ANDRE MASSA CIPRIANI
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ANDRE MASSA CIPRIANI

Disciplina:Lingotamento Contínuo de Aços29 materiais60 seguidores
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Assim sendo, é feita uma escala, contendo um setpoint e com seus limites

previamente indicados. Portanto, se a célula de carga está medido um valor baixo, a

válvula gaveta fica totalmente aberta. De acordo com o crescimento do peso medido na

célula de carga, a válvula gaveta vai se fechando proporcionalmente até chegar ao limite

máximo, quando ela se fecha completamente.

Este equipamento deve ser regulado quando o distribuidor estiver sendo

preparado, pois deve ser descontado o peso do distribuidor e da escória sintética

depositada, entre outros materiais, assim o peso medido será somente do aço líquido.

A queda do nível abaixo das tolerâncias provoca a criação de vortex

(redemoinhos) dentro do distribuidor, fazendo com que inclusões, situadas na interface

aço / escória, sejam arrastadas pelo fluxo de aço destinado aos moldes, comprometendo

a qualidade do aço. Estas inclusões danificam o produto final com defeitos como

“slivers” ou “blisters”.

A subida do nível acima do limite pode ocasionar transbordamento de aço

no distribuidor, e interrupções no processo de lingotamento. Este transbordamento pode

ocasionar danos nos aparelhos do lingotamento contínuo e afetar a segurança dos

operadores. As interrupções no lingotamento causam um grande prejuízo financeiro e

transtornos operacionais em toda aciaria.

Este tipo de controle pode ser feito manualmente, mas as variações do nível

do distribuidor e a necessidade da presença humana, em tempo integral, em um lugar

hostil fazem com que este estudo tenha que ser preciso.

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O modelo de controle do nível do distribuidor pode ser representado de

maneira esquemática, como representado na Figura 3.2. Assim será necessária a escolha

dos dispositivos a serem utilizados no diagrama em blocos apresentado.

Gc GP GA

Células
de Carga

Referência Erro +

- To

Saída

Controlado

n

r Atuador
Processo

Figura 3.2: Diagrama de blocos do sistema

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IV – MODELAGEM MATEMÁTICA

A modelagem matemática é definida por um conjunto de equações que

representem a dinâmica do sistema com precisão ou, pelo menos, de forma bastante

aceitável (OGATA, 2000). Um sistema pode ser representado de diversas maneiras,

sendo assim, há inúmeras formas de modelagem matemática sobre o objeto em estudo.

Sempre é importante lembrar que a modelagem matemática, na maioria das

vezes não é consegue representar de forma precisa todas as características do sistema.

Entretanto, este modelo é deve ter uma boa aproximação do processo real, um alto grau

de confiabilidade e conter informações relevantes para o controle.

Assim, uma vez obtido o modelo matemático de um sistema, várias

ferramentas analíticas e computacionais podem ser usadas para fins de análise e síntese,

pois se conhece o comportamento do sistema, além de permitir o projeto de uma

estratégia de controle que atenda as necessidades da planta. Em sistemas de controle sua

representação pode ser feita através de funções de transferência ou de equações de

estado, que permitem descrever o comportamento das saídas da planta em função das

suas entradas.

Portanto temos três termos fundamentais para este processo:

• Variável controlada: é a condição que se deseja manter em
determinado nível;

• Variável desejada (setpoint): é o valor da referencia para cada
variável;

• Variável manipulada: é normalmente a grandeza ou condição
variada pelo controlador de modo a afetar o valor da variável

controlada.

Alem disso, existem os distúrbios que tendem a afastar as variáveis

controladas do valor desejado. Assim a função do sistema de controle é ajustar a

variável manipulada, de forma a manter a variável controlada no valor desejável ou em

uma faixa aceitável.

