Controle de Processos Industriais - Vol. 1

Estratégias Convencionais

Claudio Garcia

2017 — 1ª edição

R$ 195,00

Disponível em estoque

Sobre o Livro

ISBN: 9788521211853
Páginas: 600
Formato: 17 x 24 cm
Ano de Publicação: 2017
Peso: 0.954 kg

Conteúdo

PARTE I – INTRODUÇÃO E CONTROLE POR REALIMENTAÇÃO

 

CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO E DEFINIÇÕES GERAIS

1.1 Áreas em que se aplicam técnicas de automação e controle

1.2 Definições relativas a controle de processos

1.2.1 Indústrias de processo

1.2.2 Controle automático

1.2.3 Controle de processos

1.2.4 Objetivos do controle automático de processos

1.2.5 Distinção entre controle de processos e controle de

servomecanismos

1.2.6 Tipos de processos industriais

1.2.7 Tipos de controle

1.2.8 Controlador

1.3 Evolução histórica dos sistemas de controle de processos

1.3.1 Instrumentação analógica

1.3.2 Instrumentação digital

1.3.3 Resumo dos eventos mais importantes na evolução do controle de

processos

Referências

 

CAPÍTULO 2 – A MALHA DE CONTROLE POR REALIMENTAÇÃO

2.1 Controle por realimentação ( feedback)2.1.1 Representação de malhas de controle por realimentação

2.1.2 Nomenclatura clássica utilizada em malhas de controle por realimentação

2.1.3 Funções de transferência de malhas fechadas típicas de controle de processos

2.2 Realimentação negativa

2.2.1 Exemplo de análise de realimentação negativa em uma malha de controle

2.2.2 Ensaios de malha de controle de trocador de calor com realimentações negativa e positiva

Referências

 

PARTE II – EMBASAMENTO TEÓRICO SOBRE CONTROLE DE PROCESSOS

 

CAPÍTULO 3 – OBTENÇÃO DE MODELOS APROXIMADOS DE PROCESSOS INDUSTRIAIS

3.1 Seleção do método mais adequado para a modelagem empírica

3.2 Elementos característicos de modelos aproximados de processos industriais

3.2.1 Elemento ganho

3.2.2 Elemento integrador

3.2.3 Elemento atraso de transferência ou sistema de primeira ordem

3.2.4 Elemento atraso de transporte ou tempo morto

3.2.5 Elemento oscilador amortecido

3.2.6 Sistema avanço/atraso (lead/lag)3.2.7 Resumo dos elementos característicos que constituem os processos industriais

3.3 Sistemas bicapacitivos e multicapacitivos

3.3.1 Sistemas bicapacitivos sem interação

3.3.2 Sistemas bicapacitivos com interação

3.3.3 Resposta analítica ao degrau de sistemas de segunda ordem

3.3.4 Parâmetros que caracterizam sistemas de segunda ordem subamortecidos

3.3.5 Sistemas de ordem elevada ou multicapacitivos

3.4 Modelagem aproximada típica de processos industriais

3.5 Técnicas de estimação de modelos aproximados de baixa ordem a partir da curva de reação do processo

3.5.1 Estimação dos parâmetros de processos de segunda ordem superamortecidos

3.5.2 Aproximação de sistemas superamortecidos de segunda ordem ou superior por atraso de transferência mais tempo morto

3.6 Exemplos de obtenção de modelos de baixa ordem a partir da curva de reação do processo

3.6.1 Modelo aproximado de sistema de primeira ordem com tempo morto

3.6.2 Sistema superamortecido de segunda ordem ou superior aproximado por modelo de primeira ordem com tempo morto

3.6.3 Modelo aproximado de sistema de segunda ordem subamortecido

3.6.4 Modelo aproximado de sistema de segunda ordem superamortecido – caso 1

3.6.5 Modelo aproximado de sistema de segunda ordem superamortecido – caso 2

3.6.6 Modelo aproximado de sistema de segunda ordem superamortecido – caso 3

3.6.7 Modelo aproximado de processo integrador

3.7 Procedimento simplificado de teste de um processo

3.7.1 Exemplo de aplicação do procedimento simplificado de teste de um processo

Referências

 

