Modelagem e controle de nível de um tanque de área variável.

Abstract

A área de Sistemas de Controle tem fundamental importância nas indústrias, pois com a sua aplicação é possível aumentar a produtividade, rentabilidade e otimizar processos industriais. Na maioria dos processos existem variáveis críticas a serem controladas, como a temperatura, o nível, a pressão e a vazão. O controle de tais variáveis é de grande importância no funcionamento dos processos. Sendo assim, neste trabalho é desenvolvido um sistema monotanque com área variável, a fim de controlar o nível de líquido. Para isso, construiu-se uma planta composta por um tanque em formato cônico e um tanque reservatório. Tal tipo de processo é muito comum nas indústrias petroquímicas, alimentícias e muitas outras. O modelo matemático do tanque é obtido por meio das equações físicas do processo e validado experimentalmente. O objetivo é controlar o nível de líquido no tanque utilizando-se uma técnica linear, controle PI (Proporcional Integral) projetado pelo método de Síntese Direta e, também, uma técnica não linear, controle por LER (Linearização Exata por Realimentação). O controle PI é implementado no tempo contínuo e no tempo discreto. Ambos apresentam bom desempenho, eliminando o erro em regime permanente. No entanto, seu desempenho é bastante prejudicado quando o processo opera fora do ponto de operação no qual foi feito o projeto. Para o controlador por LER, não existe este problema, o controle é feito em toda a faixa de operação do tanque. Porém, foi necessário adicionar um controlador PI em sua lei de controle para eliminar o erro em regime permanente. Foi possível constatar que a técnica da LER, em conjunto com uma técnica linear, pode apresentar excelentes resultados para o controle de nível em sistemas não lineares.