Instrumentação e Controlo de Processos

Objectivos

Pretende-se que o aluno adquira competências teórico-práticas nos seguintes tópicos:

Modelação Matemática da dinâmica de Processos Químicos

Teoria de Dinâmica de Sistemas

Método da Transformada de Laplace

Noção de Função de Transferência e sua aplicação a processos químicos

Modelação Empírica de Processos

Controlo Realimentado em Cadeia Fechada

Comportamento Dinâmico de Controladores em Cadeia Fechada

Estabilidade de Sistemas de Controlo em Cadeia Fechada

Sintonização e Afinação de Controladores

Configurações de Controlo Mais Complexas

Intrumentação e compreensão de diagramas de tubagem e instrumentação

Caracterização geral

Código

7342

Créditos

6.0

Professor responsável

José Paulo Barbosa Mota

Horas

Semanais - 4

Totais - A disponibilizar brevemente

Idioma de ensino

Português

Pré-requisitos

Esta unidade curricular não tem precedências.

Bibliografia

• Documentação de apoio elaborada pelo Responsável da UC

• B. A. Ogunnaike, W. H. Ray, Process Dynamics, Modelling, and Control, Oxford University Press, 1994.

• D. M. Considine, Process Instruments and Control Handbook, McGraw Hill, 1974.

• J. W. Dally, et al., Instrumentation for Engineering Measurements, John Wiley & Sons, 1984.

• G. Stephanopoulos, Chemical Process Control – An Introduction to Theory and Practice, Prentice/Hall, 1984.

• G. F. Franklin, J. D. Powel, A. Emami-Naeini, Feedback Control of Dynamic Systems, Addison-Wesley, 1986.

• D. E. Seborg, T. F. Edgar, D. A. Mellichamp, Process Dynamics and Control, JohnWiley & Sons, 1989.

Método de ensino

A disponibilizar brevemente

Método de avaliação

A disponibilizar brevemente

Conteúdo

  • Controlo de Processos
  1. Incenticos e justificação económica para o controlo automático de processos químicos
  2. Elementos constituintes de um sistema de controlo: Processo, Medidores, Transmissores e Transdutores, Controlador, Elemento final de controlo
  3. Modelação matemática de processos químicos
    1. Modelação clássica e linearização de modelos inlineares
    2. Modelação empírica e estimação paramétrica
    3. Graus de liberdade de um processo
  4. Transformadas de Laplace
    1. Função de transferência de um sistema
    2. Diagrama de blocos
  5. Caracterização de sistemas dinâmicos lineares
    1. Sistemas de primeira ordem
    2. Sistemas de segunda ordem
    3. Sistemas de ordem superior
  6. Controlo em cadeia fechada
    1. Controlador ON/OFF
    2. Controlador proporcional (P)
    3. Controlador Proporcional-Integral (PI)
    4. Controlador Proporcional-Integral-Derivativo (PID)
  7. Comportamento dinâmico de processos controlados em cadeia fechada
    1. Diagrama de blocos
    2. Resposta da cadeia fechada de controlo
    3. Problema de servo-mecanismo
    4. Problema de regulação
    5. Acção de controlo proporcional, integral e diferencial
    6. Resposta do sistema controlado a uma variação em degrau no valor da referência
    7. Resposta do sistema controlado a uma variação em dedrau no valor da carga
    8. Efeito das acções de controlo combinadas PI e PID
  8. Controlo em cascata
  9. Controlo pré-alimentado em cadeia aberta
  10. Controlo pré-alimentado com retroacção
  11. Processos com atraso no tempo
  12. Processos com resposta inversa
  13. Regras práticas de escolha e aplicação de controladores
    1. Efeito dos parâmetros do controlador (ganho e constantes de tempo) sobre a resposta do sistema controlado
    2. Ajuste dos parâmetros do controlador: Regras práticas, Método de Ziegler-Nichols, Método de Cohen & Coon
  14. Controlo digital
    1. Transmissão de sinal digital
    2. Conversores A/D e D/A
    3. Filtros analógicos e digitais
    4. Versão digital do controlador PID
  • Instrumentação
  1. Válvulas de controlo
    1. Elementos constituintes
    2. Tipos de obturadores
    3. Comportamento dinâmico
    4. Dimensionamento
  2. Medidores de temperatura
    1. Termopares
    2. Termómetros de resistência
  3. Medidores de pressão
    1. Elementos de coluna líquida
    2. Elementos elásticos
    3. Transdutores eléctricos de pressão
  4. Medidores de caudal
    1. Medidores da taxa de caudal
    2. Medidores de pressão diferencial: Chapa de orifício, Tubo de Venturi e Bocal, Tubo de Pitot
    3. Medidores de área variável: Rotâmetro, Medidor de orifício e tampão cónico, Medidor de pistão
    4. Medidores de caudal mássico
  5. Medidores de nível

Cursos

Cursos onde a unidade curricular é leccionada: