma das primeiras etapas do projeto. 
• Define os valores de concepção do processo na forma de tabela para 
os componentes em diferentes modos de operação: mínima, normal 
e máxima. 
 
Símbolos e Nomenclatura dos Equipamentos: Exemplos 
11-EC-01 11-TH-01 11-FM-01 
 
 
 
 
 
Fluxograma de Processo 
Process Flow Diagram – PFD 
• O fluxograma de processo deve 
incluir: 
– Tubulação do processo; 
– Interconexões com outros sistemas; 
– As principais linhas de by-pass 
(desvio) e recirculação; 
– Simbologia, nome e número dos 
equipamentos de maior dimensão; 
 
Fluxograma de Processo 
Process Flow Diagram – PFD 
• O fluxograma de processo deve 
incluir: 
– Os valores operacionais do processo 
(umidade, pH, vazão temperatura e 
pressão); 
– Indicação dos valores mínimos, 
normais, típicos e máximos; 
– Composição dos fluidos. 
Fluxograma de Processo 
Process Flow Diagram – PFD 
• O fluxograma de processo NÃO 
deve incluir: 
– Identificação e especificações das 
tubulações; 
– Linhas curtas de by-pass; 
– Válvulas de desligamento, alívio e 
segurança; 
– Aberturas de manutenção e drenos; 
– Posição dos equipamentos; 
– Suportes, estruturas e fundações. 
 
Identificação de Instrumentos 
Diagrama P&I 
Nomenclatura dos Equipamentos 
• TAG: é um código alfanumérico, cuja finalidade é a de identificar equipamentos ou 
instrumentos, dentro de uma planta de processos. 
 
Diagrama P&I 
Nomenclatura dos Equipamentos 
A nomenclatura das TAGs de equipamentos não é rígida: deve-se 
definir as siglas no próprio projeto. 
Diagrama P&I 
Nomenclatura dos Instrumentos 
P IC 2 01 - 
VARIÁVEL FUNÇÃO ÁREA MALHA SUFIXO 
Primeira Letra Demais Letras Número da 
Área 
Número da 
Malha 
Diferenciar 
(Opcional) 
Identificação Funcional Identificação da Malha 
Identificação do Instrumento 
 Instrumento: PIC-201. O que significa essa sigla? 
Diagrama P&I 
Nomenclatura dos Instrumentos 
Letra 
1° GRUPO DE LETRAS 
VARIÁVEL MEDIDA OU INICIADORA 
2° GRUPO DE LETRAS 
FUNÇÃO 
DESCRIÇÃO MODIFICADORA 
PASSIVA OU DE 
INFORMAÇÃO 
ATIVA OU DE 
SAÍDA 
MODIFICADORA 
A Análise Alarme (analisador) 
B Chama (queimador) 
C Condutividade elétrica Controlador 
D Densidade Diferencial 
E Tensão (f.e.m) 
Sensor 
(elem.primário) 
 
F Vazão Razão 
G 
Visão direta (visor 
de vidro) 
 
H Comando manual Alto 
I Corrente elétrica Indicador 
J Potência 
Varredura ou 
selet. Manual 
 
K 
Tempo ou 
temporização 
Taxa de variação 
com o tempo 
 
Estação de 
controle 
 
L Nível Lâmpada piloto Baixo 
M Umidade Instantâneo 
Médio ou 
intermediário 
N 
O 
Orifício de 
Restrição 
 
P Pressão 
Conexão para 
ponto de teste 
 
Q Quantidade 
Integração ou 
totalizaçâo 
 
R Radiação Registrador 
S 
Velocidade ou 
frequência 
Segurança Chave/ interruptor 
T Temperatura Transmissor 
U Multivariável Multifunção 
V 
Vibração ou 
anál.mecânica 
 Válvula defletor 
W Peso ou força 
Peso ou ponta de 
prova 
 
