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Aula 2 Instrumentao na Ind. Qumica
Prof. Gernimo
Instrumentos para controle de processos
Classificao dos instrumentos
As diversas funes necessrias ao correto funcionamento de uma malha de controle so desempenhadas por dispositivos chamados de instrumentos para controle de processos. De acordo com a funo desempenhada, os instrumentos mais comumente encontrados numa malha de controle so:
Elemento primrio ou sensor
Parte de uma malha ou de um instrumento que primeiro sente o valor da varivel de processo.
Indicador
Dispositivo que apenas indica o valor de uma determinada varivel de processo, sem interferir no processo.
Instrumentos para controle de processos
Classificao dos instrumentos
Transmissor Dispositivo que sente uma varivel de processo por meio de um elemento primrio e que produz uma sada cujo valor geralmente proporcional ao valor da varivel de processo. O elemento primrio pode ser ou no parte integrante do transmissor.
Controlador Dispositivo que por finalidade manter em um valor pr-determinado uma varivel de processo.
Registrador Dispositivo destinado ao armazenamento de valores (dados) de uma determinada varivel de controle. Esta funo anteriormente era realizada por meio do traado de grficos sobre o papel de forma contnua. Atualmente o armazenamento de tais informaes feito de modo digital.
Instrumentos para controle de processos
Classificao dos instrumentos
Conversor
Dispositivo que emite um sinal de sada padronizado modificado em relao natureza do correspondente sinal de entrada.
Vlvula de Controle
um elemento final de controle que manipula diretamente a vazo de um ou mais fludos de processo.
Chave
Dispositivo que conecta, desconecta ou transfere um ou mais circuitos, manual ou automaticamente. Neste caso, atuado diretamente pela varivel de processo ou seu sinal representativo. Sua sada pode ser para atuar em alarmes, lmpadas-piloto, Inter travamento ou sistema de segurana. As chaves no participam do controle contnuo das variveis de processo.
Conforme a sua funo, os instrumentos podem estar localizados no campo ou num painel dentro de uma sala
de controle.
Exemplos de Instrumentos em malhas de Controle
Uma malha de controle composta por um sensor, para
detectar a varivel de processo que se quer controlar; um
transmissor, para converter o sinal do sensor em um sinal
pneumtico, eltrico ou digital equivalente; um controlador,
que compara o sinal do processo com o set point e produz
um sinal apropriado de controle; e um elemento final de
controle, que altera a varivel manipulada. Normalmente o
elemento final de controle uma vlvula operada atravs de
um atuador pneumtico que abre e fecha a vlvula de modo
a alterar o fluxo da varivel manipulada.
A figura abaixo mostra uma malha de controle de nvel.
O sensor, o transmissor e a vlvula de controle esto fisicamente localizados no campo, enquanto o controlador tradicionalmente fica localizado na sala de controle.
A malha de controle usualmente alimentada por fonte de 45 Vcc. O transmissor retorna, ento, uma corrente que varia de 4 a 20 mA em funo da varivel controlada do processo e esta corrente aplicada entrada do controlador.
O controlador resolve o algoritmo de controle a ele incorporado levando em considerao o valor atual da varivel controlada e do set point ajustado, fornecendo uma sada, tambm de 4 a 20 mA, que ir variar a abertura da vlvula de controle. Na vlvula de controle um instrumento chamado I/P transforma a corrente de 4 a 20 mA em sinal pneumtico de 3 a 15 psig que far com que o atuador pneumtico movimente a haste da vlvula, abrindo ou fechando a mesma, de modo a levar a varivel controlada para o set point.
A figura abaixo, mostra uma malha de controle inteligente com transmissor assumindo a funo de controle. O transmissor recebe a informao do
sensor, tambm chamado de elemento primrio de medio, transforma esta
informao em valor digital, resolve o algoritmo de controle atravs de seu
controlador micro processado e, por fim, envia um sinal de sada analgico
de 4 a 20 mA para a vlvula atuar na varivel manipulada. A troca de
informao com o operador, neste caso, d-se atravs de um sinal digital
superposto aos 4 a 20 mA, sendo possvel a mudana de set point e de
parmetros em geral. O protocolo mais usado neste tipo de comunicao
chama-se HART.
