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Carlos Alvarez

MALHA DE CONTROLE

INSTRUMENTAÇÃO & AUTOMAÇÃO

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Malha de ControleControle Manual - Operador

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(Leite Frio)

(Leite Quente)

Set-Point

Malha de Controle

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Malha Aberta:

É aquela em que a informação sobre a variável controlada, não é utilizada para ajustar quaisquer das variáveis de entrada, visando compensar as variações que ocorrem nas variáveis do processo e que influenciam na variável controlada.

O conceito de malha aberta é freqüentemente utilizado nas discussões dos sistemas de controle, para indicar que está se investigando a dinâmica do processo em uma condição não controlada, ou seja, investiga-se apenas a dinâmica do processo.

Malha de Controle

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Sistema de Malha Aberta:

Malha de Controle

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Sistema de Malha Aberta:

Malha de Controle

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Malha Fechada:

Na malha fechada, a informação sobre a variável controlada, é comparada com um valor desejado (set point), e esta informação é utilizada para manipular (alterar) uma ou mais variáveis de processo.

Em sistemas de malha fechada, o controle de processo pode ser efetuado e compensado antes (controle antecipatório ou feedforward) ou depois (controle realimentado ou feedback) de afetar a variável controlada.

Malha de Controle

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Sistema de Malha Fechada:

Malha de Controle

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Malha de Controle

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Malha de Controle

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Sensor

É um dispositivo sensível a alguma forma de energia. Esta energia sensibilizante (luz, calor, movimento etc) traz informação sobre uma grandeza que precisamos medir (temperatura, pressão, velocidade etc.).

O sensor também é conhecido como detector ou elemento primário.

Sensor de Temperatura

Sensor Capacitivo

Elementos Funcionais

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Elemento Primário

Dispositivo de modifica a condição da variável medida ou pode ser uma denominação para sensor.

Placas de Orifício

Eletrodos de pH


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Transmissor

O transmissor é um instrumento que detecta mudanças na variável de processo e transmitem-nas à distância na forma de um sinal padrão, proporcional ao valor desta variável.

Vazão

Pressão


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Conversor

Os conversores são dispositivos que convertem sinais padronizados em outros sinais também padronizados, de mesma natureza ou de naturezas diferentes.

Neste sentido podemos considerar um conversor como uma interface entre dispositivos, podendo ser instalado tanto na entrada como na saída dos sistemas.


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Transdutor

É um termo geral para dispositivos que recebem informações na forma de uma ou mais quantidades de grandezas físicas, modifica as informações e/ou sua forma, caso necessário, e produz um sinal de saída resultante.

Dependendo da aplicação, o transdutor pode ser um transmissor, um relé, um conversor, um sensor, um atuador ou outro dispositivo.

Como o termo transdutor não é específico, usá-lo para aplicações específicas não é recomendado.


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Indicador

O indicador é o instrumento que mostra a variável de processo através do conjunto escala-ponteiro (indicação analógica), bargraph (barras gráficas) ou através de dígitos (indicação digital).

AnalógicoDigital Bargraph


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Registrador

O registrador é o instrumento que registra o valor da variável de processo em um gráfico (ou carta) através de uma pena.

O registrador pode ser remoto ou local.

O registrador pode ser contínuo, com 1 a 4 penas, ou multiponto, com o registro descontínuo de 6, 12 ou 24 pontos.


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Registrador

O gráfico pode ser circular ou em tira.

O gráfico de tira pode ser em rolo ou sanfonado.

O acionamento do gráfico pode ser mecânico ou elétrico (raramente pneumático).

Atualmente os registradores eletrônicos digitais microprocessados não possuem papel para registro. As informações são armazenadas na memória do registrador e mostradas em telas LCD – Liquid Crystal Display – Visor de Cristal Líquido).


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Registrador

Analógico de Carta Giratória

Digital de Carta Sanfonada

Digital Sem Papel


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Controlador

O controlador é o principal instrumento da malha de controle.

É o instrumento que recebe dois sinais: a medição da variável controlada (PV) e o set point (SP).

