Atraso de Transporte

12 Atraso de Transporte e Compensador Preditor de Smith

A presente experiência objetiva: (i) Introduzir as noções básicas do método de compensação do atraso de transporte; (ii) Projetar um compensador de atraso via técnica preditor de Smith; (iii) Analisar por simulação numérica a robustez do método de controle de compensação do atraso frente a incertezas na planta e no atraso de transporte.

12.1 Introdução

Quando um material ou uma energia é fisicamente movimentado num processo industrial, pode existir um atraso de transporte (também denominado tempo morto) associado ao movimento. Isto se deve ao tempo que o material ou a energia leva para ser transferida da posição inicial a posição do sensor.

Seja o exemplo do trocador de calor da figura (12.1).

Figura 12.1 – Processo trocador de calor.

Se a válvula de entrada de vapor é aberta, provoca-se uma mudança da temperatura no tubo de vapor e o fluido começa a se aquecer. A mudança de temperatura do fluido, no entanto, só é percebida no sensor de temperatura, posicionado a uma distância  do trocador, depois de decorrido o tempo necessário para o fluido se deslocar do trocador de calor ao sensor. Este defasamento de tempo para leitura da medição da temperatura caracteriza o atraso de transporte do sistema.

Observações:

O atraso de transporte é função da posição do sensor. Este aspecto prático deve ser considerado no projeto de sistemas de controle industriais. O atraso de transporte está presente, por exemplo, nas indústrias de laminação, alumínio, cimento e celulose.

Além do movimento físico de material ou energia, existem outros fatores de atraso de transporte em problemas de controle de processos. O uso do cromatógrafo, por exemplo, para medir a concentração em amostras de fluxo de líquido ou gás tomado do processo, introduz um atraso de transporte: o tempo decorrido da análise.

A presença do atraso de transporte em um processo limita o desempenho do sistema