Conteúdo INTRODUÇÃO INTRODUÇÃO AO CONTROLE DE PROCESSOS DE PLANTAS OFFSHORE. 1.1 Descrição da Planta de Processamento Primário Offshore...

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1 Conteúdo INTRODUÇÃO INTRODUÇÃO AO CONTROLE DE PROCESSOS DE PLANTAS OFFSHORE 1.1 Descrição da Planta de Processamento Primário Offshore MODELAGEM DE PROCESSOS Nomenclatura Classificação dos Modelos de Processos Modelagem Simplificada do Separador Bifásico Linearização de Sistemas Não Lineares Modelagem Simplificada do Tratador Eletrostático Modelagem Simplificada do Separador Trifásico Exercícios Propostos PONTOS ESTACIONÁRIOS DE OPERAÇÃO Nomenclatura Pontos de Equilíbrio Pontos de Equilíbrio de Sistemas Lineares e Plano de Fase Sistemas Não Lineares na Vizinhança de Pontos de Equilíbrio Análise de Ponto de Equilíbrio por Técnica de Linearização Exercícios Propostos RESOLUÇÃO DE EQUAÇÕES DIFERENCIAIS LINEARES POR TRANSFORMADA DE LAPLACE Nomenclatura Transformada de Laplace de Funções Básicas Propriedades e Teoremas da Transformada de Laplace Inversão de Transformadas de Laplace Exercícios Propostos... 76

2 5. REPRESENTAÇÃO ENTRADA-SAÍDA - FUNÇÕES DE TRANSFERÊNCIA Nomenclatura Funções de Transferência Resolução de Sistemas Lineares Diagrama de blocos Exercícios Propostos RESPOSTAS DINÂMICAS Nomenclatura Resposta Dinâmica de Processos Lineares de Ia Ordem Resposta de um sistema de Ia ordem a uma perturbação degrau Resposta de um sistema de Ia ordem a uma perturbação rampa Resposta de um sistema de Ia ordem a uma perturbação senoidal Resposta Dinâmica de Processos de 2a Ordem Resposta de um sistema de 2a ordem a uma perturbação degrau Resposta de um sistema de 2a ordem a uma perturbação senoidal Resposta Dinâmica de Processos de Ordem Superior Sistemas multicapacitivos Tempo morto Aproximação de Sistemas de Ordem Superior Sistemas com Resposta Inversa Exercícios Propostos ESTABILIDADE DE SISTEMAS DINÂMICOS Nomenclatura Critério de Estabilidade de Routh-Hurwitz Método da Substituição Direta Exercícios Propostos PROJETO DE MALHAS DE CONTROLE Nomenclatura Malha de Controle Feedback Ações do Controlador PID Sintonia de Controlador PID Método da sensibilidade limite (método do ganho limite) Método da curva de reação Método Cohen-Coon Método de sintonia Aström-Hagglund Sintonia pela regra simples de Skogestad

3 8.3.6 Parametrizações de algoritmos PIDs Sumário das correlações de sintoma Sintonia de Controlador Baseada em Resposta Transiente Correlações de sintonia para mínimo ITAE Síntese Direta de Controladores Controlador PI Processo com tempo morto Correlações de sintonia por síntese direta, para controle regulatório Controle por Modelo Interno Correlações de sintonia IMC Comparação Síntese Direta - IMC Versão Discreta vs Versão Contínua Controladores Comerciais Exercícios Propostos RESPOSTA EM FREQUÊNCIA Nomenclatura Resposta em Frequência de um Sistema de Ia Ordem Resposta em Frequência de um Sistema de 2a Ordem Resposta em Frequência de Processo com Tempo Morto Resposta em Frequência de um Processo Puramente Capacitivo Sintonia de Controladores PID Baseada na Resposta em Frequência Controlador proporcional Controlador P I Controlador P D Controlador PID ideal Critério de Estabilidade de Bodé Critério de Estabilidade de Nyquist Margem de Ganho e Margem de Fase Projeto de Controladores no Domínio da Frequência Margem de ganho e margem de fase de malhas de controle 188 Exercícios Propostos DINÂMICA DE RESPOSTA - PID Nomenclatura Efeito do Controlador Proporcional, sob Perturbação de Carga Efeito do Controlador PI, sob Perturbação de Carga Análise do Sinal de Erro Exercícios Propostos ESTRUTURAS DE CONTROLE AVANÇADO Nomenclatura Controle em Cascata