A função específica do controlador é a de comparar estes dois valores e gerar automaticamente um sinal de saída para atuar a válvula, de modo a diminuir ou eliminar a diferença entre a medição e o ponto de ajuste.


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Controlador

PV

SP

ERROCOMPARADOR

TRATAMENTO DO ERRO

COMPUTAÇÃO

SINAL DE CORREÇÃO

ΣERRO = PV - SP


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Controlador

MediçãoPV

Erro

AMP Correção

Bias

% - Proporcionalʃ - Integral

dt - Derivativa

Set PointSP

Erro = PV - SPΣ


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Controlador

PneumáticoDigitalSingle Loop ou Multi Loop

Eletrônico Analógico


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Elemento Final de Controle

São equipamentos que recebem o sinal de correção do controlador e, em função deste sinal, modificam ou atuam sobre a variável manipulada ou agente de controle.

Dentre os elementos finais de controle, a válvula de controle pneumática, utilizada para regular a vazão de fluidos a partir da obstrução causada por uma peça móvel, chamada de obturador, é o elemento final de controle mais utilizados nas indústrias.

Desempenham, também, este papel de elemento final de controle o damper, a resistência elétrica, o motor, a bomba, o braço de um robô, o inversor de freqüência etc.


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Elemento Final de Controle

VálvulaMotor

Damper

Resistência


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Computadores de Sinal

São os instrumentos que executam funções de cálculo matemático com as variáveis, tais como extratores de raiz quadrada, linearizadores, integradores, somadores e subtratores etc.


Diversos

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Instrumentos Cegos – São instrumentos que não tem indicação visível do valor da variável medida.

Instrumentos de Campo – São instrumentos instalados nos equipamentos ou tubulações no processo.

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Instrumentos de Painel – São instrumentos instalados em painéis localizados geralmente em salas apropriadas para este fim.

Diversos

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Variável de Processo:E qualquer grandeza física que possui o valor alterável com o tempo.

Ex.: Pressão, peso, densidade, temperatura, nível etc.

Variável Manipulada:Variável que recebe a ação do sistema de controle, a fim de manter a variável controlada no valor desejado.

Ex.: Vazão de Vapor.

Definições – Controle de Processos

Variável Controlada:Variável que se deve manter em um valor desejado.

Ex.: Temperatura de saída do Leite.

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SENSORTRANSMISSORCONTROLADOR

PROCESSO

PERTURBAÇÃO

SET-POINT

VARIAVELMANIPULADA

VARIAVELCONTROLADA


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(Leite Frio)

(Leite Quente)

Set-Point

Vapor

Condensado

Controle de Temperatura


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Correção:Valor de saída do controlador para o elemento final de controle, a fim de corrigir (levar para o valor de set point) a variável controlada, agindo sobre a variável manipulada.

Set Point:Valor de referência ou ponto de ajuste preestabelecido para a variável controlada. Também chamado Set Value (SV).


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(Leite Frio)

(Leite Quente)

Set-Point

Vapor

Condensado

Variável Controlada: Temperatura de Saída do Leite

Variável Manipulada: Vazão de Vapor

Sinal de Correção


34

Agente de Controle:É a energia ou material do processo que é manipulado, a fim de manter a variável controlada.

Ex.: Vapor

Meio Controlado:É a energia ou material no qual a variável é controlada.

Ex.: Leite


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(Leite Frio)

(Leite Quente)

Set-Point

Vapor

Condensado

Meio Controlado: Leite

Agente de Controle: Vapor


36

(Leite Frio)

(Leite Quente)

Set-Point

Vapor

Condensado

Variável Controlada: Temperatura de Saída do Leite

Variável Manipulada: Vazão de Vapor

Sinal de Correção

Agente de Controle: Vapor

Meio Controlado: Leite

Sensor:

TransmissorControlador

Conversor

Elemento Final de Controle: Válvula


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39

LIC

100SP

Ácido Sulfúrico

Consumo

LT101

LY100

A

B


40

Todas as ilustrações, marcas e produtos mencionados nesta apresentação pertencem aos seus respectivos proprietários, assim como qualquer outra forma de propriedade intelectual, sendo usadas estritamente em caráter educacional.

Carlos Alvarez

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