O que são Variáveis de Processo?

O que é um processo industrial?

Um processo industrial é uma operação ou uma série de operações sobre materiais sólidos ou fluídos, de modo a conseguir que esses materiais sejam colocados em um estado de utilização mais conveniente. Por exemplo, um processo industrial pode ser a fabricação de um produto, a transformação de uma matéria-prima, a purificação de um fluído, etc.

Um processo industrial pode envolver diversas etapas, como mistura, separação, aquecimento, resfriamento, pressurização, filtragem, etc. Cada etapa pode ter diferentes objetivos, como aumentar a qualidade, reduzir o custo, otimizar o tempo, etc.

Um processo industrial pode ser afetado por várias condições internas e externas, que podem alterar o seu desempenho. Essas condições são chamadas de variáveis de processo.

Conheça nossos Cursos Online de Automação Industrial clicando AQUI!

O que são as variáveis de processo?

Por definição, uma variável de processo é uma grandeza física que altera seu valor em função de outras variáveis em função do tempo. Por exemplo, a temperatura, a vazão, o nível, a pressão, o volume, o pH, a posição, a condutividade, a vibração, etc.

As variáveis de processo podem ser classificadas em dois tipos: variáveis de entrada e variáveis de saída. As variáveis de entrada são aquelas que influenciam o processo, mas não são influenciadas por ele. As variáveis de saída são aquelas que são influenciadas pelo processo, mas não influenciam ele. Por exemplo, em um processo de aquecimento de água, a vazão de água é uma variável de entrada, pois ela determina a quantidade de água que entra no processo, mas não é afetada por ele. A temperatura da água é uma variável de saída, pois ela é afetada pelo processo, mas não afeta ele.

O objetivo de um controle de processo é o de manter uma variável de processo constante ou, no mínimo, variando dentro de certos limites estabelecidos. Para isso, é preciso conhecer e controlar as variáveis de entrada e de saída do processo.

O que são as variáveis controlada e manipulada?

Quando fazemos um controle de processo, nos deparamos com duas terminologias: a variável controlada e a variável manipulada. Então, o que são essas variáveis?

Por definição, a variável controlada de um processo, também conhecida como variável de processo, ou (PV), é a variável que desejamos manter dentro de certos parâmetros ou valores pré-determinados. Por exemplo, em um processo de aquecimento de água, a variável controlada pode ser a temperatura da água, que queremos manter em um valor constante ou dentro de uma faixa aceitável.

A variável manipulada de um processo, também conhecida como variável de atuação, ou (MV), é a variável sobre a qual o controlador automático atua, no sentido de se manter a variável controlada no valor desejado. Por exemplo, em um processo de aquecimento de água, a variável manipulada pode ser a potência do aquecedor, que o controlador pode aumentar ou diminuir, de acordo com a necessidade de aquecer ou resfriar a água.

Portanto, o controlador atua na variável manipulada para controlar a variável de processo, ou seja, a variável controlada.

Como as variáveis controlada e manipulada se relacionam em um sistema de controle?

Para entender melhor a relação entre as variáveis controlada e manipulada, vamos utilizar um exemplo de controle de nível de água em um tanque. Aqui nós temos uma malha de controle fechada, que é um sistema de controle que possui os três principais elementos de controle: o sensor, o controlador e o atuador. O sensor é o dispositivo que mede a variável controlada e envia um sinal para o controlador. O controlador é o dispositivo que compara o sinal do sensor com o valor desejado (setpoint) e envia um sinal para o atuador. O atuador é o dispositivo que recebe o sinal do controlador e atua na variável manipulada.

O objetivo desse controle é manter o nível de água no tanque em um valor constante ou dentro de uma faixa aceitável. Então, de acordo com esse processo, podemos dizer que:

• A variável controlada ou também chamada de variável de processo é o nível da água no tanque, que é medida pelo sensor de nível;
• A variável manipulada ou também chamada de variável de atuação é a vazão de água que entra no tanque, que é controlada pela válvula de controle;
• O meio controlado é a água, que é o material sobre o qual o processo atua.

Fazendo um resumo detalhado desse controle, podemos dizer que:

• O sensor de nível detecta o nível da água no tanque e envia um sinal elétrico proporcional para o controlador lógico programável (CLP);
• O CLP compara o sinal do sensor com o setpoint, que é o valor desejado pré-determinado na lógica de controle, e calcula o erro, que é a diferença entre o valor medido e o valor desejado;
• O CLP aplica uma ação de controle, que é uma regra que define como o sinal de saída deve ser gerado a partir do erro, e envia um sinal elétrico proporcional para a válvula de controle;
• A válvula de controle recebe o sinal do CLP e abre ou fecha, de acordo com a necessidade de aumentar ou diminuir a vazão de água que entra no tanque;
• A vazão de água que entra no tanque afeta o nível de água no tanque, que é novamente medido pelo sensor de nível, fechando o ciclo de controle.

Conclusão

O controle de processos industriais é uma área que visa manter as variáveis de processo dentro de certos limites estabelecidos, garantindo a eficiência, a qualidade e a segurança da produção. Para isso, é preciso conhecer e controlar as variáveis controlada e manipulada de cada processo, que são as variáveis que desejamos manter e as variáveis que podemos atuar, respectivamente. A relação entre as variáveis controlada e manipulada é estabelecida por um sistema de controle, que pode ser composto por um sensor, um controlador e um atuador.