Pode se utilizar no desenvolvimento de um modelo, métodos empíricos

(baseados na análise dos dados de operação do processo) ou teóricos (que partem dos

princípios físicos que governam o sistema). A modelagem da planta será apresentada na

seção 4.3.

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Um sistema de controle pode ser representado por certo número de

componentes. O diagrama de blocos é, portanto, uma representação das funções

desempenhadas por cada um desses componentes e do fluxo de sinais entre eles. Todas

as variáveis do sistema são ligadas umas às outras através dos blocos, que simbolizam

uma determinada operação sobre um sistema de entrada, que produz o sinal de saída

(OGATA, 2000).

ƒ Célula de Carga: Elemento que retorna para o sistema, o peso do
líquido no interior do distribuidor. O valor lido pela célula de carga

será comparado com a referência do sistema, permitindo a correção

do erro encontrado através de uma ação de controle apropriada.

ƒ Controlador: Opera na malha de controle corrigindo os desvios da
saída medida. Utiliza uma ação de controle apropriada para enviar

um sinal ao elemento atuador que corrija o erro do valor medido em

relação ao desejado.

ƒ Atuador: A função do atuador é manipular a vazão de fluido que
influi sobre a variável do processo, com a finalidade de mantê-la no

valor desejado. É ela que transforma o sinal do controlador em uma

ação física efetiva

4.1 – Elemento Sensor

É um dispositivo que converte a variável de saída em uma outra variável

adequada, tal como um deslocamento, uma pressão ou uma tensão elétrica que pode ser

usada para comparar o sinal de saída com o de referência.

Recebem informações reais e as transformam em dados que são inseridos no

sistema de controle.

4.1.1 – Célula de carga

As células de carga são estruturas mecânicas, planejadas para receber

esforço, portanto devem ser usadas para medidas de força. São utilizadas para tração ou

compressão, medindo esforços em diversos ambientes, sempre que a medição de força

for necessária, quer ela seja peso ou não.

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Uma aplicação freqüente é a permissão de um controle muito preciso do

material recebido em estoque e descarregado pelo reservatório. Assim sendo, podemos

afirmar que o material recebido em estoque é o aço líquido vindo da panela e o

reservatório é o distribuidor, nosso objeto em estudo.

O funcionamento da célula de carga é feito pela alteração da tensão devido à

alteração da resistência. A célula é composta por um compartimento, onde em seu

interior tem-se um circuito elétrico conhecido como Strain Gauge.

O Strain Gauge consiste de um fio condutor solidamente colado em uma

lâmina base (tira extensiométrica). A flexão da lâmina provoca a tração das fibras mais

externas, enquanto as fibras internas são comprimidas, resultando na variação das

dimensões e da resistência elétrica do fio condutor.

S
lR ρ= (4.1)

Onde R é o valor ôhmico de uma determinada resistência, ρ é a resistividade

do material, l é o comprimento e S a seção da área da resistência.

Em geral, o Strain Gauge é composto por quatro tiras extensiométricas

conectadas em ponte de Wheatstone, que permite compensar as variações de

temperatura ambiente, uma vez que todos os elementos são montados em um único

bloco, como representado na Figura 4.1.

Figura 4.1: Strain Gauge

Fonte: Rocha, 2006

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Assim, com a relação entre as 4 resistências no Strain Gauge,

, conseguimos determinar a tensão de saída e portanto enviar

informações ao PLC.

3241 ** RRRR =

4.2 – Elemento Atuador

Segundo Ogata (2000), dispositivo de potência que produz o sinal destinado

a agira sobre o processo, de acordo com o sinal de controle, de tal modo que o sinal de

retroação tenda ao valor do sinal de referência. Eles executam ações de saída para o

mundo externo.

4.2.1 – Válvula gaveta

Considerada, como uma das válvulas mais utilizadas para fins de bloqueio,

as válvulas gaveta têm uma forma construtiva tal que, como se pode observar na Figura

4.2, o fluido ao passar em linha reta através do corpo com o obturador