Instrum Basica Func 20h - · PDF file1 - conceitos bÁsicos de instrumentaÇÃo industrial 2 - telemetria 3 - variÁveis de processo - pressÃo 4 - variÁveis de processo - nÍvel

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CTS – © 1995 – 2007 Smar Instrumentação Básica

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA


1 - CONCEITOS BÁSICOS DE INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL

2 - TELEMETRIA

3 - VARIÁVEIS DE PROCESSO - PRESSÃO

4 - VARIÁVEIS DE PROCESSO - NÍVEL

5 - VARIÁVEIS DE PROCESSO - VAZÃO

6 - VARIÁVEIS DE PROCESSO - TEMPERATURA

7 - VARIÁVEIS DE PROCESSO - DENSIDADE

8 - ELEMENTOS FINAIS DE CONTROLE

9 – CONCEITOS BÁSICOS EM CONTROLE AUTOMÁTICO DE

PROCESSO

CONTEÚDO PROGRAMÁTICO


DEFINIÇÕES EM INSTRUMENTAÇÃODEFINIÇÕES EM INSTRUMENTAÇÃO

a) Indicador

b) Registrador

c) Transmissor

d) Transdutor

e) Controlador

f) Elemento Final de Controle

1. CLASSES DE INSTRUMENTOS:

2


2 – Faixa de Medição (RANGE)

3 - Alcance (SPAN)

4 – Erro

5 – Repetitividade

6 – Exatidão

7 – Rangeabilidade (Largura da Faixa)

DEFINIÇÕES EM INSTRUMENTAÇÃODEFINIÇÕES EM INSTRUMENTAÇÃO


SUPRIMENTOOU

IMPULSO

SINALPNEUMÁTICO

SINALHIDRÁULICO

LIGAÇÃO CONFI-GURADA INTERNA-MENTE AO SISTE-MA (SOFTWARE)

SINAL NÃODEFINIDO

SINALELÉTRICO

TUBOCAPILAR

SINAL ELETROMAG-NÉTICO OU SÔNICO(TRANSMISSÃO NÃO

GUIADA)

LIGAÇÃOMECÂNICA

SINALBINÁRIO

ELÉTRICO

SINAL ELETRO-MAGNÉTICO OUSÔNICO (TRANS-MISSÃO GUIADA)

SINALBINÁRIO

PNEUMÁTICO

Símbolos utilizados nos Fluxogramas de Processo

SIMBOLOGIA GERAL


LOCALIZAÇÃO

TIPO

Locação Principalnormalmente

acessívelao operador

Montadono

Campo

Locação Auxiliarnormalmente

acessívelao operador

Locação Auxiliarnormalmente não acessívelao operador

InstrumentosDiscretos

InstrumentosCompartilhados

Computadorde

Processo

ControladorProgramável

Localização dos Instrumentos

SIMBOLOGIA GERAL

3


Identificação do Instrumento

IXO

Identificação da MalhaIdentificação Funcional

SUF

N0 Seqüencial da Malha

Área da Atividade

FunçãoVariável

P RC 001 02 A

SIMBOLOGIA GERAL

NORMA (ISA S5)


Indicação ou IndicadorCorrente ElétricaI

AltoComando ManualH

VisorMedida DimensionalG

RelaçãoVazãoF

Elemento PrimárioTensão (Fem)E

DiferencialDensidade ou Peso Específico

D

ControladorCondutibilidade ElétricaC

Queimador(Chama)

B

AlarmeAnalisadorA

Letra de Modificação

Função de SaídaFunção de Leitura Passiva


Variável Medida

LETRAS SUCESSIVAS1A LETRA

SIMBOLOGIA GERAL


TransmissãoTransmissor

TemperaturaT

Chave ou Interruptor

SegurançaVelocidade ou Freqüência

S

RegistradorRadioatividadeR

IntegraçãoQuantidadeQ

Tomada de ImpulsoPressãoP

Placa de OrifícioO

Médio ou Intermediário

UmidadeM

BaixoLâmpada PilotoNívelL

Estação de Controle

Tempo ou ProgramaK

VarreduraPotênciaJ




Variável Medida


SIMBOLOGIA GERAL

4


Elemento Final de Controle

PosiçãoZ

Relê ou Computador

Y

PoçoPeso ou ForçaW

VálvulaViscosidadeV

MultifunçãoMultifunçãoMultifunçãoMultivariáveisU




Variável Medida


SIMBOLOGIA GERAL


EXERCÍCIOS1 - Qual a função de cada um dos instrumentos abaixo, de acordo com a sua identificação.