A substituio do padro 4 a 20 mA de comunicao entre os instrumentos por
padro digital j se tornou realidade. A
indstria vem buscando consolidar um
padro para a comunicao digital de
campo entre instrumentos para controle
de processos. Esta tecnologia chamada
de barramento de campo ou, como mais
conhecida, Fieldbus.
Malha de controle de temperatura com controlador convencional.
O transmissor de temperatura (TT) mede a varivel e transmite o valor
proporcional para o controlador (TIC) que, por sua vez, compara o valor com o set
point e envia um sinal proporcional ao ERRO para o controle de abertura da
vlvula automtica (TV)
Presso Temperatura Vazo Nvel
Sensores Bourdon Bimetal Orifcio Flutuador
Fole Termorresistncia Volumtrico Presso
Diafragma Termopar Turbina Radar
Capacitivo Radiao Magntico Ultra-som
Strain gage Ultra-som
Piezoeltrico Corilis
Indicadores Locais Manmetros Termmetros
Visores (gauges) Rotmetro Visor
Transmissores Pulsos
Pneumticos 3-15 psig (0,2 - 1,0 kg/cm2)
Analgicos 4 - 20 mA 1 - 5 volts
Controladores digitais , Protocolo HART e Fieldbus
Controladores Pneumticos locais e de painel
Eletrnicos analgicos
Eletrnicos digitais multimalhas
Registradores Pneumticos locais e de painel
Eletrnicos analgicos
Eletrnicos digitais multimalhas
Totalizadores Computadores
Sistemas SDCD - Sistema Digital de Controle Distribudos
SCADA - Sistema de Controle Superv. E de Aquisio de Dados
CLP - Controledor Lgico Programvel
Instrumentos mais Comuns
Smbolos Grficos e Identificao
dos Instrumentos
As normas de Instrumentao estabelecem smbolos grficos e codificao alfanumrica de instrumentos ou
funes programadas que devero ser utilizados nos
diagramas e nas malhas de controle de projetos de
instrumentao.
A norma internacional que regula esse assunto a ISA S5.1 (Instrumentation Symbols and Identification).
Cada instrumento ou funo programada deve ser identificado por um conjunto de letras que o classifica
funcionalmente e um conjunto que identifica a malha o
qual o instrumento ou funo programada pertence.
Smbolos Grficos e Identificao dos
Instrumentos
A identificao feita da seguinte forma:
1 Grupo de letras: Identifica a varivel medida ou iniciadora
1 letra Varivel medida
Ex: P presso, T temperatura, F vazo, L nvel.
2 letra Modificadora
Ex: D diferencial, Q totalizao, S segurana.
2 Grupo de letras: Identifica a funo
1 letra Funo passiva ou de informao
Letras mais usadas: A alarme, E elemento primrio, G viso direta (gage ou gauge), I indicador, R registrador.
2 letra Funo ativa de sada
Letras mais usadas: C controlador, S chave, T transmissor, V vlvula ou damper, Y rel
3 letra Modificadora
Letras mais usadas: H alto, L baixo.
Smbolos Grficos e Identificao dos
Instrumentos
Exemplos:
PIC controlador e indicador de presso
PT transmissor de presso
FQI totalizador e indicador de vazo
PSHH chave de presso muito alta
LG visor de nvel
Smbolos para linhas de
instrumentos
Todas as linhas que interligam os
instrumentos devem ser mais finas
do que as das tubulaes de
processos e, dependendo da
natureza do sinal de transmisso,
os smbolos a seguir devem se
usados:
Exerccios.
Identifique todos os sinais do fluxograma simplificado de tubulao e
instrumentao (P&ID) de um vazo separador abaixo