X Não classificada Eixo dos x Não classificada Não classificada Não classificada 
Y 
Estado, presença ou 
sequência de eventos 
Eixo dos y Conversor 
Z Posição ou dimensão Eixo dos z Atuador p/ E.F.C. 
P IC 2 01 - 
VARIÁVEL FUNÇÃO ÁREA MALHA SUFIXO 
Primeira Letra Demais Letras Número da 
Área 
Número da 
Malha 
Diferenciar 
(Opcional) 
Identificação Funcional Identificação da Malha 
 PIC-201: Controlador Indicador de Pressão 
na Área 2, Malha 01 
 LIT-201: Transmissor Indicador de Nível, na Área 2, 
Malha 01 
 TE-201: Sensor (ou Elemento) de Temperatura, 
na Área 2, Malha 01 
 TT-201: Transmissor de Temperaturana Área 2, 
Malha 01 
 WCR-201: Controlador Registrador de Peso, na Área 2, 
Malha 01 
Letra 
1° GRUPO DE LETRAS 
VARIÁVEL MEDIDA OU INICIADORA 
2° GRUPO DE LETRAS 
FUNÇÃO 
DESCRIÇÃO MODIFICADORA 
PASSIVA OU DE 
INFORMAÇÃO 
ATIVA OU DE 
SAÍDA 
MODIFICADORA 
A Análise Alarme (analisador) 
B Chama (queimador) 
C Condutividade elétrica Controlador 
D Densidade Diferencial 
E Tensão (f.e.m) 
Sensor 
(elem.primário) 
 
F Vazão Razão 
G 
Visão direta (visor 
de vidro) 
 
H Comando manual Alto 
I Corrente elétrica Indicador 
J Potência 
Varredura ou 
selet. Manual 
 
K 
Tempo ou 
temporização 
Taxa de variação 
com o tempo 
 
Estação de 
controle 
 
L Nível Lâmpada piloto Baixo 
M Umidade Instantâneo 
Médio ou 
intermediário 
N 
O 
Orifício de 
Restrição 
 
P Pressão 
Conexão para 
ponto de teste 
 
Q Quantidade 
Integração ou 
totalizaçâo 
 
R Radiação Registrador 
S 
Velocidade ou 
frequência 
Segurança Chave/ interruptor 
T Temperatura Transmissor 
U Multivariável Multifunção 
V 
Vibração ou 
anál.mecânica 
 Válvula defletor 
W Peso ou força 
Peso ou ponta de 
prova 
 
X Não classificada Eixo dos x Não classificada Não classificada Não classificada 
Y 
Estado, presença ou 
sequência de eventos 
Eixo dos y Conversor 
Z Posição ou dimensão Eixo dos z Atuador p/ E.F.C. 
P IC 2 01 - 
VARIÁVEL FUNÇÃO ÁREA MALHA SUFIXO 
Primeira Letra Demais Letras Número da 
Área 
Número da 
Malha 
Diferenciar 
(Opcional) 
Identificação Funcional Identificação da Malha 
Diagrama P&I 
Nomenclatura dos Instrumentos 
Diagrama P&I 
Simbologia dos Instrumentos 
 
LOCAÇÃO 
PRINCIPAL 
NORMALMENTE 
ACESSÍVEL AO 
OPERADOR 
MONTADO NO 
CAMPO 
LOCAÇÃO 
AUXILIAR 
NORMALMENTE 
ACESSÍVEL AO 
OPERADOR 
LOCAÇÃO 
AUXILIAR 
NORMALMENTE 
NÃO ACESSÍVEL 
AO OPERADOR 
 LOCALIZAÇÃO 
 
 
TIPO 
INSTRUMENTOS 
DISCRETOS 
INSTRUMENTOS 
COMPARTILHADOS 
 
COMPUTADOR 
DE PROCESSO 
 
CONTROLADOR 
PROGRAMÁVEL 
Os instrumentos no painel 
- Instrumentos que são montados no painel 
de controle. 
Diagrama P&I 
Simbologia dos Instrumentos 
 