a) FIC -

b) TI -

c) TSL -

d) PSLL -

e) TT -

f) PIC -

g) LT -

h) FSHH -

i) LSH -

j) FY -


2 - Defina a localização dos equipamentos e tipos de sinais de transmissão de cada malha de controle, além da sua função (equipamento).

a)

5


b)


LT101

LIC101

I

LIC101A

FIC202

UR104

FY202

FV202

FR202B

FT202

FE202

INSFLO01.WPG

LAH

TRANSMISSOR DENÍVEL MONTADO NOCAMPO

AVISO DE ALARMENA VARIÁVEL MEDIDA

LINK DOSINSTRUMENTOS

DO SISTEMA(VIA SOFTWARE)

XXXX

REFERÊNCIADE DETALHELÓGICO

LÓGICA DE INTERCONEXÃOCOMPLEXA

DISPOSITIVO DEINTERFACE

AUXILIAR

FAHH

ALGORÍTMO PIDREALIZADO PELO

SISTEMA DECONTROLE

(DCS OU SDCD EMCONSOLE)

CONDICIONAMENTODO SINAL DE

ENTRADA (FUNÇÃO RAIZ QUADRADA)

REGISTRADORMONTADO NO

CAMPO

REGISTRADORMONTADO NO

CONSOLE(SELEÇÃO DE VARIÁ-

VEIS VIA BASE DEDADOS)

INTER-TRAVAMENTO DE

ALARME(VAZÃO) NÍVELMUITO ALTO

I/P

CONVERSORI/P

VÁLVULADE CONTRO-LE MONTADANO CAMPO

TRANSMISSORDE VAZÃOMONTADONO CAMPO

ELEMENTODE VAZÃOMONTADONO CAMPO

APÊNDICE “A” - DIAGRAMA DE VAZÃO TÍPICO MALHA DE CONTROLE CASCATA

FIO DE LIGAÇÃO(SINAL ANA-

LÓGICO)


SensorVálvula

deControle

Controlador

Controle Local

TELEMETRIATELEMETRIA

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TELEMETRIATELEMETRIA

Operação à Distância

???

À medida que os processos controlados se multiplicaram, surgiu a necessidade da operação se realizar à distância e de forma centralizada.


Instrumentação Pneumática

A tecnologia pneumática usa um sinal de pressão de ar ( 3 ~ 15 psi) como elemento de comunicação entre seus elementos.

Sensor

Controlador

Válvulade

Controle


TRANSMISSOR A 2 FIOS

- Alimentação (24 Vdc) e comunicação (4 a 20 mA) no mesmo par de fios.

TRANSMISSOR A 4 FIOS

- Alimentação e comunicação independentes.

Alimentação (110 vac)

Saída digital

Saída 4 a 20 mA

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REDE DEREDE DE CAMPO CAMPO

REDE DEREDE DE CONTROLE CONTROLE

A outros níveisA outros níveis

REDE DEREDE DEGERENCIAMENTO GERENCIAMENTO

Rede de ControleRede de Controle

SupervisãoSupervisãoBanco deBanco de Dados Dados

Rede de PlantaRede de Planta

Rede deRede deCampoCampo

REDES DE COMUNICAÇÃO INDUSTRIAIS


Rede AS-i

(Actuador & Sensor Interface)

•Cabo Paralelo com dois condutores

•Até 31 escravos

•Cada escravo: 4 bits de I/O

•Até 100 m ou 300m com repetidores

•Sistema de comunicação mestre - escravo

•Garantido um máximo de 4,7 ms com configuração máxima da rede


Rede DeviceNet

Cabo par - trançado com 4 fios e uma blindagem; um par da alimentação e outro do sinal:

• Até 64 dispositivos

• Velocidades ajustáveis em: 125; 250 e 500 Kbits/s,

• Até 500m em 125 Kbits/s e

• Sistema de comunicação mestre – escravo.

