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Automação e controle do processo de destilação do álcool

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Automação e controle do processo de destilação do álcool

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Tipo de processo: controle da destilação do álcool com base no equilíbrio entre o vapor e temperatura dos produtos
Variável medida: álcool destilado
Variável controlada: vapor e temperatura

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Medição de Nível em tanques abertos e pressurizados

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Medição de Nível em tanques abertos e pressurizados

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Sistema no qual permite medir o nível em tanques, sejam eles abertos ou pressurizados, utilizando um manômetro diferencial ou transmissor de pressão diferencial.

PT | TRANSMISSOR DE PRESSÃO
PI | INDICADOR DE PRESSÃO
FI | INDICADOR DE VAZÃO
FE | ELEMENTO SENSOR DE VAZÃO
FT | TRANSMISSOR DE VAZÃO
FV 02 | VÁLVULA DE VAZÃO
ZT | TRANSMISSOR DE POSIÇÃO
SV 02B | VÁLVULA DE VELOCIDADE
FY 02 | COMUTADOR DE VAZÃO
HV 01 | VÁLVULA MANUAL
HV 02 | VÁLVULA MANUAL
LT 01 | TRANSMISSOR DE NÍVEL
YC | CONTROLADOR DE EVENTO
FY 01 | COMUTADOR DE VAZÃO
SV 01B | VÁLVULA DE VELOCIDADE
FV 01 | VÁLVULA DE VAZÃO
LT 02 | TRANSMISSOR DE NÍVEL
HV 03 | VÁLVULA MANUAL

Nesse processo a variável medida é o nível dos tanques; e a variável controlada é a vazão.

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O diagrama representa a malha de controle de um processo de reator.
Variável medida: Temperatura
Variável controlada: Pressão
Esta malha de controle e indicação de pressão (PIC) é controlada por um sistema de controle distribuído compartilhado (DCS). O setpoint desse controlador é recebido de um computador acima de uma linha de dados compartilhada que provém do software de vínculo entre o computador e o sistema DCS. A malha de controle tem um único número de identificação que é 211, o qual indica que este é o 11o instrumento da malha no diagrama de fluxo número 2.

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UM SISTEMA PARA MONITORAMENTO E CONTROLE DE BOMBAS HIDRÁULICAS(Mateus Dias Costa)

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UM SISTEMA PARA MONITORAMENTO E CONTROLE DE BOMBAS HIDRÁULICAS(Mateus Dias Costa)

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O projeto tem como objetivo
a) Identificar as situações com regime de trabalho prejudicial à bomba hidráulica; b) Monitorar as variáveis de processo do sistema; c) Identificar em tempo real as condições irregulares de funcionamento da bomba hidráulica; d) Controlar o acionamento da bomba hidráulica; e) Exibir o estado da bomba hidráulica e das variáveis de processo em tempo real.

aqui esta sendo mostrado duas válvulas  dois controladores de pressão , um de temperatura e um de vazão .

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Variável controlada: pressão
Variável medida: temperatura

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Só por curiosidade

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 Malha de controle de pressão (Isabella Carolina)

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 Malha de controle de pressão (Isabella Carolina)

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Esta malha de controle e indicação de pressão é controlada por um sistema de controle distribuído compartilhada.
- O set point desse controlador é recebido de um computador acima de uma linha de dados compartilhada que provém do software de vínculo entre o computador e o sistema
-  A transmissão do sinal de pressão é feito através de sinal eletrônico, que é conectado ao processo por um tubo
- O sinal de saída do transmissor é recebido e identificado no multiplexo do sistema DCS como entrada analógica.
- O controlador  está no painel número 2 do sistema DCS e é acionado com um algorítimo proporcional e integral.
- No lado de saída, o sinal analógico que parte do multiplexo é identificado como AO-21. Este é um sinal de 4 a 20 mA DC o qual é recebido por um conversor  que está ligado à válvula de controle. A válvula por si só é linear, falha fecha, e é ligada a um posicionador. Tanto o posicionador quanto o conversor requerem alimentação de ar .

V.Medida : Ar

V.Controlada : Pressão

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Estratégia de controle de nível em caldeira

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Estratégia de controle de nível em caldeira

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O controle de nível da caldeira industrial tem uma estratégia de controle avançado chamada Controle de nível a três elementos. Recebe esse nome pois são três os elementos ou informações que irão compor o cálculo de abertura da válvula de controle de vazão de água de alimentação e garantir que o nível do tubulão fique o mais estável possível.  Vemos na figura que os três elementos de controle são o nível do tubulão, a vazão de vapor e a vazão de água de alimentação.

