A exploração de petróleo em plataformas offshore representa a maior parte de produção de petróleo no brasil. as misturas extraídas dos risers são compostas por água, óleo, gás e impurezas, tornando, assim, necessário o processamento primário de petróleo. no processamento primário, o separador e hidrociclone, além de promoverem, o amortecimento de carga turbulenta recebida na plataforma, também desassociam as fases da mistura, separado as fases de água, óleo e gás. a estratégia de controle destes equipamentos aliada a uma camada de otimização, fornece uma boa separação das fases e amortecimento das golfadas recebidas na alimentação do processo. através do modelo fenomenológico não-linear do separador trifásico e dos hidrociclones, este trabalho apresenta um sistema de controle cascada no sistema, que utiliza um pi por zonas na camada regulatória e um otimizador em tempo real para eficiência de separação, buscando obter a separação das fases e amortecer as oscilações de carga da alimentação turbulenta recebida pelo equipamento. resultados de simulação com base num modelo real dum separador industrial são usados para ilustrar as vantagens da técnica proposta.