CAPÍTULO 4 – ANÁLISE DE ESTABILIDADE DE SISTEMAS DE CONTROLE

4.1 Estabilidades absoluta e relativa

4.1.1 Estabilidade absoluta

4.1.2 Exemplo da análise de estabilidade absoluta empregando-se especificações no domínio da frequência

4.1.3 Estabilidade relativa

4.1.4 Exemplo de análise de estabilidade relativa empregando-se especificações no domínio da frequência

4.2 Processos autorregulados e não autorregulados

4.2.1 Processo não autorregulado

4.2.2 Exemplo da análise de estabilidade de um processo não autorregulado

4.2.3 Processo autorregulado

4.2.4 Exemplo da análise de estabilidade de um processo autorregulado

4.3 Origem das oscilações contínuas em um sistema de controle

4.4 Análise de estabilidade de sistemas de primeira, segunda e terceira ordem

4.5 Efeito do tempo morto na estabilidade de um sistema

4.5.1 Exemplo de análise de estabilidade de processo constituído por ganho mais tempo morto

4.5.2 Diagrama de Nyquist de processos de primeira ordem e com tempo morto

4.5.3 Aproximações para o cálculo do tempo morto

4.5.4 Análise de estabilidade de sistema com tempo morto via aproximação de Padé

4.6 Exemplos de análise de estabilidade absoluta

4.6.1 Exemplo da análise de estabilidade de uma malha de controle a partir da curva de reação do processo

4.6.2 Exemplo da análise de estabilidade de uma malha de controle de um trocador de calor – caso 1

4.6.3 Exemplo da análise de estabilidade de uma malha de controle de um trocador de calor – caso 2

4.6.4 Exemplo da análise de estabilidade de uma malha de controle de um processo térmico

Referências

 

CAPÍTULO 5 – CRITÉRIOS DE ANÁLISE DE DESEMPENHO DE SISTEMAS DE CONTROLE

5.1 Critérios de avaliação do comportamento de sistemas em regime transitório

5.2 Análise do erro em regime permanente

5.2.1 Exemplo de análise de erro em regime permanente em uma malha de controle de temperatura de um aquecedor

5.2.2 Exemplo de análise de erro em regime permanente em uma malha de controle de temperatura de um aquecedor

5.2.3 Exemplo de análise de erro em regime permanente em uma malha de controle de nível em tanque

5.2.4 Exemplo da análise de erro em regime permanente em uma malha de controle de temperatura de um trocador de calor – caso 1

5.2.5 Exemplo de análise de erro em regime permanente em uma malha de controle de temperatura de um trocador de calor – caso 2

5.2.6 Exemplo de análise de erro em regime permanente e de resposta transitória em uma malha de controle

5.3 Critérios de comparação de desempenho de sistemas de controle

5.3.1 Exemplo de utilização dos critérios de comparação de desempenho de malhas de controle

5.4 Variabilidade da malha de controle

5.5 Análise de desempenho e auditoria em malhas de controle

5.5.1 Desempenho de malhas de controle

5.5.2 Avaliação de desempenho de malhas de controle

5.5.3 Evolução histórica dos métodos de avaliação de desempenho de malhas de controle

5.5.4 Índices usados na análise de desempenho de malhas de controle

5.5.5 Auditoria em malhas de controle

Referências

 

PARTE III – CONTROLADORES ON/OFF E PID

 

CAPÍTULO 6 – CONTROLE DO TIPO ON/OFF

6.1 Controle on/off

6.2 Controle on/off com zona morta

6.3 Controle de três zonas ou de três estados

 