Tipo de processo: Controle de Nível
V. Medida: Vazão
V. Controlada: Água

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Refrigeração é a ação de resfriar determinado ambiente de forma controlada, tanto para viabilizar processos, processar e conservar produtos (refrigeração comercial e industrial) ou efetuar climatização para conforto térmico
V. Medida: temperatura
V. Controlada: vapor

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Variável Medida:
- Vazão Qe de entrada
- Tensão U de alimentação da resistência
Variável Controlada:
- Nível L no tanque
- Temperatura Te de saída
Descrição:
O diagrama de bloco da fig. 3.8b, mostra as interações entre as variáveis reguladoras (ou manipuladas) e as variáveis do processo (ou controladas). Podemos observar que a variação em U faz com que apenas a temperatura de saída Ts varie e que uma variação em Qe, provocará variações em “L” e “Ts”, simultaneamente. Por essa razão o processo é dito multivariável. De uma forma genérica, um processo é dito multivariável quando uma variável reguladora influencia mais de uma variável controlada. Um processo monovariável é um processo que só possui variável reguladora que influencia apenas uma variável controlada. No meio industrial o tipo multivariável é predominante.

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O diagrama usa uma simbologia simplificada para representar que um gás é aquecido e esta temperatura é controlada por um controlador montado no painel. O fluido de aquecimento é controlado por uma válvula de controle, e registrado para o gás a vazão, pressão e temperatura de saída, e existe um alarme de baixa temperatura.
O fluxo registrado é obtido pelo uso de uma placa de orifício, transmissor de vazão e um registrador de duas penas montado no painel. A entrada do registrador de pressão é proveniente do transmissor de pressão que recebe a leitura do lado de baixo fluxo da placa de orifício. O sinal é pneumático. A leitura de temperatura do fluido na saída é feita através de um instrumento tipo resistência, conectado a um controlador registrador de temperatura, com saída eletrônica que modula uma válvula de controle tipo esfera, tendo um atuador cilíndrico e, por conseqüência, com conversão interna de sinal eletrônico para hidráulico.

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O controle é efetuado a partir do cálculo da massa de combustível necessária para atender a relação ar/ combustível desejada na injeção.
Processo: controle de combustão.
Variável medida: quantidade de ar na admissão do motor.
Variável controlada: quantidade de combustível injetada.

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1 a etapa – Moagem: A fim de possibilitar a rápida extração e conversão dos componentes do malte, ele é moído, obtendo-se uma farinha grosseira. Os cereais não maltados são habitualmente aprovisionados com um grau de moagem adequado.

2 a etapa – Brassagem: nessa etapa, a farinha obtida na moagem é misturada com a água e deixada em repouso sob aquecimento entre 75 oC e 80 oC, durante duas a quatro horas, com verificação rotineira do pH nesse período.

3 a etapa – Filtração do mosto: A filtragem do mosto é realizada para retirar todos os componentes insolúveis presentes na mistura, durante aproximadamente três horas. O filtrado é o mosto, e o material retido no filtro pode ser utilizado como alimento para o gado.

4 a etapa – Ebulição do mosto: após o processo de filtração, o lúpulo é adicionado ao mosto, e logo em seguida, a mistura é submetida ao processo de ebulição (aquecimento) por um período de duas horas.

5 a etapa – Resfriamento: após a realização da ebulição, o mosto lupulado sofre um resfriamento até uma temperatura de 8 oC a 9 oC.

6 a etapa – Fermentação : é a etapa em que a levedura é adicionada ao mosto lupulado, favorecendo a transformação dos açúcares em álcool e dióxido de carbono, durante um período de aproximadamente sete dias.

7 a etapa – Maturação e filtração: a cerveja é novamente filtrada para a retirada de resquícios da levedura e de outros componentes que possam ainda estar presentes, e em seguida é levemente aquecida novamente, para a eliminação de componentes voláteis, que não o álcool.

8 a etapa – Estabilização: após o novo aquecimento, a cerveja também é submetida um segundo resfriamento, agora em temperatura em torno de 0 ºC e 2 ºC, para uma melhor fixação das propriedades da cerveja.

9 a etapa – Clarificação: depois de estabilizada, a cerveja é submetida a uma última filtração, para a eliminação de qualquer partícula restante em suspensão. Logo em seguida, é armazenada em tanques.

10 a etapa – Enchimento: nessa última etapa do processo de produção, a cerveja será envasada, por exemplo, em garrafas ou latas.

É recomendado que antes de ser envasada a cerveja passe por um último processo de esterilização, que pode ser, por exemplo, por pasteurização.