8


Rede Profibus - DP (Descentralized Peripheria)

• Cabo Par - trançado com 2 fios e uma blindagem somente para sinal,

• Até 128 dispositivos divididos em 4 segmentos com repetidores,

• Velocidades ajustáveis de 9.600 a 12Mbits/s,

• De 100 a 1.200m conforme a velocidade, e

• Sistema de comunicação mestre – escravo.


• Cabo Par - trançado com 2 fios e uma blindagem, trafegando sinal e alimentação,

• Até 32 dispositivos sem alimentação e 12 com alimentação,

• Velocidades de 31,25 Kbits /s,

• Máxima distância de 1900 m conforme número de dispositivos, e

• Permite várias topologias.

Rede Profibus - PA (Process Automation)


Protocolo HART

O protocolo HART (Highway Adress Remote Transducer)‚ um sistema que combina o padrão 4 a 20 mA com a comunicação digital. É um sistema a dois fios com taxa de comunicação de 1.200 bits/se modulação FSK ( Frequency Shift Key ). O Hart é baseado no sistema mestre escravo, permitindo a existência de dois mestres na rede simultaneamente.

As vantagens do protocolo HART são as seguintes:

• Usa o mesmo par de cabos para o 4 a 20 mA e para a comunicação digital.

• Usa o mesmo tipo de cabo usado na instrumentação analógica.

• Disponibilidade de equipamentos de vários fabricantes.

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Fieldbus

Automação e

Sistemas de Supervisão

P

L

F

Processo

Fieldbus é um protocolo de comunicação bidirecional, digital multi-dropentre dispositivos de automação da planta e sistemas de supervisão. Então, Fieldbus é essencialmente uma rede local (LAN) para dispositivos de campo.

Tecnologia FOUNDATION FIELDBUS

REDE FIELDBUS


1. Calcule o valor pedido:

Exemplo: 50% do sinal de 3 a 15 PSI

Valor Pedido = [ ( Final - Início) ou Span] x ( % ) + zero vivo

100%

15 12 x 50 + 3 = 9 psi

- 3 100

12 Span

a) 70% de 3 - 15 PSI =

b) 30% de 0,2 - 1 kgf/cm2 =

c) 65% de 4 - 20 mA =

d) 37% de 1 - 5 V =

EXERCÍCIOS:


2 - Calcule o valor pedido:

Exemplo: 9 psi é quantos % da faixa de 3 a 15 PSI.

Valor Pedido =( Valor de transmissão - zero vivo) x (100% )

( Final - Início ) = Span

( 9 - 3 ) x 100 = 6 x 100 = 50%

( 15 - 3 ) 12

a) 12 PSI é quantos % da faixa de 3 a 15 PSI =

b) 0,4 Kgf/cm2 é quantos % da faixa de 0,2 a 1 kgf/cm2 =

c) 13 mA é quantos % da faixa de 4 a 20 mA =

d) 4,5 V é quantos % da faixa de 1 a 5 Vdc =

10


VARIÁVEL DE PROCESSO - PRESSÃO

Definições:

[ kgf/cm²; lbf/pol²; N/m²]

F (força)A (área)

Pressão =

Unidades

Medição de PressãoMedição de Pressão


ESCALA

A

B

h

-

mmHg

ESCALAS DE PRESSÃO

Pressão Relativa(ou P. Efetiva ou Pressão)

Pressão Absoluta(ou Zero Absoluto ou Vácuo Perfeito)

Pabs = Prel + Patm

pressão relativa

vácuopressão absoluta

ZERO RELATIVO

ZERO ABSOLUTO


DISPOSITIVOS PARA MEDIÇÃO DE PRESSÃO

Tubo Bourdon (tipos)

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Colunas de Líquido

P1 – P2 = h . dr

Manômetro de tubo em “U”

