Instrumentação e Engenharia de Controle de Processos
Código: EQM059
Créditos: 04
Introdução
A instrumentação e controle de processos é uma área importante para complementar a formação do engenheiro químico. A operação de indústrias químicas, dos mais variados segmentos: petroquímica, cimenteira, siderurgia, celulose, entre outras, é praticamente impossível sem o uso de um sistema baseado em computador, de modo a atender aspectos de segurança, rentabilidade, eficiência operacional, qualidade do produto, e legislação ambiental. O curso tem o objetivo de fornecer, ao aluno, conceitos fundamentais de instrumentação e de controle de processos, de modo a capacitá-lo a analisar e interpretar situações afins em indústrias químicas; ou, em outras palavras, que o aluno desenvolva trabalhos de aplicações industriais, avaliando sistemas de controle em reatores químicos, colunas de destilação, e diversas outras operações unitárias estudadas no curso de Engenharia Química.
Conteúdo Programático e Cronograma
- Introdução à necessidade de controle de processos: exemplo introdutório. Exemplos de aplicações em processos químicos. Instrumentos em controle de processos. Tipos de medidores: vazão, nível, temperatura, pressão, composição. Tipos de controladores.
- Modelos dinâmicos.
- Transformada de Laplace.
- Funções de transferência. Conversão de modelo dinâmico, no domínio do tempo, para modelo de função de transferência. Linearização de modelos.
- Comportamento dinâmico de diversos sistemas: de primeira ordem, de segunda ordem, integrativos.
- Comportamento dinâmico de sistemas mais complexos: de ordem maior, com tempo morto, com resposta inversa.
- Diagrama de blocos de sistema em malha fechada. Estabilidade de sistemas de controle.
- Controlador PID. Respostas típicas de processos em malha fechada com controlador PID.
- Projeto e ajuste de controlador PID.
- Análise de malha fechada em domínio de frequência.
- Ajuste de PID a partir de técnicas de domínio de frequência.
- Outros tipos de configuração de controle: feedforward, controle de razão, controle em cascata.
Ementa
Conceitos de controle de processos. Instrumentação. Análise de resposta transitória de sistemas. Sistemas lineares em malha aberta e fechada. Estabilidade de sistemas. Projeto e ajuste de controlador PID. Outros tipos de configurações de controle.
Critérios de Avaliação
- 02 provas (60 pontos)
- 02 listas de exercícios (10 pontos)
- 01 trabalho (15 pontos)
- 01 seminário (15 pontos)
Metodologia de Ensino
Aulas expositivas intercaladas com aulas práticas, em laboratório de informática, utilizando os softwares, Excel e MatLab, com o objetivo de auxiliar o aluno a aplicar e compreender a teoria. Apresentação de seminário (por exemplo, sobre medidores em geral: vazão, nível, temperatura, pressão, e medidas analíticas).Bibliografia Recomendada
Livro Texto.
- Seborg, D.E, Edgar, T.F., Mellichamp, D.A. (2004). Process dynamics and control. 2 edição, John Wiley & Sons, Inc., 713p.
Livros de Apoio.
- Luyben, W.L. (1990). Process modeling, simulation and control for chemical engineers. 2ª edição, McGraw-Hill, 725p.
- Stephanopoulos, G. (1984). Chemical process control: An introduction to theory and practice. Prentice-Hall, 696p.
Textos Complementares.
- Anderson, N.A (1998). Instrumention for Process Measurement and Control. 3a edição, CRC Press, 498p.
- Dutton, K., Thompson, S., Barraclough, B. (1997). The art of control engineering. Addison-Wesley, 813p.
- Ogata, K. (2003). Engenharia de controle moderno. 4a edição, Prentice-Hall, 800p.