LOCAÇÃO 
PRINCIPAL 
NORMALMENTE 
ACESSÍVEL AO 
OPERADOR 
MONTADO NO 
CAMPO 
LOCAÇÃO 
AUXILIAR 
NORMALMENTE 
ACESSÍVEL AO 
OPERADOR 
LOCAÇÃO 
AUXILIAR 
NORMALMENTE 
NÃO ACESSÍVEL 
AO OPERADOR 
 LOCALIZAÇÃO 
 
 
TIPO 
INSTRUMENTOS 
DISCRETOS 
INSTRUMENTOS 
COMPARTILHADOS 
 
COMPUTADOR 
DE PROCESSO 
 
CONTROLADOR 
PROGRAMÁVEL 
- Instrumentos que são montados na planta de processo 
Diagrama P&I 
Simbologia dos Instrumentos 
 
LOCAÇÃO 
PRINCIPAL 
NORMALMENTE 
ACESSÍVEL AO 
OPERADOR 
MONTADO NO 
CAMPO 
LOCAÇÃO 
AUXILIAR 
NORMALMENTE 
ACESSÍVEL AO 
OPERADOR 
LOCAÇÃO 
AUXILIAR 
NORMALMENTE 
NÃO ACESSÍVEL 
AO OPERADOR 
 LOCALIZAÇÃO 
 
 
TIPO 
INSTRUMENTOS 
DISCRETOS 
INSTRUMENTOS 
COMPARTILHADOS 
 
COMPUTADOR 
DE PROCESSO 
 
CONTROLADOR 
PROGRAMÁVEL 
- Instrumentos no campo, mas em locação 
longe do processo, geralmente para 
melhorar acessibilidade (quando possível) 
Diagrama P&I 
Simbologia dos Instrumentos 
LOCAÇÃO 
PRINCIPAL 
NORMALMENTE 
ACESSÍVEL AO 
OPERADOR 
MONTADO NO 
CAMPO 
LOCAÇÃO 
AUXILIAR 
NORMALMENTE 
ACESSÍVEL AO 
OPERADOR 
LOCAÇÃO 
AUXILIAR 
NORMALMENTE 
NÃO ACESSÍVEL 
AO OPERADOR 
 LOCALIZAÇÃO 
 
 
TIPO 
INSTRUMENTOS 
DISCRETOS 
INSTRUMENTOS 
COMPARTILHADOS 
 
COMPUTADOR 
DE PROCESSO 
 
CONTROLADOR 
PROGRAMÁVEL 
- Instrumentos montado dentro do painel 
(muitas vezes para proteger do ambiente 
externo) 
Instrumentos Compartilhados 
• Painéis Sinóticos (obsoletos) 
– Ocupavam muito espaço; 
– Construção complexa e demorada; 
– Difícil manutenção e modificação. 
– Reduzida quantidade de 
informações. 
 
Instrumentos Compartilhados 
• Sistemas Supervisórios e Interface 
Homem Máquina (IHM) 
– Ocupavam reduzido espaço; 
– Em comparação aos painéis sinóticos 
não exigem manutenção, é simples 
sua modificação (configuração) e 
rápido desenvolvimento; 
– Grande quantidade de informações 
(problema da sobrecarga do 
operador). 
 
 
Instrumentos Compartilhados 
• Um único instrumento executa a mesma função, geralmente 
indicação, registro ou controle, de um grande número de 
variáveis simultaneamente. 
Diagrama P&I 
Simbologia dos Instrumentos 
LOCAÇÃO 
PRINCIPAL 
NORMALMENTE 
ACESSÍVEL AO 
OPERADOR 
MONTADO NO 
CAMPO 
LOCAÇÃO 
AUXILIAR 
NORMALMENTE 
ACESSÍVEL AO 
OPERADOR 
LOCAÇÃO 
AUXILIAR 
NORMALMENTE 
NÃO ACESSÍVEL 
AO OPERADOR 
 LOCALIZAÇÃO 
 
 
TIPO 
INSTRUMENTOS 
DISCRETOS 
INSTRUMENTOS 
COMPARTILHADOS 
 
COMPUTADOR 
DE PROCESSO 
 
CONTROLADOR 
PROGRAMÁVEL 
Indicador/Controlador/Registrador ou 
Pontos de Alarme, usualmente usado para 
indicar display de vídeo. 
 
