Introdução ao Controle de Processos: Conceitos Básicos e Aplicações em Engenharia Química, Slides de Controle de Processo

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Engenharia Química Professor: MSc. Ronaldo Neves Ribeiro

Controle de Processos

Ano 2019 Parte 1

Planejamento geral do módulo

Carga–Horária Período Disciplina(s) Pré-Requisito Teoria Prática Laboratório Total 8 40 40 Introdução ao controle de processos, exemplos, malha aberta e malha fechada. Modelos de sistemas dinâmicos: exemplos e análise. Resposta dinâmica. Transformada de Laplace e resposta temporal. Propriedades básicas de sistemas realimentados. Comportamento em regime permanente, estabilidade e estudo de casos. Projeto e controladores industriais, controladores P, PI e PID. Avaliação da estabilidade de sistemas lineares. Plano de Ensino Área: Ciências Exatas Curso: Engenharia Química Disciplina: Controle de Processos 1 - Ementa:

• Dotar o aluno de conhecimentos básicos de Controle de processos industriais;
• Conhecer e classificar os sistemas de Controle;
• Conhecer as delimitações e abrangências desta especialidade;
• Identificar os principais sistemas de controle existentes no ramo industrial;
• Aplicar os conhecimentos da engenharia no controle de processos industriais;
• Conhecer e analisar os processos industriais a partir de modelos matemáticos e da física do processo;
• Projetar e simular os sistemas de controle em malha aberta e fechada;
• Identificar os processos industriais e propor métodos para melhoria de seu desempenho;
• Especificar e medir o desempenho de malhas de controle em processos industriais;
• Projetor e sintonizar compensadores para controle de processos industriais;
• Estudar e identificar a importância desta especialidade na Engenharia Química. 2 - Objetivos:

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• Aulas Expositivas e Dialogadas;
• Exercícios de Aprendizagem intra e extraclasse;
• Trabalhos de Desenvolvimento Individuais ou em Grupo;
• Atividade complementares (seminários, palestras técnicas); 4 - Procedimentos Metodológicos: 1ª Avaliação Parcial...............................2, 2ª Avaliação Parcial...............................2, 3ª Avaliação Parcial...............................2, Listas de Exercícios...............................3, PI/TCC/EDUCA.....................................1, TOTAL................................................. 10, 5 - Avaliação: CAMPOS, Mario Cesar M. Massa de; TEIXEIRA, Herbert Campos Gonçalves. Controles típicos de equipamentos e processos industriais. 2. ed. São Paulo: Edgard Blucher, 2010. 416 p. 6 - Referências Bibliográficas: ALVES, José Luiz Loureiro. Instrumentação, controle e automação de processos. Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos,

2005. 270 p. BALBINOT, A., BRUSAMARELLO V. J. Instrumentação e fundamentos de medidas. 2. ed. Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos, 2010. 345 p. BEQUETTE, B. Wayne. Process control: modeling, design and simulation. New York: Prentice Hall, Inc., 2003. 769 p. CARVALHO, J. L. Martins de. Sistemas de controle automático. Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos, 2000. 391 p. DORF, Richard C; BISHOP, Robert H. Sistemas de controle modernos. 8. ed. Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos, 2001. 659 p. FRANCHI, Claiton Moro. Controle de processos industriais: princípios e aplicações. São Paulo: Érica, 2011. 256 p. MORAES, Cícero Couto de; CASTRUCCI, Plínio. Engenharia de automação industrial. 2. ed. Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos, 2007. 347 p. OGATA, Katsuhiko. Engenharia de controle moderno. 3. ed. Rio de Janeiro: Prentice-Hall, 1998. 813 p. SEBORG, Dale E.; MELLICHAMP, Duncan A.; EDGAR, Thomas F., DOYLE, Francis J. Process dynamics and control. 3. ed. New York: John Wiley & Sons, 2011. 514 p. 7 - Referências Bibliográficas Complementares:

