Questão 4
Num vaso bifásico (líquido-líquido), cuja alimentação é proveniente do fundo de uma torre de destilação, identifique quantos controladores de nível são necessários e qual(s) a(s) variável(s) manipulada(s) correta(s) para esse(s) controle(s). Considere que o líquido leve é enviado para uma outra torre de destilação e o líquido pesado é enviado para descarte.
Passo 1
Então, olha só o que a questão pede: temos um vaso separador líquido–líquido que recebe a mistura lá embaixo de uma torre de destilação. Dentro do vaso, o líquido pesado fica embaixo e o leve “flutua” em cima. Depois disso, o leve sai para outra torre e o pesado vai pro descarte.
Conteúdo: controle de nível em vasos bifásicos. Vamos precisar entender o que é controle de nível total, o que é controle de nível de interface (a “fronteira” entre os líquidos) e como escolher as variáveis manipuladas (as vazões de saída).
Conteúdo: controle de nível em vasos bifásicos. Vamos precisar entender o que é controle de nível total, o que é controle de nível de interface (a “fronteira” entre os líquidos) e como escolher as variáveis manipuladas (as vazões de saída).
Passo 2
Teoria básica – controle de nível em separador bifásico
- Em qualquer tanque, o nível varia conforme a diferença entre vazão de entrada e de saída. Em forma simplificada:
onde
é o nível,
as vazões e
a área da secção.
2) No separador bifásico, temos dois níveis de interesse:
• nível total (altura “cheia” do líquido)
• posição da interface (altura da fronteira líquido pesado/liquido leve)
3) Para manter o nível total estável, fechamos/abrimos a válvula do líquido leve; para manter a interface, atuamos na válvula do líquido pesado. Assim cada controlador corrige um nível diferente.
2) No separador bifásico, temos dois níveis de interesse:
• nível total
• posição da interface
3) Para manter o nível total estável, fechamos/abrimos a válvula do líquido leve; para manter a interface, atuamos na válvula do líquido pesado. Assim cada controlador corrige um nível diferente.
Passo 3
Aplicando ao nosso vaso:
- Controlador de interface (nível
): - Sensor mede onde está a “fronteira” entre pesado e leve.
- Se a interface sobe demais (tem mais leve), o controlador abre mais a válvula do pesado para deixar esse sair e baixar a interface.
- Variável manipulada: vazão do líquido pesado
.
- Controlador de nível total (nível
): - Sensor mede o nível geral.
- Se o nível total sobe (entrada > saída), o controlador abre a válvula do líquido leve para mandar mais leve embora e equilibrar.
- Variável manipulada: vazão do líquido leve
.
Resposta
Dois controladores de nível são necessários:
- Controle de interface (nível
), manipulando a vazão do líquido pesado . - Controle de nível total (nível
), manipulando a vazão do líquido leve .