Qual a diferença entre variáveis manipuladas, controladas e perturbações. De maneira geral, como elas se relacionam com sensores e atuadores presentes em uma planta?

Passo 1

O enunciado pede para distinguir três tipos de variáveis em controle de processos — variáveis controladas, manipuladas e perturbações — e explicar, de modo geral, como cada uma delas se relaciona com sensores e atuadores numa planta industrial. O conteúdo é de teoria de controle e instrumentação, envolvendo conceitos de malha de controle.

Passo 2

Variáveis controladas são as grandezas de saída do processo que queremos manter próximas de um valor de referência (setpoint). Por exemplo, temperatura de um reator, nível de um tanque ou pressão de uma linha. Essas variáveis precisam ser continuamente medidas por sensores (termopares, transmissores de nível, transdutores de pressão) para que o sistema de controle saiba seu valor atual.

Passo 3

Variáveis manipuladas são as entradas do processo sobre as quais o controlador age para levar a variável controlada ao setpoint. Na prática, são ajustadas pelos atuadores — válvulas, bombas, resistências elétricas ou inversores de frequência — que modificam vazões, potências ou rotações. Exemplo: para controlar temperatura, a variável manipulada pode ser a vazão de água de resfriamento ou a potência de um aquecedor.

Passo 4

Perturbações são influências externas ou internas que afetam a variável controlada mas não são diretamente ajustadas pelo controlador. Podem ser classificadas em medidas (quando há sensor dedicado) ou não medidas (não há sensor). Exemplos: variação de temperatura ambiente, flutuação na temperatura da matéria-prima, oscilações de pressão na rede de suprimento.

Passo 5

Relação com sensores e atuadores:
• O sensor monitora a variável controlada (e, se houver, também algumas perturbações medidas) e envia sinais ao controlador.
• O controlador compara o valor medido com o setpoint, calcula a ação de controle e gera um sinal para o atuador.
• O atuador modifica a variável manipulada, fechando/abrindo válvulas, ajustando potências etc., de modo a compensar perturbações e manter a variável controlada próxima do valor desejado.

Resposta

Variáveis controladas são as saídas que se deseja regular, medidas por sensores. Variáveis manipuladas são as entradas ajustáveis via atuadores para influenciar as controladas. Perturbações são variações externas que afetam as controladas sem serem diretamente manipuladas; algumas podem ser medidas por sensores específicos.

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