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Processo Transmissor CLP Cabos de ligações ( 4 a 20 mA) Detalhe do Supervisório Sensor Detalhe do PID Rede industrial Sala de operações

Pirâmide da Automação CAMADA DE CAMPO CAMADA DE CONTROLE CAMADA DE GESTÃO DA PRODUÇÃO CAMADA DE CONTROLE AVANÇADO e RTO CAMADA DE GESTÃO EMPRESARIAL PLC Supervisório SDCD IHM PIMS MES FIREWALL APC SAP CPU Instrumentos de campo Fieldbus Inversor Motor DeviceNET

Pirâmide da Automação Norma ISA 95

Pirâmide da Automação – Visão 4. https://automacaoecartoons.com/2018/01/11/piramide-da-automacao-industrial/

• 1 Aula inicial - apresentação da ementa 23/07/ Item AULAS TEMAS Data
• 2 Conceitos básicos de Automação e Controle de processos 30/07/
• 3 Conceitos básicos de Automação e Controle de processos 06/08/
• 4 Modelagem matemática dos sistemas físicos 13/08/
• 5 Modelagem matemática dos sistemas físicos 20/08/
• 6 Modelagem matemática dos sistemas físicos 27/08/
• 7 Primeira avaliação parcial 03/09/
• 8 Controladores de processos tipo PID, controles Avançados de processos e Otimização em tempo real10/09/
• 9 Controladores de processos tipo PID, controles Avançados de processos e Otimização em tempo real24/09/
• 10 Diagrama de blocos em malha fechada e Variabilidade nos processos industriais 01/10/
• 11 Variabilidade nos processos industriais e Sintonia de controladores PIDs 08/10/
• 12 Redes de Campo Interligando Sistemas de Automação 22/10/
• 13 Segunda avaliação parcial 29/10/
• 14 Sistema de gerenciamento de Ativos, PIMS, MES e LIMS 05/11/
• 15 Sistema de gerenciamento de Ativos, PIMS, MES e LIMS 12/11/
• 16 Quarta Revolução Industrial - Indústria 4.0 / ERP 19/11/
• 17 Quarta Revolução Industrial - Indústria 4.0 / ERP 26/11/
• 18 SDCDs x CLPs 03/12/
• 19 Terceira avaliação parcial 10/12/
• 20 Prova final 17/12/
• Pirâmide da Automação – Visão 4.

Instrumentação: Ramo da Engenharia que tem como finalidade a medição das variáveis de processo, objetivando sua monitoração e ou controle e ainda oferecer condições operacionais seguras aos processos nos quais está inserida.

Grandezas físicas São as variáveis ou quantidades que serão medidas, são sinônimas as expressões variável de medida e variável de processo. De acordo a Organização Internacional de Normalização (ISO), grandeza mensurável é definida como “atributo de um fenômeno, corpo ou substância que pode ser qualitativamente distinguido e quantitativamente determinado”.

Processos industriais De acordo com Felder e Rousseau ( 2005 , p. 74 ) os processos químicos podem ser classificados como contínuos, batelada ou semibatelada, e também como processos transientes ou em estado estacionário. Processo em batelada: a alimentação é carregada no sistema no começo do processo e os produtos são retirados todos juntos depois de algum tempo; Processo contínuo: as entradas e saídas fluem continuamente ao longo do tempo total de duração do processo;

Processos industriais Processo semibatelada: são aqueles que não são em batelada e nem contínuos. Exemplo: misturar vários produtos em um tanque sem nenhuma retirada. Estado estacionário: se os valores de todas as variáveis no processo não variam com o tempo, executando possíveis variações menores em torno de valores médios constantes; Estado não estacionário ou transiente: se qualquer das variáveis do processo muda com o tempo. Os processos em batelada e semibatelada, são transientes por natureza, já os contínuos, podem ser estacionários ou transientes.