Apostila controle de processos

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CONTROLE DE PROCESSOS

Autor: Prof. Dr. Ricardo de Araújo Kalid – kalid@ufba.br Laboratório de Controle e Otimização de Processos Industriais - LACOI Departamento de Engenharia Química - DEQ Escola Politécnica - EP Universidade Federal da Bahia – UFBA Salvador, março de 2007.

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ÍNDICE
CAPÍTULO 1. INTRODUÇÃO 1.1. 1.2. 1-2

MOTIVAÇÃO PARA IMPLANTAR UM SISTEMA DACONTROLE 1-2 NORMAS UTILIZADAS EM INSTRUMENTAÇÃO 1-7

ÍNDICE DE TABELAS
Tabela 1-1: Estratégias para o controle de temperatura de um tanque de aquecimento agitado. Tabela 1-2: Sinais padrão de transmissão de informações. 1-7 Tabela 1-3: Exemplo de identificação de instrumento. 1-9 1-5

ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 1-1: Exemplo de controle de processo. 1-3 1-4 1-5 1-7 Figura 1-2: Tanque de aquecimentocom agitação.

Figura 1-3: Tanque de aquecimento agitado com controle feedback. Figura 1-4: Símbolos gerais para instrumento ou função programada.

Figura 1-5: Letras de identificação de instrumento ou função programada. 1-9

Controle de Processos Ricardo de Araújo Kalid – kalid@ufba.br

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CAPÍTULO 1.

INTRODUÇÃO

A finalidade do controle de processos é manter asvariáveis de processo nas condições desejadas com um mínimo custo operacional. Variáveis de processo são as propriedades intensivas ou extensivas de uma corrente ou substância. Como exemplos de variáveis de processo temos: • Temperatura; • Pressão; • Vazão; • Composição; • Viscosidade; • Granulometria; • Radioatividade; • Condutividade; • Dureza; • Maleabilidade; • Cor; • Aroma; • Sabor; etc.

1.1.Motivação para implantar um sistema da controle

Mudança nas condições de alimentação do processo e no ambiente (perturbações) estão sempre acontecendo e se nenhuma ação for tomada importantes variáveis do processo não alcançarão as condições desejadas. Porém, esta ação deve ser estabelecida de modo que:

1. A segurança dos equipamentos e dos trabalhadores, 2. A qualidade do produto; e 3.A produção sejam asseguradas com um mínimo custo de investimento e/ou operacional.

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Exemplo 01

Figura 1-1: Exemplo de controle de processo.



Exemplo 02 Seja um tanque agitado, aquecido pela condensação do vapor d’água, conforme mostra a

Figura 1-2. O objetivo deste processo é aquecer umacorrente de vazão w e temperatura T1 até alcançar a temperatura T2.

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T1(t), w

T2(t), w
vapor condensado

Figura 1-2: Tanque de aquecimento com agitação.

Vamos considerar duas perguntas: Pergunta 1: Quanto de calor deve ser fornecido ao líquido no interior do tanque para que atinja a temperatura desejada T2?Considerando o tanque bem agitado não existem gradientes internos de temperatura e as propriedades do fluido na saída do tanque são as mesmas do interior do tanque (tanque perfeitamente agitado). O balanço de energia em estado estacionário no tanque indica qual a quantidade de calor que deve ser transferida é:
Equação 1-1

Qss = wss . c p . (T2, ss − T1, ss )

Mas nas condições de projeto T2 éa temperatura de referência Tr ou temperatura desejada (set point), então podemos escrever a equação de projeto para o aquecedor:
Equação 1-2

Q ss = wss . c p . (TSP − T1, ss )

Pergunta 2: Mas se as condições mudarem (a vazão de líquido aumentar ou diminuir, a temperatura da alimentação oscilar ou se desejarmos uma temperatura na saída maior ou menor que a estabelecida no projeto), comoiremos atuar sobre o sistema para que a temperatura na saída do tanque seja a temperatura desejada (T2 = Tr = TSP) ?

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Existem algumas possibilidades, uma delas é medir a temperatura no interior do tanque (T), comparar esta com a temperatura desejada (TSP) e atuar sobre a válvula de controle para que esta aumente...
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