Modelo do elemento de medição (sensor)

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Márcia da Mota de Almeida
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1 Modelo do elemento de medição enor Aume-e que o comortamento dinâmico do enor- tranmior da comoição ode er aroximado or uma função de tranferência de rimeira ordem; m τ quando, τ τ, τ ode er aumido como endo igual a zero. m 23 Sitema de Intrumentação Trandutor Tranmior Senor Profª Ninoka Bojorge

2 Sitema de Intrumentação SINAIS ISPOSITIO E MEIÇÃO Trandutor: Senor Tranmior Tranmior gera um inal adrão a artir da aída do enor. Níei de inai adrõe de intrumentação: Pneumático: 3-5ig oltagem: ~5, exceçõe: 0~5, -0~0, etc. orrente: 4~20mA ideal tranorte de inal a longa ditância igital: 0 / onerão de inal Trandutor I/P ou P/I : corrente-a-reão ou ice-era I/ I/E ou /I: corrente-a-oltagem ou ice-era P/E ou E/P: reão-a-oltagem ou ice-era onertedor Analógico-a-igital A/ Profª Ninoka Bojorge Sitema de Intrumentação iagrama de bloco de uma combinação enor-trandutor P ariáel do Proceo T, P, F, L, x, P m Sinal de Saída do trandutor, ma, ig, Pm P τ onde: anho do trandutor, oui unidade [Pm? / P? ] τ ontante de temo do trandutor, [temo] Profª Ninoka Bojorge

Parâmetro do enor anho do tranmior : ajutáel O ganho ou enibilidade é a razão da ariáel do inal de aída leitura ara ariação no inal de entrada, aó atingir etado etacionário: razão San e Zero: ajutáei

3 Parâmetro do enor anho do tranmior : ajutáel O ganho ou enibilidade é a razão da ariáel do inal de aída leitura ara ariação no inal de entrada, aó atingir etado etacionário: razão San e Zero: ajutáei an aída an entrada San: magnitude do alcance do inal do trandutor Zero: limite inferior de inal do trandutor Profª Ninoka Bojorge Parâmetro do enor Por Exemlo: Trandutor de Temeratura Entrada Saída 50 4 ma ma ura de calibração do tranmior de temeratura 20 ma 4mA 50 º 50 º 0,6 [ ma /º Profª Ninoka Bojorge

Elemento finai de controle ada malha de controle de roceo contém um elemento de controle final atuador, o dioitio que ermite que uma ariáel de roceo oa er maniulada.

4 Elemento finai de controle ada malha de controle de roceo contém um elemento de controle final atuador, o dioitio que ermite que uma ariáel de roceo oa er maniulada. Para a maioria do roceo químico e de refino de etróleo, o elemento de controle final geralmente, álula de controle ajutam a taxa de fluxo de materiai e, indiretamente, a taxa de tranferência de energia e de matéria ara o roceo. álula de ontrole Exitem muita maneira diferente de maniular o fluxo de materiai e energia dentro e fora de um roceo, or exemlo, mediante alteraçõe da elocidade de uma bomba, inerore de frequência, ou um tranortador ode er ajutado. No entanto, um método imle e amlamente utilizado ara realizar ete reultado com fluido é a utilização de uma álula de controle, também chamada de álula automática de controle. A álula de controle inclui o coro da álula, hate, ede, e o atuador. Profª Ninoka Bojorge Sinal de atuação hate obturador ede diafragma mola Indicador de oição de álula

ATUAOR e ONERSOR Atuadore São mecanimo que alteram a grandeza controlada, ou eja, tranformam energia elétrica ou de reão que chega nele em energia mecânica, com o objetio de abrir ou fechar a álula.

5 ATUAOR e ONERSOR Atuadore São mecanimo que alteram a grandeza controlada, ou eja, tranformam energia elétrica ou de reão que chega nele em energia mecânica, com o objetio de abrir ou fechar a álula. laificação: Pneumático; Elétrico; idráulico. ATUAOR e ONERSOR oneror igital-analógico /A e A/; I/P, P/I, etc. O inal original é conertido noutro inal contínuo e guarda o inal até que o inal eja alterado a cada delta t. São normalmente concebido ara ter caracterítica lineare e de dinâmica inignificante ráido, aumee que, a FT do coneror conite meramente de um ganho de etado etacionário, IP : I / P U U c

6 Modelo de uma álula de controle A função de tranferência de uma álula de controle em conjunto com um atuador neumático ode er exrea como uma função de rimeira ordem, que inclui a dinâmica do atuador com diafragma e o coro da álula U τ. U τ Modelo de uma álula de controle: Bloco Sinal roeniente do controlador U c U ma IP i Sinal aída ara a álula iagrama de Bloco ara o coneror I/P U c * W 2 τ ma g/min iagrama de Bloco ara a álula de controle. 34