Manômetro de Coluna

Reta Vertical


Sensor tipo Piezoelétrico

++++

____

P CRISTAL

Efeito Piezoelétrico

P DIAFRAGMA

SAIDA

CRISTALTransdutor


Sensor tipo Capacitivo

TubosTubos CapilaresCapilares

DiafragmaDiafragma SensorSensor

VidroVidro

Fluido de EnchimentoFluidoFluido de de EnchimentoEnchimento

DiafragmaDiafragma de de ProcessoProcesso

PlacasPlacas do Capacitordo Capacitor

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1 - Para a coluna a lado, determine:

a) P1 = 500 mmHg P2 = ? kgf/cm2 ρ = 1,0 h = 20 cm (H2O)

b) P1 = 2,5 psi P2 = 0 (atm) ρ = ? h = 10 “ (H2O)

EXERCÍCIOS:


Tabela de Conversão - Unidades de Pressão

10,0010,98070,00090,73560,029010,01800,39440,09700,0142gf/cm2

10001980,70000,9800735,56028,959010018,0394,410097,904714,2230kgf/cm2

1,01970,001010,0010,75010,029510,21500,4020,10000,0145m Bar

1019,700

1,019710001750,060029,530010215,0000402,1800100,0014,5040Bar

1,35950,00141,33320,001310,039413,62000,53620,13310,0193mmHg

34,5320,034533,8640,033925,40001345,940013,62003,38670,4912PolegadasHg

0,09820,00010,09790,00010,07340,002810,03940,00980,0014mmH2O

2,53550,00252,48640,00251,86500,073425,421010,24830,0361PolegadasH2O

10,19720,010210,00000,01007,50070,2953102,27424,026610,1450kPa

70,30700,070368,94700,068951,71502,0360705,150027,76206,89471psi

gf/cm2kgf/cm2m BarBarmmHgPolegadasHg

mmH2OPolegadasH2O

kPapsi

Exemplo 1 mmHg = 0,5362 pol, H2O = 1,3332 m Bar97 mmHg = 97(0,5362) = 52,0114 pol, H2O(97 mmHg = 97(1,3332) =129,3204 m Bar

1 atm = 760 mmHg = 14,6959 psi


Instalação: Tomadas de Impulso

GÁS LÍQUIDO VAPOR

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• Componentes da Tubulação (Tomadas) de ImpulsoManifolds

GP GP

DP

DP

5 VIAS5 VIAS

2 VIAS2 VIAS

3 VIAS3 VIAS

2 VIAS2 VIAS


Diafragma Isolador

Corpo

Tubo Capilar

Corpo

DiafragmaIsolador

Fluído deEnchimento

Armadurado tubo Capilar

SELO VOLUMÉTRICO


DRENO/PURGA (SANGRIA)LD301

Posição Superior(Aplicações em Líquido / Multifase)

Posição Inferior(Aplicações em Gás )

A POSIÇÃO DO DRENO A POSIÇÃO DO DRENO PODE SER MUDADA, PODE SER MUDADA,

GIRANDO O FLANGE 180GIRANDO O FLANGE 180OO

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500

499

498

497

496

2

1

MEDIÇÃO DE NÍVEL (DIRETA)Régua ou Gabarito

Visores de Nível(vidro)

Tipo Tubular

VARIÁVEL DE PROCESSO - NÍVEL


GASLIQUIDO

VIDROVIDRO

Plano (Reflex ou Transparente)


Bóia ou Flutuador

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MEDIÇÃO DE NÍVEL, INDIRETA

POR PRESSÃO (HIDROSTÁTICA OU ∆P)

∆P = h. dr

CCáálculo do Range:lculo do Range:

ΔP = Ph – Pl

Pl = 0 (Patm)

Nível (0%): ΔP = 0 (4 mA)

Nível (100%): ΔP = h . d (20 mA)

LÍQUIDO hHI LO

dr


Supressão de Zero (Tanque aberto)

LÍQUIDOh

HI LOCCáálculo do Range:lculo do Range:ΔP = Ph - PlPl = 0 (Patm)Nível (0%): ΔP = y . dr (4 mA)Nível (100%): ΔP = (h + y) . dr (20 mA)

y

dr


Elevação de Zero (Tanques fechados e pressurizados)

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LÍQUIDOh

HI LO

CCáálculo do Range:lculo do Range:

Nível (0%):ΔP = Ph - PlΔP = 0 - (h . dselo) ΔP = - (y . dselo) (4 mA)

