Dinâmica e Controlo de Processos

Código:

EQ0093

Sigla:

DCP

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Ciências Tecnológicas (Projeto)

Ocorrência: 2018/2019 - 2S

Ativa?	Sim
Unidade Responsável:	Departamento de Engenharia Química
Curso/CE Responsável:	Mestrado Integrado em Engenharia Química

Ciclos de Estudo/Cursos

Sigla	Nº de Estudantes	Plano de Estudos	Anos Curriculares	Créditos UCN	Créditos ECTS	Horas de Contacto	Horas Totais
MIEQ	92	Plano de estudos oficial	4	-	6	70	162

Língua de trabalho

Português - Suitable for English-speaking students

Objetivos

A Unidade Curricular tem como objetivo fundamental a formação nas áreas de i) modelação/simulação de sistemas dinâmicos, e ii) análise, projeto e operação de sistemas de controlo de processos. Como complemento, pretende-se transmitir conhecimentos básicos de instrumentação para controlo de processos (sensores, controladores, elementos finais de controlo).

Resultados de aprendizagem e competências

Espera-se que após concluírem com sucesso a unidade curricular os estudantes sejam capazes de:

• Desenvolver modelos matemáticos de sistemas dinâmicos.

• Analisar e elaborar diagramas de blocos de sistemas dinâmicos lineares, identificando as funções de transferência intervenientes.

• Obter respostas temporais e em frequência de sistemas dinâmicos lineares.

• Identificar os principais instrumentos usados em controlo de processos químicos e biológicos, efetuando a análise crítica da sua relevância e contexto de uso.

• Projetar e sintonizar controladores clássicos de acordo com determinadas especificações de desempenho.

• Projetar e sintonizar algumas estratégias de controlo avançado, efetuando a análise crítica da sua pertinência.

• Identificar os principais métodos de processamento de sinais analógicos e digitais.

 

 

COMPETÊNCIAS CDIO* A ADQUIRIR:
1. Aquisição de conhecimentos técnicos

1.2 Conhecimentos nucleares de engenharia na área da computação e programação: comportamento dinâmico de sistemas; controlo de processos e instrumentação.

1.3 Conhecimentos avançados de engenharia: técnicas computacionais e utilização de software específico.

2. Aquisição de aptidões pessoais e profissionais

2.1 Pensamento e resolução de problemas: identificação e formulação de problemas; modelização e simulação de sistemas.

2.2 Conhecimentos avançados de engenharia: definições e interacções em sistemas; filosofias de controlo de processos; simulação de processos controlados por computador.

3. Aquisição de aptidões inter-pessoais

3.3 Comunicação em línguas estrangeiras: inglês.

4. Concepção, projecto, implementação e operação de sistemas

4.3 Concepção e engenharia de sistemas: conceitos de dinâmica de sistemas associados à operação de processos industriais; filosofias de controlo de processos.

4.4 Projecto: projecto de sistemas de controlo por realimentação negativa e de sistemas por antecipação-realimentação negativa; projecto de sistemas de aquisição de dados e de controlo por computador; conceitos sobre projecto industrial de sistemas de controlo distribuído.

4.5 Implementação: simulação de operação de processos controlados por computador; conceitos sobre instrumentação associada à operação de processos;

 

* conforme descrição em www.cdio.org 

Modo de trabalho

Presencial

Programa

O conteúdo da Unidade Curricular está organizado de acordo com os seguintes tópicos:

• Tipos de sistemas dinâmicos. Sistemas contínuos e discretos.

• Modelos dinâmicos. Solução nos domínios do tempo e de frequência. Função de transferência. Linearização de sistemas.

• Sistemas de parâmetros concentrados. Sistemas de 1ª ordem; ganho estacionário e constante de tempo. Sistemas de 2ª ordem; ganho estacionário, constante de tempo e factor de amortecimento. Sistemas de ordem superior.

• Sistemas de parâmetros distribuídos.

• Sistemas complexos. Identificação.

• Análise da resposta em frequência. Diagramas de Bode e Nyquist.

• Estabilidade. Sistemas não lineares. Natureza dos pontos singulares. Aplicações em sistemas de Engenharia Química e Biológicos.

• Instrumentação industrial para controlo de processos: sensores e transmissores, controladores, elementos finais de controlo.

• Controlo em anel fechado (retroação).

• Comportamento dinâmico de um sistema em anel fechado. Análise de estabilidade.

• Sintonização de controladores: critérios e métodos.

• Controlo por antecipação e controlo de razão.

• Estratégias avançadas de controlo: controlo em cascata, controlo adaptativo e controlo com compensação de atraso.

• Representação de sistemas de controlo em diagramas P&I.

• Sistemas digitais para monitorização, comando e controlo de processos. Tratamento de sinais analógicos e digitais.

Bibliografia Obrigatória

Seborg, Dale E.; Process dynamics and control. ISBN: 0-471-00077-9

Bibliografia Complementar

B. Wayne Bequette; Process control. ISBN: 0-13-353640-8
Ogunnaike, Babatunde A.; Process dynamics, modeling, and control. ISBN: 0-19-509119-1

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

Aulas teórico-práticas de exposição de conceitos e discussão de casos de estudo. Realização de dois testes de avaliação durante o semestre, realizados em computador. Utilização de aplicações computacionais (Scilab/Xcos) para o ensino assistido por computador de dinâmica e controlo de processos. Realização de traalhos práticos com sistemas reais de controlo PID.

Software

Scilab/Xcos

Palavras Chave

Ciências Tecnológicas > Engenharia > Engenharia de processos > Controlo de processos

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída com exame final

Componentes de Avaliação

Designação	Peso (%)
Exame	75,00
Teste	25,00
Total:	100,00

Obtenção de frequência

Frequência das aulas nos termos legais. Realização dos 2 testes em computador.

Fórmula de cálculo da classificação final

A classificação final é calculada de acordo com a seguinte fórmula: 
CF = 0.125 * T1 + 0.125 * T2 + 0.75 * EX 
em que T1 e T2 são as notas de cada teste e EX é a nota do exame. 
O exame terá uma parte sem consulta (40 %) e uma parte com consulta (60 %). 

Está definido o seguinte critério de aprovação:  CF >= 9.5 e Ex >= 6.

Avaliação especial (TE, DA, ...)

Exame final.

Melhoria de classificação

Os estudantes poderão optar por efetuar o exame de recurso para melhorar apenas a nota do primeiro exame, mantendo as notas dos testes, ou melhorar as notas do exame e dos testes, de forma que a nota final será a do exame de recurso.