Variável controlada: Temperatura.
Variável medida

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Diagrama P&I de uma malha de controle de vazão, segundo a norma ISA 5.1

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Diagrama P&I de uma malha de controle de vazão, segundo a norma ISA 5.1

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A figura abaixo usa uma simbologia decretada pela norma ISA 5.1 que tem como:
Tipo de processo: Controle de Vazão
Variável Medida: Vazão
Variável Manipulada: Vazão

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Medição de Nível em tanques abertos e pressurizados

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Medição de Nível em tanques abertos e pressurizados

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Sistema no qual permite medir o nível em tanques, sejam eles abertos ou pressurizados, utilizando um manômetro diferencial ou transmissor de pressão diferencial.

PT | TRANSMISSOR DE PRESSÃO
PI | INDICADOR DE PRESSÃO
FI | INDICADOR DE VAZÃO
FE | ELEMENTO SENSOR DE VAZÃO
FT | TRANSMISSOR DE VAZÃO
FV 02 | VÁLVULA DE VAZÃO
ZT | TRANSMISSOR DE POSIÇÃO
SV 02B | VÁLVULA DE VELOCIDADE
FY 02 | COMUTADOR DE VAZÃO
HV 01 | VÁLVULA MANUAL
HV 02 | VÁLVULA MANUAL
LT 01 | TRANSMISSOR DE NÍVEL
YC | CONTROLADOR DE EVENTO
FY 01 | COMUTADOR DE VAZÃO
SV 01B | VÁLVULA DE VELOCIDADE
FV 01 | VÁLVULA DE VAZÃO
LT 02 | TRANSMISSOR DE NÍVEL
HV 03 | VÁLVULA MANUAL

Nesse processo a variável medida é o nível dos tanques; e a variável controlada é a vazão.

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Fluxograma Instrumentação 1 (Comandos Eletricos)

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Tipo de processo: Controle da temperatura através do vapor.
Variável medida: temperatura final do produto.
Variável Controlada: Vazão de vapor.

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Instrumentação para um sistema de destilação

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Instrumentação para um sistema de destilação

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A figura apresenta uma descrição simbólica completa de um processo de destilação em que a taxa de fluxo de alimentação é medida e registrada mas não controlada.
Por ser um processo com variadas malhas, diferentes variáveis podem ser representas. A malha 4 apresenta transmissor e controlador registrador de vazão; válvula com atuador pneumático; e registrador com varredura de temperatura.
A variável medida nessa malha é a temperatura e a variável controlada é a vazão.

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Processo de Controle de Vazão e Nível em Reservatórios de Tratamento de Água e Esgoto (Clicia Reis Carvalho) 

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Processo de Controle de Vazão e Nível em Reservatórios de Tratamento de Água e Esgoto (Clicia Reis Carvalho) 

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Trata-se de um sistema de medição de vazão de uma estação de tratamento de água e esgoto. Consiste em dois reservatórios: um apoiado e outro elevado. A instrumentação presente nessa instalação consiste na medição dos níveis dos reservatórios, transmitidos para os controladores que manterão o reservatório no nível determinado pelo set-point. Além destes, estão dispostos outros instrumentos que medem a vazão da alimentação do sistema. O controle nessa estação é do tipo feedback.

O diagrama P&ID está voltado para o controle de todos os poços que alimentam o reservatório apoiado, e possuem indicação de status ligado/desligado, que apenas é visualizado na parte de supervisão da área. Todos eles possuem um modem próprio que envia via modbus o status do poço. Além disso, os poços contam com medidor eletromagnético de vazão, velocidade do fluido e volume acumulado, com indicação local, sendo um instrumento compartilhado para todas as indicações de variáveis. Essas medições são também enviadas via modbus para a supervisão.

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Malha de controle de um forno com cascata

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Malha de controle de um forno com cascata

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Representa um processo de controle de temperatura em um trocador de calor, mas em cascata, possuindo um controlador de vazão exclusivo para manter a vazão de óleo combustível independentemente das variações de pressão encontradas em sua tubulação. Quem define o valor de vazão é o controlador de Temperatura (TIC), e uma vez ajustado este valor, “qualquer” variação da pressão Pe sensibilizará o controlador de vazão (FIC) através da sua medição (por FE) que, por sua vez, irá agir alterando a abertura da válvula TCV para que o valor de vazão Qc determinado pelo TIC seja constante.
Variável medida: Temperatura (Ts)
Variável controlada: Vazão (Qc)

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Controle de Temperatura e Pressão de vapor.