7 Ação da álula de ontrole A Air-to-Oen. Air-to-loe ontrol ale AR PARA FEAR A.F. OU FALA ABRE F.A. om o aumento da reão de ar na cabeça da álula, a hate do atuador deloca-e de cima ara baixo até roocar o aentamento do obturador na ede, fechando a álula. om a diminuição da reão do ar, a hate e delocará de baixo ara cima, abrindo a álula. AR PARA ABRIR A.A. OU FALA FEA F.F. om o aumento da reão de ar na cabeça da álula, a hate do atuador deloca-e de baixo ara cima, roocando a abertura da álula. om a diminuição da reão do ar, a hate e delocará de cima ara baixo até roocar o aentamento do obturador na ede, fechando a álula. ÁLULA E AÇÃO IRETA, <0 ÁLULA E AÇÃO REERSA, >0 Slide 35 A Autor; 26/09/207

8 Ação da álula de ontrole Air-to-Oen. Air-to-loe ontrol ale Entrada de Ar moimento do eixo com o aumento da reão de ar Entrada de Ar moimento do eixo com o aumento da reão de ar retração da mola, ar ara fechar, normalmente aberto ÁLULA E AÇÃO IRETA, <0 Extenão da mola, ar ara abrir, normalmente fechada ÁLULA E AÇÃO REERSA, >0 Ação da álula de ontrole Ação Reera FALA FEA F.F. AR PARA ABRIR

9 Ação da álula de ontrole Air-to-Oen. Air-to-loe ontrol ale A ação da álula determina o inal do ganho da álula álula de ar ara abrir tem um ganho oitio. álula de ar ara fechar tem um ganho negatio. Fórmula que relacionam a oição da álula com a aída do controlador alore etacionário : Ar ara abrir: Ar ara fechar: m 00 m 00 Modelo do controlador PI Poíei etratégia de controle: E ontrole roorcional E E E τ I τ τ I τ ontrole Proorcional-Integral ontrole Proorcional eriatio Proorcional-integral -deriatio 39

oltando ao Exemlo do itema de Mitura Proceo de mitura maa, w 2, w 2 τ I/P AT, w A x W 2 [g/min] τ 2 maa maa ariaçõe na comoição de aída ão detectado elo enor do tranmior de comoição e eniada ara o

10 oltando ao Exemlo do itema de Mitura Proceo de mitura maa, w 2, w 2 τ I/P AT, w A x W 2 [g/min] τ 2 maa maa ariaçõe na comoição de aída ão detectado elo enor do tranmior de comoição e eniada ara o controlador fazendo com que o inal de aída do controlador arie. Ito é, or ua ez faz com que a oição da álula de controle e, conequentemente, o fluxo do fluido da corrente 2 mude. A ariaçõe no fluxo de corrente faz ariar a comoição de aída, comletando aim o ciclo. 40 Exemlo: O itema trocador de calor iagrama de Bloco do tanque de mitura iagrama de Bloco da malha de controle da omoição no tanque 4

11 Função de Tranferência - Malha fechada 42 Analiando a malha fechada, temo: E SP E M 2 M W 2 W P Função de Tranferência - Malha fechada 43 Analiando a malha fechada, temo: E SP E M 2 M W 2 W P 2 W P M P ] [ SP P ] [ SP P P

12 Função de Tranferência - Malha fechada 44 oniderando, ariação no Set-oint Então: i. e, 0 ] [ SP P P maa TO Função de Tranferência malha fechada... cont. 45 oniderando, ariação na arga Aim, Obera-e que na equação caracterítica: Adimenional 0 SP min / g maa TO O O g min / ] [ SP P P

13 Função de Tranferência da Malha Fechada ontin. No cao geral, a reota: Função de Tranferência da Malha Fechada ontin. 47 f Zi Z π π Z ariáel de aída Z i ariáel de Entrada Π roduto no caminho de Z i a Z Π l roduto de cada função de tranferência na malha de retroalimentação A função de tranferência malha fechada Regra de Maon

14 Função de Tranferência da Malha Fechada ontin. f Zi Z π π Problema Tíico de ontrole... Próx. aula ontrole Regulatório A tarefa é comenar o efeito de erturbaçõe externa, a fim de manter a aída no eu onto de ajute contante rejeição de ditúrbio 2 ontrole Sero O objetio é fazer com que a aída ara controlar a mudança de et-oint Em ambo o cao, uma ou mai ariáei ão maniulada elo itema de controle. 49

15 Exemlo ado da condiçõe de rojeto: Proceo: No alimentador tem: ρ 68 lb /ft 3, 0,8 BTU/lbºF 20ft 3 contante U 2, BTU/min.ft 2 F 5 ft 3 /min Ti 00 ºF contante T 5 0 ºF M 2. BTU/min ft 2 ºF : aacitância de calor do metal Senor de Temeratura: Faixa: 00 a 200ºF e τ T 0,75min álula: Igual Porcentagem, α 50, τ 0,20 min Fonte: Smith e orriio. P. 8 50

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