1) Display compartilhado 
2) Display compartilhado e controle 
compartilhado 
3) Acesso limitado para link de 
comunicação 
4) Interface do operador no link de 
comunicação 
Diagrama P&I 
Simbologia dos Instrumentos 
 
LOCAÇÃO 
PRINCIPAL 
NORMALMENTE 
ACESSÍVEL AO 
OPERADOR 
MONTADO NO 
CAMPO 
LOCAÇÃO 
AUXILIAR 
NORMALMENTE 
ACESSÍVEL AO 
OPERADOR 
LOCAÇÃO 
AUXILIAR 
NORMALMENTE 
NÃO ACESSÍVEL 
AO OPERADOR 
 LOCALIZAÇÃO 
 
 
TIPO 
INSTRUMENTOS 
DISCRETOS 
INSTRUMENTOS 
COMPARTILHADOS 
 
COMPUTADOR 
DE PROCESSO 
 
CONTROLADOR 
PROGRAMÁVEL 
1) Controlador cego compartilhado 
2) Display compartilhado instalado no 
campo 
3) Condicionamento de sinal de 
computador em controlador 
compartilhado 
4) Pode ser sobre link de comunicação 
5) Pode ser alterada por configuração 
Diagrama P&I 
Simbologia dos Instrumentos 
 
LOCAÇÃO 
PRINCIPAL 
NORMALMENTE 
ACESSÍVEL AO 
OPERADOR 
MONTADO NO 
CAMPO 
LOCAÇÃO 
AUXILIAR 
NORMALMENTE 
ACESSÍVEL AO 
OPERADOR 
LOCAÇÃO 
AUXILIAR 
NORMALMENTE 
NÃO ACESSÍVEL 
AO OPERADOR 
 LOCALIZAÇÃO 
 
 
TIPO 
INSTRUMENTOS 
DISCRETOS 
INSTRUMENTOS 
COMPARTILHADOS 
 
COMPUTADOR 
DE PROCESSO 
 
CONTROLADOR 
PROGRAMÁVEL 
Normalmente acessível ao operador 
Indicador/Controlador/Registrador ou Ponto 
de alarme – usualmente usado para indicar 
display de vídeo. 
Normalmente não acessível ao operador 
1) Interface de entrada/saída 
2) Sinal de computação 
3) Pode ser usado como um controlador cego 
ou um cálculo de software 
Diagrama P&I 
Simbologia dos Instrumentos 
 
LOCAÇÃO 
PRINCIPAL 
NORMALMENTE 
ACESSÍVEL AO 
OPERADOR 
MONTADO NO 
CAMPO 
LOCAÇÃO 
AUXILIAR 
NORMALMENTE 
ACESSÍVEL AO 
OPERADOR 
LOCAÇÃO 
AUXILIAR 
NORMALMENTE 
NÃO ACESSÍVEL 
AO OPERADOR 
 LOCALIZAÇÃO 
 
 
TIPO 
INSTRUMENTOS 
DISCRETOS 
INSTRUMENTOS 
COMPARTILHADOS 
 
COMPUTADOR 
DE PROCESSO 
 
CONTROLADOR 
PROGRAMÁVEL 
Controle distribuído interligando controlador 
lógico com funções lógicas binárias o 
sequências 
1) Controlador lógico programável em pacote ou 
lógica digital. 
2) Normalmente acessível ao operador 
Controladorlógico interligando controle 
distribuído com funções lógicas binárias ou 
sequenciais 
1) Controlador lógico programável em pacote ou 
controles lógicos digitais para o equipamento de 
controle distribuído. 
2) Não normalmente acessível ao operador 
Diagrama P&I 
Simbologia das Linhas de Sinais, Alimentação e Funções 
 