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Controle de Temperatura e Pressão de vapor.

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O reator 107 tem um controle de temperatura efetuado por  TIC107-1 e  TIC107-2, montados em apinel e acessíveis pelo operador sendo seu sinal do tipo analógico elétrico.
PSV107-1: válvula de segurança de pressão. A  temperatura é monitorada através do TI107 e também existe outra válvula de segurança de pressão que é a PSV107-2. A PSV107-1 protege o reator e a PSV107-2 protege a tubulação de saída.  WIC107  está instalado no painel de controle tendo um controlador indicador de peso. Um sistema de alarme de peso alto e baixo também está na sala de controle, que é o  WAHL107 .
Processo:  Hidráulico
Variável Medida: Pressão, Temperatura
Variável Controlada: Saída de vapor

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Controla o fornecimento da energia térmica que o fluído irá receber.

Tipo de processo: Troca de calor entre vapor e água

Variável medida: vazão do vapor

Variável controlada: Temperatura da água quente

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Figura 2.7 Fluxograma trocador de calor a vapor

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Exemplo de Diagrama de Fluxo de Processo ( PFD))

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Exemplo de Diagrama de Fluxo de Processo ( PFD))

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Tipo de processo:  Indicar Processos Químicos ( destilação)
Variável Medida: Massa
Variável Controlada: Temperatura

Os Fluxogramas de processo mostram as operações unitárias de todo o processo industrial, do início até o fim e devem incluir todos os equipamentos principais que serão instalado, além das principais tubulações ou esteiras de interligação dos mesmos. Algumas orientações para a construção do PFD: - Deverão ser usados símbolos gráficos para os equipamentos; - Os equipamentos são numerados individualmente da mesma forma que para o Fluxograma Geral (que será feito em seguida); - São mostrados os dispositivos internos dos equipamentos que são críticos para o processo como as bandejas e uma coluna de destilação.

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O transmissor de pressão diferencial quando usado em medições de vazão pode ser configurado para indicação local da vazão totalizada, além da instantânea.

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O diagrama apresenta um processo de controle de vazão.
Variável medida: vazão.
Variável controlada: vazão.

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Diagrama de um Controlador Multivariável Multifunção

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Diagrama de um Controlador Multivariável Multifunção

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O diagrama representa o controle da vazão através da medição de diferentes variáveis, sendo elas: temperatura, pressão, vazão e nível.

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Processo na qual leva-se o etanol de um tanque para um caminhão. 

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Processo na qual leva-se o etanol de um tanque para um caminhão. 

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Pode-se ver na imagem vários indicadores como nível, temperatura e vazão que são muito importantes para verificar as condições do Etanol, como sua densidade.

Variável Medida: Vazão

Variável Controlada: Saída de Etanol

Tipo de processo: Hidráulico

Como variáveis medidas há também a temperatura e o nível. Mas a principal é a vazão.

Pode-se informar mais pode-se ver o projeto que eu retirei a imagem (mas não o texto, ele é parafraseado do link)

http://www.ebah.com.br/content/ABAAAAdfsAJ/carregamento-etanol

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O diagrama possui controladores e transmissores de nível (LT e LC) e vazão (FT e FC) além de contar com um relé de nível (LY) que é responsável direto pelo controle da entrada d'água e saída de vapor. A variável medida é o nível de fluido na caldeira enquanto a variável a ser controlada é a vazão, isto é, controle da entrada d'água a partir da bomba e saída de vapor a partir da válvula

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O vapor entra e é controlado através de uma válvula de temperatura. A partir daí, temos a parte de controle de temperatura, onde se tem um :
- Controlador indicador de temperatura
- Transmissor de Temperatura, que transmite a temperatura, para o trocador de energia térmica(heat exchanger)
- Uma válvula de temperatura

Depois de transmitir a temperatura para o trocador, o vapor que esta nele, sai, e um produto entra, como por exemplo,  a água. Assim é realizado o aquecimento da água neste processo.

- Variável Medida : Vapor
- Variável Controlada : Temperatura

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O controle de nível da caldeira com uma malha de realimentação pode ser observada na figura, e é composta por um sensor de nível do tubulão (LIT), o controlador de nível (LIC) e do elemento final de controle (LV). O controle de nível executa um algoritmo de controle chamado PID que onde o valor de referência do controle é subtraído do valor da variável controlada (PV). Disso extraímos o valor do erro que será usado para calcular as ações de correção Proporcional, Integral e Derivativa.
-Tipo de processo: Controle de nível
-Variável medida: Nível da água
-Variável controlada: Fluxo de Água