Controle de pH em Processo Industrial - Projeto de Malha de Controle

TÍTULO DO TRABALHO Caixa Alta fonte Arial 14 negrito centralizado na cor preta e sem ponto final Deixar duas linhas em branco após iniciar o título Nome Completo Matrícula Curso Nome por extenso com as iniciais em letras maiúsculas fonte Arial 11 cor preta sem negrito ou itálico e justificado a direita TEXTO Fonte Arial 12 sem negrito ou itálico alinhamento justificado e na cor preta Deixar uma linha em branco após o parágrafo do texto Além de ser digitado em espaçamento simples entre linhas não deve haver nenhum tipo de espaçamento do tipo antes e depois nem entre parágrafos Somente serão aceitos textos encaminhados nesta formatação Salvar o resumo em formato DOC ou DOCX Lembrese de referenciar devidamente após a escrita O processo de neutralização de pH mostrado na figura a seguir está composto de um tanque principal de ácido clorídrico que tem como objetivo armazenar a solução ácida do processo um tanque de ácido intermediário que tem como objetivo deixar a vazão ácida constante na entrada do tanque de reação um tanque de base de hidróxido de sódio que armazena a solução base e um tanque de reação que está encarregado de realizar a mistura de ambas soluções Tanque de ácido principal Ácido clorídrico Tanque de ácido intermediário Tanque de reação Nível pH Tanque de base Hidróxido de sódio FZ35 LV30 CONTINUAR Suponha que a função de transferência do nível é Gs 108 e2s 7822 s 1 E do pH é Gs 063 e5 s 736 s 1 Após estudarmos os principais conceitos da disciplina nas unidades e na atividade vamos aplicar todos eles na resolução de um problema real No final o objetivo da disciplina é que o estudante seja capaz de entender um processo e propor uma solução adequada para cada desafio CONTINUAR Controle de Planta Didática de Nível e PH Utilizando os conceitos aprendidos na disciplina projete uma malha que controle o pH utilizando como elemento final de controle um dispositivo que controle a entrada de hidróxido de sódio FZ35 O elemento final de controle será um dispositivo instalado na saída do tanque de reação LV30 1 2 3 4 Crie uma apresentação em PowerPoint na qual será apresentada a solução ao problema com no máximo 14 slides É indispensável que na solução proposta para automatizar o nível e o pH do tanque de reação sejam descritos os diagramas de blocos das malhas de controle que serão instaladas no processo além de sugerir a melhor opção de controle a ser utilizado lembrando que o nível é uma variável lenta e estável e o pH é uma variável rápida e instável 1 2 3 4 O aluno poderá utilizar softwares de simulação para determinar a melhor sintonia recomendase utilizar o software Scilab que está disponível gratuitamente no site Dentro da solução o aluno deverá apresentar os instrumentos que serão necessários para realizar a automação ou seja selecionar os sensores e atuadores que podem ser utilizados para esta aplicação e por último desenhar um fluxograma de processo e um fluxograma PID 1 2 3 4 Sugerimos que a apresentação tenha a seguinte estrutura Slide 1 Introdução Slide 2 Diagrama de blocos da malha de nível Slide 3 Diagrama de blocos malha de pH Slide 4 Fluxograma do processo Slide 5 Instrumentação malha de nível Introdução Dinâmica da Planta Controle Proposto Resultados Conclusão Trabalhos Futuros Sumário 1 2 3 4 Slide 6 Instrumentação malha de pH Slide 7 Fluxograma PID Slide 8 Sintonia do controlador de nível e pH Slide 9 Simulação do sistema utilizando software de automação Slide 10 Conclusões Introdução A combinação das técnicas de controle e o uso de plantas didáticas permite que o entendimento dos conteúdos saiam do papel e possam ser representados por sistemas físicos Nesse trabalho foi desenvolvido um controle de uma planta cujas variáveis são o nível e o ph A ideia de utilizar diferentes tipos de controle seria pelo fato de uma das plantas necessita de menos overshoot que a outra segundo o problema apresentado Ambos os controles visam estabilizar o valor de saída no setpoint desejado Dinâmica da Planta O comportamento da dinâmica de uma planta pode ser matematicamente expressado pela sua função de transferência Grande parte das plantas tem como base o controle de sistemas de primeira ordem com atraso A equação apresentada expressa a função de transferência de 1ª ordem com atraso para a planta construída considerando a planta de PH que pode apresentar sobrevalor e a de nível que deve ser lenta e estável Essas duas informações já considerado o controle implementado H s 063 𝑒5 𝑆 736 𝑠 1 H s 108 𝑒 2 𝑆 7822 𝑠1 Lenta e Estável Com sobrevalor PH Nível Controle Proposto Lenta e Estável Com sobrevalor Diagrama de Blocos Nível Nível Nível H s 108𝑒 2𝑆 7822𝑠1 PH PH H s 063𝑒5𝑆 736 𝑠1 Diagrama de Blocos PH Instrumentação Nível Nível Nível H s 108𝑒 2𝑆 7822𝑠1 Instrumentação PH Fluxo de Líquido que altera o PH PH Instrumentação Nível Controla o nível do tanque Fluxograma PID P Ket I KI ₀ᵗ eτdτ D Kd d et dt et Σ ut Incitel Congresso de Iniciação Científica do Inatel XXXII Congresso de Iniciação Científica do Inatel 08 a 10 de junho Inatel Controle Proposto MétodosParâmetros Kp Ti Td CHR Com Sobrevalor IMC MétodosParâmetros Kp Ti Td CHR Com Sobrevalor 22197 99875 2365 IMC 0185 7823 1 Lenta e Estável Com sobrevalor Lenta e Estável Com sobrevalor Obs Lambda adotado t2 para acomodar na metade do tempo original após o controle Podemos ver que o IMC foi uma ótima opção de controle lento e estável enquanto o CHR com overshot apresentou um controle mais rápido podem com overshoot o que já foi previsto pelo problema inicial ResultadosConclusão PID Lenta e Estável Nível Rápida e Com Overshoot PH Código Nível funcaoComAtraso tf1087822 1InputDelay2 PIDIMC pidstd018578231 RespostaIMC feedbackfuncaoComAtrasoPIDIMC1 hold on stepRespostaIMC legendIMC grid on Código PH funcaoComAtraso tf063736 1InputDelay5 PIDCHRcom pidstd22197998752365 RespostaCHRcom feedbackfuncaoComAtrasoPIDCHRcom1 hold on stepRespostaCHRcom legendCHRcom grid on