Controle de processo

1. INTRODUÇÃO

O controle de processos consiste num ciclo no qual instrumentos de medição são ligados a um sistema de controle, o qual analisa a medição enviada pelo instrumento, compara e gera uma resposta de controle, a qual vai atuar nos dispositivos de controle inseridos no processo. Este ciclo de atualização dos valores das variáveis manipuladas, medida dos valores das variáveis controladas para se gerar a resposta desejada (set point) é a forma de descrever os conceitos associados ao controle de processos. Desta maneira os engenheiros encontraram trabalhos na indústria de processo na mesma época da fabricação de muitos instrumentos deu seus primeiros passos (CAMPOS, C. M. M. e TEIXEIRA, H, C. G, 2006).

Em 1950, tendências de desenvolvimento focadas em eletromecânica, a difusão de sinais padrão, trazendo instrumentos de campo mais próximo do processo, e leitura e monitoramento de dados de processo perto do processo. Os primeiros instrumentos pneumáticos analógicos foram introduzidos na Europa, e também diferentes dispositivos de medição para pressão, temperatura e vazão (CAMPOS, C. M. M. e TEIXEIRA, H, C. G, 2006).

Em 1960, o desenvolvimento técnico teve lugar em particular nos domínios da tecnologia digital e eletrônica, assim os sistemas de instrumentação pneumática e elétrica dependem de sinais analógicos espalhados nas fábricas. Os computadores de processo foram introduzidos na indústria um tempo depois, assim as estruturas de instrumentação foram padronizadas e sala centralizadas de controle foram implementadas. A tecnologia digital foi usada pela primeira vez em dispositivos para automação de dados de registro e processamento, do mesmo modo os dispositivos também ficaram menores em tamanho (CAMPOS, C. M. M. e TEIXEIRA, H, C. G, 2006).

Em 1970, a tendência foi o desenvolvimento de circuitos integrados e controle lógico programável (CLP), o desenvolvimento de sistemas analógicos atinge seu pico, e os sistemas de controle distribuído ganham campo fazendo com que as salas de controle começam ser mais complexas com o sistema de controle centralizadas incorporam monitoramento, comunicação e processamento de informação. As tecnologias de microprocessadores e digital foram aplicadas em dispositivos eletrônicos e estações de controle, fazendo com que a década de 70 ficasse conhecida como controle distribuído inteligente pelo fato do monitoramento centralizado e sistema de controle distribuído foi introduzido, assim como gráficos de curvas para a seleção de válvulas. A comunicação analógica deu lugar a sinal digital (CAMPOS, C. M. M. e TEIXEIRA, H, C. G, 2006).

Nos anos 80 a tecnologia de microprocessadores atingiu seu pico de desenvolvimento, iniciando a era de vídeo câmeras e sistemas integrados fazendo que a supervisão do processo fosse centralizada, as operações hierarquicamente distribuídas. Tendo os sistemas de gestão caracterizados por operações em sala de controle, estações de processo, e por funções de controle distribuído (CAMPOS, C. M. M. e TEIXEIRA, H, C. G, 2006).

Na década de 1990, teve a integração de componentes eletrônicos e microcomputadores na gestão de processos que continuou crescendo, assim como o desenvolvimento de sistemas distribuído para dispositivos de tecnologia de campo. Deste modo dando o início aos projetos de desenvolvimento de instrumentos de campo e de sistemas para comunicação entre sistemas de tempo real já são utilizados, por exemplo, na medição de temperatura, pressão, e nível (CAMPOS, C. M. M. e TEIXEIRA, H, C. G, 2006).

1. TEORIA DE CIRCUITOS

A teoria de circuitos é dividida em três conceitos, dipolo elétrico, leis de Kirchhoff componentes elementares (BOYLESTAD, R. L, 2012).

1. Dipolo elétrico

Por definição, dipolo é um conjunto formado por duas cargas de sinais contrários, separados por uma distância, geram um dipolo elétrico. Essa distribuição de cargas muito simples tem muita importância no eletromagnetismo porque pode ser usada como modelo para várias situações de interesse, como por exemplo, em equipamentos utilizados em controle de processos (MARKUS, O, 2004).

O dipolo pode ser representado por um vetor que apresenta uma grandeza infinitamente pequena, uma direção que é a linha que une os dois polos, uma origem que corresponde ao ponto localizado à meia distância das duas cargas elétricas e um sentido da seta, que é indicado a partir da origem em direção à carga positiva (BOYLESTAD, R. L, 2012). O exemplo mais conhecido é a pilha, observe a Figura 1 abaixo:

[pic 1]

Figura 1: Dipolo elétrico-Pilha.

A corrente elétrica é o fluxo ou movimento de partículas carregadas em um condutor de forma ordenada, porém para ela existir entre dois pontos deve-se haver uma diferença de potencial elétrica entre os mesmos. Assim, pode afirmar-se que a corrente elétrica é devida ao deslocamento de elétrons pelo que a corrente que entra no terminal A tem de ser igual à corrente que sai no terminal B (BOYLESTAD, R. L, 2012).

[pic 2]

Figura 2: Corrente num dipolo.

A corrente (i) que percorre um dipolo corresponde à quantidade de carga eléctrica (q) que atravessa esse dipolo, por unidade de tempo (MARKUS, O, 2004):

Equação 1[pic 3]

A corrente é dada em ampere (1 A) que corresponde à passagem de 1 coulomb (1 Cb) por segundo. O sentido de referência da passagem de corrente pode ser escolhido de forma arbitrária se a corrente passa efetivamente no sentido escolhido, o seu valor ou a sua intensidade é positiva, caso passa no sentido contrário, é negativa (MARKUS, O, 2004) como na Figura 3 abaixo:

[pic 4]

Figura 3: Movimento ordenado em fio corrente ao contrário do sentido dos elétrons.

Uma grandeza física que esta intimamente ligada ao conceito de corrente elétrica é a diferença de potencial (d.d.p) ou tensão elétrica (V). Para entender melhor o conceito de d.d.p, deve-se relembrar que todo corpo que está eletrizado, recebeu ou cedeu elétrons. Como a carga de um elétron é representada por íon negativo o corpo que recebeu elétrons fica carregado negativamente denominado ânion, já o corpo que cedeu elétrons ou perdeu fica carregado positivamente, pois o mesmo tem falta de elétrons, denominado de íon positivo ou cátion. Portanto, esse desequilíbrio de cargas entre dois corpos revela que ambos têm um potencial elétrico diferente, ou seja, existe uma diferença de potencial elétrica. Então consideremos um dispositivo capaz de manter uma diferença de potencial entre dois corpos. Esses dispositivos são denominados de geradores, ao qual comumente podemos associar a uma simples pilha (BOYLESTAD, R. L, 2012).