O modo como os processos químicos são operados tem vindo a sofrer alterações consideráveis ao longo das últimas quatro décadas. De facto, vários factores externos têm contribuído para as mudanças observadas na forma como as instalações industriais são geridas. Entre estes, é de salientar a crescente competição nos mercados, as restritivas regulamentações ambientais e de segurança, as cada vez mais exigentes especificações para a qualidade dos produtos e uma flutuação mais frequente das condições económicas.
Por outro lado, assiste-se na indústria química a uma progressiva integração das diversas unidades que constituem o processo fabril, o que torna a sua operação numa tarefa ainda mais complexa de gerir. Essa integração é motivada pela procura permanente de diagramas de fabrico mais eficientes, com um impacto significativo na viabilidade económica das empresas, permitindo alcançar uma redução do consumo de recursos tais como a energia, a água e o vapor (i.e., as utilidades de uma fábrica) e cumprir restrições relativas à qualidade do produto final e de natureza ambiental (e.g., emissões gasosas, efluentes). Do ponto de vista do comportamento dinâmico do processo fabril, este torna-se deveras mais complexo. Essa integração do processo origina, normalmente, maiores interacções entre as diversas unidades, reforçando, por exemplo, a natureza não linear do comportamento dinâmico do processo.
Assim, estes factores têm contribuído de forma significativa para a relevância da actividade de supervisão dos processos industriais, na satisfação das políticas de produção e manutenção das variáveis processuais (temperaturas, caudais, pressões, composições, etc.) dentro de certos limites, por razões de segurança e/ou de especificação da produção.
Sistema de supervisão
O projecto de um sistema de supervisão para a operação de processos químicos é um problema de índole complexa sendo, por isso, prática comum na indústria adoptar uma hierarquia com vários níveis de supervisão. Tradicionalmente, a estrutura fundamental presente na base dessa hierarquia, isto é, aquela estrutura que actua directamente sobre as diversas unidades do processo, é composta por controladores do tipo PID – controladores com modos de acção Proporcional, Integral e Derivada. Num número significativo de processos fabris, estes controladores “simples” podem ser integrados em estratégias de controlo mais avançado tais como, por exemplo, as que se baseiam em tecnologias de controlo predictivo – Model Predictive Control (MPC).
O objectivo fundamental destes controladores, na base da hierarquia de supervisão, é o de proporcionar comportamentos do processo que exibam respostas dinâmicas razoáveis, ou seja, respostas rápidas e estáveis, perante estímulos externos de natureza diversa. Pretende-se assim assegurar que essas respostas são, por um lado, rápidas e, por outro lado, não são muito oscilatórias. Em princípio, também não deverão apresentar desvios estacionários (offset) em relação aos valores de operação desejados (setpoints).
Em suma, a supervisão de processos tem como objectivo principal maximizar de forma continuada o rendimento económico do processo, satisfazendo simultaneamente todos os limites de operação das variáveis processuais que garantem as especificações do produto final, a segurança da instalação fabril e o cumprimento das regulamentações ambientais.
