P2 Controle de Processos Químicos - PID do Processo Reacional Batelada

P2 CONTROLE DE PROCESSOS QUÍMICOS OP Turma Terçafeira 1ª QUESTÃO 50 pontos A partir das informações do descritivo de processo abaixo construa o PID correspondente Indique os set points apresentados para controladores e alarmes Considere que todas as válvulas de controle possuam posicionadores eletropneumáticos Desenhe apenas os equipamentos cujas tags foram fornecidas Não é necessário enumerar os elementos das malhas de controle Os reagentes A e B são alimentados pelo topo do tanque TK01 através de correntes individuais Este tanque é dotado de agitador tipo âncora e serpentina interna pela qual condensa vapor de água saturado A mistura do TK01 é succionada pelo por meio da bomba centrífuga P01 e transferida ao reator batelada BR01 alimentandoo pelo topo O reator BR01 possui camisa de resfriamento via água de torre e agitador tipo hélice naval Sendo a reação entre A e B muito exotérmica e área disponível da camisa não é suficiente para resfriar o BR01 Deste modo a corrente de fundo do reator é enviada ao trocador cascotubos E01 no qual é resfriada empregandose água de torre em contrafluxo no feixe tubular Após resfriada a mistura retorna pelo topo do BR01 Esta recirculação do produto de fundo é feita pela bomba centrífuga P02 cuja corrente de descarga é dividida em parte para retorno ao BR01 e em parte para seção de separação por diferença de volatilidade dos produtos Finalizada a batelada esta bomba envia o efluente do BR01 à seção de separação por destilação O fluxo do reagente limitante A é medido por placa de orifício e controlado por uma válvula pneumática à jusante com controlador setado em 10 m³h A alimentação do reagente em excesso B é controlada por uma malha de razão ratio control na qual a estação de razão ratio station recebe sinal do transmissor acoplado à placa de orifício da linha do reagente A e envia o valor do set point determinado para o controlador de vazão de B Este controlador recebe sinal do transmissor de uma placa de orifício montada à montante da válvula de controle de B Alarmes de alto e baixo fluxo do reagente em excesso programados em 18 m³h e 22 m³h acendem no painel localizado na sala de controle O fator multiplicador programado para a estação de razão é igual a 2 O tanque de mistura TK01 possui medição redundante e registro de temperatura com controle em 80C via válvula instalada na alimentação de vapor saturado à serpentina Há alarmes de alta e baixa temperatura em 90C e 70C que acendem no painel além de um alarme de desvio alto entre os elementos primários setado em 4C A pressão de entrada do vapor é medida e registrada O nível de líquido no tanque é medido e mantido em 70 por meio de uma válvula na descarga da bomba P01 Há alarmes de nível alto e baixo em 90 e 10 acionados por chaves O agitador pode ser acionado via campo ou painel e sua velocidade é medida e controlada em 30 rpm O reator batelada BR01 é dotado de medição redundante e registro de temperatura com controle em 120C via válvula instalada na alimentação de água de resfriamento da camisa Há alarmes de alta e baixa temperatura em 125C e 115C que acendem no painel além de um alarme de desvio alto entre os medidores em 2C As temperaturas de entrada e saída da água da camisa são medidas e registradas O nível de líquido no interior do reator é medido registrado e controlado em 60 pelo comando de uma válvula de controle na descarga da bomba P02 Há alarmes de nível alto e baixo em 80 e 5 acionados por chaves O agitador tem partida via campo e painel com medição e controle de velocidade em 60 rpm A pressão do BR01 é medida e registrada pelo topo onde se localizam também uma válvula de segurança que abre quando a pressão interna atinge 5 kgfcm² man e um disco de ruptura que rompe à pressão de 7 kgfcm² man A fase gasosa liberada por este sistema de segurança do BR01 segue para tratamento em uma torre lavadora de gases A temperatura da corrente resfriada no E01 é medida registrada e controlada em 100C por meio de uma válvula pneumática instalada na entrada de água de torre de resfriamento Alarmes de alta e baixa acendem no painel aos valores de 105C e 95C As temperaturas de entrada e saída da água são medidas e registradas As pressões de entrada e de saída das correntes do trocador E01 são medidas e indicadas apenas em campo A vazão de produto reciclada pelo topo do B01 é medida por rotâmetro e indicada em campo A descarga da bomba P02 o fluxo da corrente que segue para separação é medido registrado e quantificado Quando o reator BR01 é completamente carregado indicando nível de 60 sinais de fechamento são transmitidos para válvulas de bloqueio instaladas nas alimentações do tanque de mistura TK01 e do reator BR01 assim como comando desligamento da bomba P01 As válvulas de bloqueio são compostas por válvulas solenoides que convertem o sinal elétrico para pneumático às válvulas de pistão Há posicionadores que indicam e registram a abertura destas válvulas Como a reação química entre A e B tem como produto um ácido o valor do pH medido e registrado à montante do trocador E01 indicará o término da batelada pH igual a 30 Neste momento o controlador de pH enviará comandos para válvulas de bloqueio localizadas à entrada de produto quente do E01 e à corrente de encaminhamento para seção de separação fechando o reciclo e enviando o produto para destilação