Nível (100%):ΔP = Ph - PlPl = y . dseloPh = h . dlíquidoΔP = h . dlíquido - y . dselo (20 mA)

GÁS

y

Exemplo :


Medição de Nível com Raios - Gama

FONTE DERADIAÇÃO

AMPLIFICADOR INDICADOR

SENSORGEIGER


Medição de Nível por Ultra-som

h

h = H - (v.t)2

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Medição de Nível por Radar


Determinar:

a) Range do instrumento: ______________mmH2O

b) Saída do instrumento quando o ΔP = 0 mmH2O : ____ mA

4 a 20 mA

Exercício


DEFINIÇÃOVazão pode ser definida como sendo a quantidade volumétrica ou mássica de um fluido que passa através de uma seção de uma tubulação ou canal por unidade de tempo.

Vazão Volumétrica:É definida como sendo a quantidade em volume que escoa através de uma certa seção em um intervalo de tempo considerado. As unidades de vazão volumétricas mais utilizadas são: m3/s, m3/h, l/h, l/min GPM, Nm3/h eSCFH.

Vazão Mássica:É definida como sendo a quantidade em massa de um fluido que atravessa a seção de uma tubulação por unidade de tempo.

As unidades de vazão mássica mais utilizadas são: kg/s, kg/h, T/h e Lb/h.

VARIÁVEL DE PROCESSO - VAZÃO

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TIPOS DE MEDIDORES:

1. Medidores de Quantidade por “Pesagem / Volumétrica”

Disco mutante, Pistão rotativo-oscilante, Pás, Engrenagens ovais, etc.


2. Medidores Volumétricos

Perda de Carga variávelConsiderando-se uma tubulação com um fluido passante, chama-se perda de carga dessa tubulação a queda de pressão sofrida pelo fluido ao atravessá-la. As causas da perda de carga são: atrito entre o fluido e a parede interna do tubo, mudança de pressão e velocidade devido a uma curva ou um obstáculo, etc.


Placa de Orifício

É a mais simples, de menor custo e portanto a mais empregada.

Consiste basicamente de uma chapa metálica, perfurada de forma precisa ecalculada, a qual é instalada perpendicularmente ao eixo da tubulação entre flanges.

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Tipos de Placa de Orifício:

Concêntrica:Este tipo de placa de orifício é utilizado para líquido, gases e vapor que não contenham sólidos em suspensão.

Excêntrico:Este tipo de orifício é utilizado em fluido contendo sólidos em suspensão, os quais possamser retidos e acumulados na base da placa; nesses casos, o orifício pode ser posicionadona parte baixa do tubo, para permitir que os sólidos passem.

Segmental:A placa de orifício segmental é destinada para uso em fluidos em regime laminar e com alta porcentagem de sólidos em suspensão.

Perda de Carga variável: Placa de Orifício


Orifício Integral

• São placas de orifícios montadas em conjunto com transmissores de vazão.


Medição de Vazão :Pressão Diferencial

Uma das maneiras mais utilizadas para se medir a vazão de um fluido qualquer em um processo industrial é aproveitar-se da relação entre vazão e pressão deste fluido. Para isto, são utilizados elementos deprimogênios, tais como placas de orifício, que atuam como elementos primários e possibilitam efetuar a medição de umapressão diferencial que é correspondente à vazão que passa por ele.

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Compensação de Pressão e Temperatura

PA PTA

⋅ ΔQ = K . Q [Nm3/h]


MEDIÇÃO DE VAZÃO :POR ÁREA VARIÁVEL

Rotâmetro são medidores nos quais um flutuador varia sua posição dentro de um tubo cônico, proporcionalmente à vazão do fluido.

O equilíbrio é atingidoquando a diferença depressão e o empuxocompensam a forçagravitacional.

A posição do flutuadorindica a taxa de fluxo.


