Associação de atuadores Grosso-Fino

Utilizado para melhorar o desempenho no controle de vazão quando a rangeabilidade requerida é alta.

A rangeabilidade é definida como a razão entre o maior e o menor valor de vazão a ser controlado. Por exemplo, uma válvula que controla um fluxo entre 400 e 2000 L/min, possui rangeabilidade de 5. Infelizmente, quando a rangeabilidade cresce, a resolução da válvula para pequenos incrementos de vazão decresce.

A estratégia Grosso-Fino (ou Course-Fine) provê um aumento na resolução, mesmo com uma alta rangeabilidade empregando o uso de uma segunda válvula de pequeno porte (valvP) instalada em paralelo com a válvula de porte maior (valvR). Assim valvP provê precisão, enquanto que valvR provê faixa de atuação (range).

Esta estratégia é ilustrada na Figura abaixo. O papel da válvula menor, por ser mais precisa, é compensar prontamente as pequenas e rápidas perturbações na vazão. Ela é comandada pelo controlador FC, cuja PV é a medida de vazão na linha principal e o SP é a vazão desejada. Mas este controlador só irá desempenhar seu papel se seu atuador valvP não estiver saturado. De preferência, sua abertura deve estar em torno de 50%. Esta condição é garantida pela atuação de ZC. Este controlador, cuja PV é a posição de valvP, manipula a válvula maior  valvR até que a abertura de valvP atinja o setpoint desejado (50%).

Considerações de projeto

1. Com os controladores ZC e FC em modo manual, obter um modelo matemático para a vazão da linha a partir da resposta à abertura de valvP (degrau na saída de FC). Baseado no modelo obtido, projetar o controlador FC para operar com velocidade máxima;
2. Com o controlador FC em modo automático e ZC em modo manual, realizar um degrau na saída de ZC e registrar o sinal de saída de FC. O modelo para projeto de ZC será obtido a partir da F.T. entre estes dois sinais;
3. Projetar o controlador ZC como do tipo P (apenas com ação proporcional). Em relação à velocidade, apesar de ZC ser uma malha “escrava” de FC, ele deve ser sintonizado pelo menos três vezes mais lento. Esta inversão ocorre porque o papel de ZC não é compensar distúrbios, mas apenas ajustar a posição de valvR para que valvP retorne para o ponto de operação de 50%, e isso pode ser feito de forma gradativa.