4 Resposta dinâmica de controle cascata Controle Feedforward Comparação: feedback e feedforward Projeto de controladores feedforward Feedforward estático Feedforward dinâmico Unidades lead-lag (LL) Lead-lag com tempo morto como controlador feedforw ard Estabilidade do arranjo feedback/feedforward Controle Seletivo e Controle Override Controle seletivo Controle override Controle Split Range Controle Multivariável Método de análise de interação: matriz RGA Efeito retaliatório em sistemas multivariáveis Desacopladores Projeto dos desacopladores Exercícios Propostos CONTROLE DE NÍVEL DE SEPARADORES Nomenclatura Controle de Inventário Controle por Bandas Controladores: P, P-Lag e P I Sintonia com Transição Suave Exercícios Propostos MODELAGEM DE EQUIPAMENTOS DE TRATAMENTO DE ÓLEO E ÁGUA Nomenclatura Separadores Bifásicos Balanços de massa do separador bifásico Eorações de válvulas Relações geométricas Modelo linearizado de separador bifásico Tratadores Eletrostáticos Eficiência de separação Balanço de massa do tratador eletrostático Relações geométricas Equações de vazão Separadores Trifásicos Modelagem do escoamento em separadores trifásicos 279

5 Separação das dispersões Estabilidade de emulsões Balanços de massa para separador trifásico Relações geométricas de separador trifásico Equações de vazão Correlação para TOG de água descartada pelo separador trifásico Hidrociclones De-oilers Modelagem do escoamento em hidrociclone Separação da emulsão em hidrociclone Correlações para eficiência de hidrociclone Controle de hidrociclones Flotadores Exercícios Propostos ASPECTOS DINÂMICOS DE SISTEMAS DE PRODUÇÃO OFFSHORE Nomenclatura de Modelagem Dinâmica Simplificada SGL para Sistemas Gas-Lift Introdução aos Sistemas de Produção Offshore Regimes clássicos de escoamento bifásico Escoamento multifásico com golfadas severas Elevação de Óleo via Processo Gas-Lift Modelo SGL para sistemas Gas-Lift Modelo SGL modificado Modificações nas distribuições de pressão e densidade no espaço anular Modificações nas distribuições de pressão e densidade na coluna de produção Resumo sobre utilização das duas versões do modelo SGL Resolução numérica: código executável SGL Simulação dinâmica Gas-Lift com modelo SGL modificado: caso base Estudo de sensibilidade da resposta dinâmica Gas-Lift 337 Exercício Proposto ESCOAMENTO EM RISERS E LINHAS DE PRODUÇÃO OFFSHORE Nomenclatura para Escoamento Bifásico Estratificado em Duto Inclinado Nomenclatura em Análise de Estabilidade de Escoamento em Risers (Figura 15.6) Escoamento Bifásico Estratificado