SÍMBOLOS PARA LINHAS DE SINAIS 
SÍMBOLOS E FUNÇÕES DE PROCESSAMENTOS DE SINAIS 
AS – Alimentação de Ar 
IA – Ar de Instrumentos 
PA – Ar da Planta 
ES – Alimentação Elétrica 
GS – Alimentação de Gás 
HS – Alimentação Hidráulica 
NS – Alimentação de Nitrogênio 
SS – Alimentação de Vapor 
WS – Alimentação de Água 
SIGLAS PARA LINHAS DE ALIMENTAÇÃO 
DIAGRAMA P&I 
Diagrama de Tubulações e Instrumentos 
Piping and Instrumentation Diagram- P&ID 
• Esquemático que define a relação 
funcional entre as tubulações, 
instrumentos e os equipamentos 
que compõem um determinado 
sistema (planta). 
• Ele apresenta todas as tubulações 
incluindo a sequência física das 
malhas, redutores, válvulas, 
equipamentos, instrumentos e 
controle. 
Diagrama de Tubulações e Instrumentos 
Piping and Instrumentation Diagram- P&ID 
É composto de: 
• Equipamento: Mostra todas as peças 
(unidades de reposição, unidades paralelas, 
detalhes resumo de cada unidade); 
• Tubulação : Inclui todas as linhas (drenos, 
conexões de amostras e especifica o 
tamanho (usa tamanhos padrão), materiais 
de construção, isolamento (espessura e 
tipo); 
• Instrumentos: Identifica os indicadores, os 
transmissores, os registradores e os 
controladores. 
Diagrama de Tubulações e Instrumentos 
Piping and Instrumentation Diagram- P&ID 
• Um diagrama P&I deve incluir: 
– Instrumentação e designações(TAGs); 
– Equipamentos mecânicos com nomes e 
números (TAGs); 
– Todas as válvulas e suas 
identificações; 
– Tubulações do processo com tamanho 
e identificação; 
– Miscelânea: aberturas, drenos, 
acessórios especiais, linhas de 
amostragem, reduções, ganhos e 
bloqueios; 
Diagrama de Tubulações e Instrumentos 
Piping and Instrumentation Diagram- P&ID 
• Um diagrama P&I deve incluir: 
– Linhas de start-up e linhas de 
descarga; 
– Direções de fluxo; 
– Referências de interconexões; 
– Entradas de controle e saídas; 
– Intertravamentos; 
– Interfaces entre etapas; 
Diagrama de Tubulações e Instrumentos 
Piping and Instrumentation Diagram- P&ID 
• Um diagrama P&I NÃO deve 
incluir: 
– Capacidade ou classificação de 
equipamentos; 
– Técnicas de controle (não confuda 
com estratégia de controle); 
– Dados de variáveis do processo como: 
temperatura, pressão e vazão; 
– Interruptores manuais e luzes 
indicadoras; 
Diagrama de Tubulações e Instrumentos 
Piping and Instrumentation Diagram- P&ID 
• Um diagrama P&I NÃO deve 
incluir: 
– Tubulação de fábrica dos instrumentos 
e válvulas; 
– Cotovelos e acessórios padrão 
semelhantes; 
– Notas explicativas extensas. 
Revisão do Processo 
CV 
CV 
CV 
CV 
Dosagem de Açúcar 
Mistura 
Dosagem de Leite 
Cozimento 
Armazenagem 
ESTRATÉGIAS DE CONTROLE 
Estratégias de Controle 
• Controle Realimentado 
• Controle Cascata; 
• Controle Feedforward; 
• Split-range; 
• Controle de Relação ou Razão; 
 
Problema 
• Objetivo: Controlar a 
temperatura de um produto. 
• Principio: Troca de calor entre o 
produto (menor temperatura) com 
o vapor (maior temperatura). 
• Elemento Final de Controle: 
válvula que permite mais ou 
menor entrada de vapor. 
Terminologias de Malha de Controle 
• Variável controlada de processo - Process variable (PV) 
– É aquela que mais diretamente indica a forma ou o estado desejado do 
produto. 
• Variável Manipulada - Manipulated variable (MV) 
– É aquela sobre a qual o controlador automático atua, no sentido de se 
manter a variável controlada no valor desejado. 
• Valor desejado - Set-point (SP) 
– Variável de entrada que estabelece o valor desejado da variável 
controlada. 
 