CAPÍTULO 7 – O CONTROLADOR PID ANALÓGICO

7.1 Modo proporcional

7.1.1 Análise do modo proporcional em malha aberta

7.1.2 Exemplos de aplicação de controlador proporcional em malha aberta

7.1.3 Análise do modo proporcional em malha fechada

7.1.4 Efeito do ganho proporcional do controlador no erro em regime permanente

7.1.5 Exemplo de atuação de controle P em malha fechada com ganho fixo

7.1.6 Exemplo de atuação de controle proporcional em processo com tempo morto

7.1.7 Exemplo de atuação de controle proporcional em malha fechada conforme se varia o ganho

7.1.8 Exemplo de eliminação do erro estacionário por alteração no manual reset

7.1.9 Implementação de controlador proporcional analógico

7.2 Modo integral

7.2.1 Definição do parâmetro que caracteriza o modo integral

7.2.2 Exemplo de atuação de um controlador PI operando em malha aberta

7.2.3 Exemplo de cálculo dos parâmetros de sintonia de um controlador PI operando em malha aberta

7.2.4 Análise em frequência de controlador PI operando em malha aberta

7.2.5 Exemplo de atuação de controladores I e PI operando em malha fechada

7.2.6 Análise do comportamento do controlador PI operando em malha fechada

7.2.7 Efeito da ação integral sobre o erro em regime permanente

7.2.8 Exemplos do efeito do modo integral sobre o erro em regime permanente

7.2.9 Comparação do comportamento de controladores P, I e PI em malha fechada

7.2.10 Vantagens e inconvenientes do modo integral

7.2.11 Saturação do modo integral e técnicas anti-reset windup

7.2.12 Exemplo de aplicação de técnicas de antissaturação do modo integral

7.2.13 Implementação de controlador PI analógico

7.3 Modo derivativo

7.3.1 Definição do parâmetro que caracteriza o modo derivativo

7.3.2 Exemplo de aplicação de controlador PD operando em malha aberta

7.3.3 Análise em frequência de controlador PD operando em malha aberta

7.3.4 Análise do comportamento do controlador PD operando em malha fechada

7.3.5 Vantagens e inconvenientes do modo derivativo

7.3.6 Implementação de controlador PD analógico

7.4 Algoritmo PID analógico

7.4.1 Análise em frequência de controlador PID operando em malha aberta

7.4.2 Vantagens e desvantagens de cada um dos modos do controlador PID

7.4.3 Vantagens e inconvenientes de se adicionar o modo D a controladores PI

7.4.4 Implementação de controlador PID analógico

7.4.5 Variantes do controlador PID analógico tradicional

7.5 Versões melhoradas do controlador PID analógico

7.5.1 Algoritmo PID com dois graus de liberdade - PID-2DoF

7.5.2 Algoritmo PI-PD

7.6 Seleção dos modos de controle segundo a aplicação

7.6.1 Ações de controle comumente usadas nas principais variáveis de processos industriais

7.7 Transferência auto/manual (A/M) e manual/automática (M/A)

7.8 Tipos de saída de controladores PID

Referências

 

CAPÍTULO 8 – PROJETO E SINTONIA DE CONTROLADORES PID ANALÓGICOS

8.1 O que se busca ao sintonizar um controlador

8.1.1 Critérios de desempenho desejáveis da malha de controle

8.1.2 Efeitos na malha de controle de cada um dos três parâmetros de sintonia de um controlador PID

8.1.3 Critérios normalmente empregados para avaliar o desempenho da sintonia de um controlador

8.2 Projeto e sintonia de controladores PID

8.2.1 Sintonia de controladores PID por tentativa e erro

8.2.2 Método das oscilações contínuas ou mantidas de Ziegler e Nichols

8.2.3 Método da curva de reação do processo de Ziegler e Nichols

8.2.4 Relação entre ganho limite e período limite e os parâmetros de um processo de primeira ordem com tempo morto

8.2.5 Método CHR

8.2.6 Método de Cohen-Coon

8.2.7 Método 3C

8.2.8 Relações de sintonia baseadas em critérios de erro integrado

8.2.9 PID modificado com ponderação no valor desejado na ação P

8.2.10 Método da curva de reação do processo de Åström e Hägglund

8.2.11 Método das oscilações contínuas de Åström e Hägglund

8.2.12 Método da síntese direta ou sintonia lambda

8.2.13 Controle por modelo interno (IMC – internal model control)

8.2.14 Comentários acerca dos métodos da síntese direta e IMC

8.2.15 Controle por modelo interno simples (SIMC – simple internal model control)

8.2.16 Sintonia de controladores para processos integradores

8.2.17 Sintonia de controladores PID com 2 graus de liberdade (PID-2DoF)8.2.18 Sintonia de controladores PI-PD

8.3 Exemplos de aplicação dos métodos de projeto e sintonia de controladores PID

8.3.1 Exemplo de diferentes sintonias aplicadas ao modelo de um trocador de calor

8.3.2 Exemplo de ajuste usando métodos da curva de reação do Processo de Z-N, síntese direta e SIMC aplicados para controlar um trocador de calor