6 Relações geométricas para escoamento estratificado em duto cilíndrico inclinado Velocidades superficiais de escoamento de gás e de líquido Balanços de momentum em cada fase Equação Taitel-Dukler para escoamento estratificado em regime estacionário Simplificação da E quação Taitel-Dukler para baixa velocidade superficial de gás Resolução da E quação Taitel-Dukler para velocidades superficiais conhecidas Transição de Escoamento Bifásico Estratificado para Escoamento Bifásico Intermitente Curva de Boe para Limite de Intermitência Severa em R isers Caso Base para Estudo em Intermitência Severa Resultados TEI e BOE para o Caso Base Limite de Estabilidade para Não Ocorrência de Golfadas Severas em Risers Limite de Estabilidade de Fluxo em Risers Conclusões Exercício Proposto Respostas REFERÊNCIAS APÊNDICE 1 - RELAÇÕES GEOMÉTRICAS DE VASOS HORIZONTAIS A l.l Altura X Volume Al.2 Determinação da Derivada do Volume com o Tempo APÊNDICE 2 - VÁLVULAS DE CONTROLE A2.1 Tipos de Válvulas de Controle A2.2 Vazão de Escoamento A2.2.1 Característica inerente A2.2.2 Característica instalada A2.3 Seleção e Dimensionamento de Válvulas de Controle A2.4 Dinâmica de Válvulas de Controle APÊNDICE 3 - SELEÇÃO DE CÓDIGOS MATLAB A3.1 Códigos do Capítulo A3.1.1 Figura A3.1.2 Exemplo 2.2: Linearização da equação do volume - Figura A3.3 Códigos do Capítulo

7 A3.3.1 Figura A3.3.2 Figura A3.3.3 Figuras 3.3 e A3.3.4 Figura A3.3.5 Exemplo Figura A3.3.6 Exemplo Figura A3.4 Códigos do Capítulo A3.4.1 Exemplo A3.5 Códigos do Capítulo A3.5.1 Figura A3.5.2 Figura A3.5.3 Figura A3.5.4 Figura A3.5.5 Figura A3.5.6 Exemplo A3.5.7 Figura A3.5.8 Exemplo A3.5.9 Exemplo A3.6 Códigos do Capítulo A3.6.1 Exemplo Figura A3.6.2 Exemplo Figura A3.6.3 Exemplo Figura A3.7 Códigos do Capítulo A3.7.1 Figura A3.7.2 Exemplo Figura A3.7.3 Exemplo 8.3-Figura A3.7.4 Exemplo A3.8 Códigos do Capítulo A3.8.1 Exemplo A3.8.2 Exemplo 9.3-Figura A3.8.3 Exemplo Figura A3.8.4 Exemplo Figura A3.8.5 Exemplo A3.9 Códigos do Capítulo A3.9.1 Exemplo A3.9.2 Figura A3.9.3 Figura A3.9.4 Figura A3.9.5 E x em p lo ll.il A3.10 Códigos do Capítulo A Figuras 12.5 e A Código do controle adaptativo de sintonia

8 A Código do separador bifásico A Código de otimização dos parâmetros de sintonia A3.11 Códigos do Capítulo A Código desenvolvido por Corrêa Junior (2008) A Correlação de eficiência (Pinto, 2009) A Simulação de hidrociclone (Pinto, 2009) APÊNDICE 4 - INTRODUÇÃO AO MATLAB A4.1 Variáveis A4.2 Arquivos de Comando e Funções A4.3 Gráficos A4.4 Polinomios A4.5 Algumas Operações com Matrizes A4.6 Operadores Relacionais A4.7 Operadores Lógicos A4.8 Controle de Fluxo A4.9 Alguns Comandos Úteis APÊNDICE 5 - INTRODUÇÃO AO SIMULINK A5.1 Características do SIMULINK A5.2 Biblioteca Sources A5.3 Biblioteca Sinks A5.4 Biblioteca Continuous A5.5 Criando uma Janela de Simulação APÊNDICE 6 - TOOLBOX DE CONTROLE A6.1 Modelos LTI A6.2 Álgebra de Modelos LTI A6.3 Respostas de Sistemas Lineares A6.4 Diagramas de Bodé e Nyquist A6.5 Margens de Ganho e de Fase A6.6 Lugar das Raízes A6.7 Simulação com LTI de Controle Cascata A6.8 Polos, Zeros e Autovalores A6.9 Aproximação de Padé A6.10 O Visualizador de Modelos LTI APÊNDICE 7 - LINEARIZAÇÃO DO MODELO DO SEPARADOR BIFÁSICO A7.1 Altura (H ) A7.2 Pressão (P )