Terminologias de Malha de Controle 
• Elemento final de controle 
– Um equipamento, tal como uma válvula de controle, que controla diretamente o 
valor da variável manipulada de uma malha de controle. 
• Elemento Primário ou sensor 
– Um instrumento externo ou interno ou elemento do sistema que converte 
quantitativamente a variável medida em uma forma conveniente para medição. 
• Transdutor 
– É um dispositivo que recebe o sinal de saída a partir de sensores. 
• Transmissor 
– É um dispositivo transdutor que responde a uma variável de medição e que 
converte a entrada em um sinal de transmissão padronizado. 
Terminologias de Malha de Controle 
• Controle Realimentado (Feedback control) 
– A correção é feita pelo aparecimento de um erro (desvio) da variável de 
processo. 
• Ação Direta 
– Para um aumento na variável medida o controlador aumenta o sinal de 
saída. 
• Ação Reversa 
– Para um aumento na variável medida o controlador reduz o sinal de 
saída. 
Caso 1: Ação Direta 
Caso 2: Ação Reversa 
Controle Realimentado (Feedback) 
Malha 
Fechada 
Realidade dos Processos 
• Infelizmente, na prática, nem sempre o controle realimentado é 
suficiente ou é adequado para atender determinado processo. 
Problemas como: 
– Limitação na abertura de uma válvula (≤100%); 
– Variações bruscas ocorram na variável controlada (distúrbios); 
– Não-linearidades; 
– Atrasos na resposta do sinal do valor de processo; 
– Atrasos na resposta da variável manipulada. 
 
Controle em Cascata 
• Controle em Cascata (Cascade Control) é aplicado quando a malha de 
controle simples não obtém resultados satisfatórios. 
• Normalmente é aplicado em processos em que há grande inércia e 
quando o mesmo possui uma contínua perturbação na variável 
manipulada. 
• Nele há o emprego de duas ou mais variáveis controladas para atuar 
sobre uma única variável manipulada. 
• A sua característica principal é a presença de duas malhas, sendo uma 
mais rápida (menor tempo de resposta) que a outra. A variável 
manipulada da mais lenta serve como set-point da malha rápida. 
Controle em Cascata 
Controle Feedforward 
• Também conhecido como controle por antecipação. 
• Essa estratégia consiste em monitorar possíveis distúrbios na 
variável controlada e as transmite para o controlador da malha 
fechada atuar antecipando a variável manipulada. 
• A sua vantagem em relação ao controle por convencional 
(feedback) é que esse não espera a variável controlada variar para 
alterar a variável manipulada. 
– Outros nomes podem ser utilizados: Controle a dois elementos e 
controle a três elementos, ambos muito utilizados em caldeiras. 
Controle Feedforward 
Controle Split-range 
• Ela consiste na utilização de dois ou mais elementos de final de 
controle comandados simultaneamente pelo mesma variável 
manipulada. 
• Há duas situações em que essa é empregada: 
– Quando a rangeabilidade necessária para uma aplicação é maior que 
a rangeabilidade de um único elemento final de controle. 
– Quando é necessário utilizar dois elementos finais de controle em 
diferentes situações. 
Caso 1: Controle Split-range 
Caso 2: Controle Split-range 
Controle de Relação 
• Nesse tipo de controle, o valor do setpoint de uma das variáveis 
depende diretamente do valor de uma segunda variável de 
processo, normalmente denominada como variável piloto. 
• De forma mais simples esse controle é aplicado quando há 
necessidade de manter uma relação de proporção entre dois ou 
mais produtos de maneira contínua(não em batelada). 
– Exemplo: Queima de combustíveis e industrias farmacêuticas. 
𝑘 =
𝑄𝑎
𝑄1
 
Controle de Relação