8.3.3 Exemplo de ajuste com métodos de Cohen-Coon e ITAE para controlar um CSTR

8.3.4 Exemplo de controlador sintonizado pelos métodos CHR e das oscilações contínuas de Ziegler-Nichols

8.3.5 Exemplo de ajuste usando métodos da síntese direta e IMC aplicados para controlar uma caldeira

8.3.6 Exemplo de sintonia de controlador PID incluindo análise de estabilidade e verificação do erro em regime permanente

8.3.7 Exemplo de sintonia de controlador PID aplicando os métodos da curva de reação do processo e de Ziegler-Nichols e Åström-Hägglund

8.3.8 Exemplo de sintonia de controlador PID aplicado a processo integrador

8.4 Métodos de sintonia automática de controladores PID

8.4.1 Método da realimentação por relé de Åström e Hägglund

8.4.2 Exemplo de aplicação das técnicas de autossintonia de controladores PID

8.5 Recomendações sobre a sintonia de controladores PID

8.6 Comparação entre os métodos de sintonia de controladores PID

Referências

 

PARTE IV – APLICAÇÃO DE DIFERENTES CONTROLADORES EM UM TROCADOR DE CALOR

 

CAPÍTULO 9 – EXEMPLO DE APLICAÇÃO DE DIFERENTES CONTROLADORES EM UM TROCADOR DE CALOR

9.1 APRESENTAÇÃO DOS DADOS DO TROCADOR DE CALOR

9.1.1 Dados das variáveis de entrada

9.1.2 Características do sensor mais transmissor de temperatura (TE + TT)

9.1.3 Características do conversor I/P mais válvula de controle (TX + TV)

9.2 Modelagem matemática do sistema completo

9.2.1 Modelagem do trocador de calor

9.2.2 Modelagem da transmissão do sinal de temperatura medida

9.2.3 Modelagem do conjunto conversor I/P + válvula de controle

9.2.4 Definição das condições iniciais

9.2.5 Modelo do sistema implementado na plataforma Matlab/Simulink

9.3 Simulações realizadas em malha aberta

9.3.1 Influência da saída do controlador e das variáveis de perturbação na variável medida

9.3.2 Análise da ação da planta mais sua instrumentação

9.3.3 Geração de modelos aproximados de baixa ordem do processo

9.4 Simulações realizadas em malha fechada para obter parâmetros para

realizar sintonias

9.4.1 Processo levado ao limiar da estabilidade usando um controlador P

9.4.2 Emprego do método de realimentação por relé

9.5 Simulações realizadas com diferentes controladores

9.5.1 Testes de controladores on/off e on/off com zona morta

9.5.2 Testes de controlador P com diferentes sintonias

9.5.3 Testes de controlador PI com diferentes sintonias

9.5.4 Testes de controlador PD com diferentes sintonias

9.5.5 Testes de controlador PID com diferentes sintonias

9.5.6 Testes de controlador PID-2DoF

9.5.7 Testes de controlador PI-PD

9.6 Comparação do desempenho dos controladores e sintonias testados neste capítulo

Referências

 

APÊNDICE – SIMBOLOGIA E NOMENCLATURA USADAS EM

INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL

Referências

Sinopse

A área de controle de processos industriais é fundamental nas empresas que lidam com fluidos, onde a preocupação principal é controlar variáveis como vazão, pressão, nível, temperatura, pH, densidade etc. Para efetuar um controle eficiente, mantendo as variáveis em torno de seus valores de referência (set points), é necessário conhecer os algoritmos de controle instalados nos sistemas de controle, bem como saber ajustá-los.

Este livro se propõe a fornecer conhecimentos básicos sobre os algoritmos de controle normalmente encontrados em plantas industriais, bem como as formas mais conhecidas de ajustar os controladores. É dada ênfase ao controlador PID (proporcional – integral – derivativo) e às formas de sintonizá-lo. Apresenta-se, ainda, um embasamento teórico, abrangendo conceitos de realimentação negativa, estimação de modelos aproximados de processos industriais, análise de estabilidade de malhas e principais formas de análise de desempenho de malhas de controle. Ao final, há um exemplo abrangente, que mostra um trocador de calor controlado por diferentes tipos de reguladores da família PID, sintonizados por diferentes técnicas.

Este livro é voltado para engenheiros e técnicos que lidam ou que queiram aprender a lidar com malhas de controle de processos industriais.

Ver maisVer menos

Material de Apoio

Depoimentos sobre o livro

Envie seu depoimento

Seja o primeiro a publicar um depoimento sobre o livro!