MEDIDORES ESPECIAIS DE VAZÃO

MEDIDOR ELETROMAGNÉTICO DE VAZÃO

E = B.d.V

Lei de Faraday

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MEDIDOR TIPO TURBINA

1-Corpo do Medidor2- Suporte Traseiro3- Anel de Retenção do Manual4- Mancal5- Espaçador central6- Espaçador externo7- Rotor8- Suporte Frontal9- Anel de Retenção10 Porca de Travamento do sensor11- Sensor Eletrônico de proximidade

9

7

• Influência da Viscosidade• Performance

K = (60.f) / Q


MEDIDORES ULTRA-SÔNICOS

• Medidores de Efeito Doppler

• Medidores de Tempo de Trânsito


MEDIDOR POR EFEITO CORIOLIS

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EXERCÍCIOS:

1 - Calcular o ΔP no instante em que a vazão é igual a 120 m3/h.

Dados: Qmáx.=150 m3/h e ΔPmáx.= 2.000 mmHg

2 - Calcular a vazão em m3/h, quando o ΔP é igual a 36%.

Dados: Qmáx.= 500 l/h e ΔPmáx.= 2.360 mmH2O


Conceitos BásicosConceitos Básicos

TEMPERATURA: grau de agitação térmica das moléculas.

ENERGIA TÉRMICA: é a somatória das energias cinéticas dos seus átomos.

CALOR: é a energia em trânsito.

DefiniçõesDefinições

PIROMETRIA: medição de altas temperaturas, na faixa onde osefeitos de radiação térmica passam a se manifestar.

CRIOMETRIA: medição de baixas temperaturas, ou seja, aquelaspróximas do zero absoluto.

TERMOMETRIA: termo mais abrangente que incluiria tanto aPirometria como a Criometria.

VARIÁVEL DE PROCESSO - TEMPERATURA


MEIOS DE TRANSMISSÃO DE CALOR

• CONDUÇÃO

• RADIAÇÃO

• CONVECÇÃO

Escalas de Temperatura

Conversão de Escalas °C = °F – 32 = K – 273 = R - 491

5 9 5 9

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MEDIDORES DE TEMPERATURA POR DILATAÇÃO / EXPANSÃO

1 - TERMÔMETRO A DILATAÇÃO DE LÍQUIDO

Vt = Vo.( 1 + β.Δt)

-80 a 100+110-92Tolueno

-100 a 70+78-115Álcool Etílico

-38 a 550+357-39Mercúrio

FAIXA DE USO(oC)PONTO DE EBULIÇÃO(oC)

PONTO DE SOLIDIFICAÇÃO(oC)

LÍQUIDO

Recipiente de Vidro


50 à +150Álcool

-80 à +100Tolueno

-40 à +400Xileno

-35 à +550Mercúrio

FAIXA DE UTILIZAÇÃO (oC)LÍQUIDO

Recipiente Metálico


TERMÔMETROS À DILATAÇÃO DE SÓLIDOS

(TERMÔMETROS BIMETÁLICOS)

Lt = Lo. ( 1 + α.Δt)

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MEDIÇÃO DE TEMPERATURA COM TERMOPAR

JUNTA DEMEDIÇÃO

TERMOPAR

BLOCO DELIGAÇÃO

CABO DEEXTENSÃO

JUNTA DEREFERÊNCIA

GRADIENTE DE TEMPERATURA (∆T)TRM DE TEMP.,INDICADOR OUCARTÃO INPUT(CLP)

Efeitos Termoelétricos:Seebeck, Peltier, Thomson e Volta.


0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800

mV

T

E

J

T

K

NICROSIL-NISIL

RS

B

Correlação da F.E.M. x Temperatura


CABEÇOTE

CABO DE COBRE

REGISTRADOR24 °C

0,960 mV

0,00 mV

20,371 mV

38 °C1,529 mV

538 °C

22,260 mV

TC TIPO K

FORNO

+ 20,731 mV+ 0,000 mV+ 0,960 mV

+21,691 mV 525 °C ERRO = - 13 °C

ERROS DE LIGAÇÃO

* Usando fios de cobre.

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CABEÇOTE

CABO TIPO KX

REGISTRADOR24 °C

0,960 mV

0,569 mV

20,371 mV

38 °C1,529 mV

538 °C

22,260 mV

TC TIPO K

FORNO

+ 20,731 mV+ 0,569 mV+ 0,960 mV

+ 22,260 mV 538 °C ERRO = ' 0

ERROS DE LIGAÇÃO

* Usando cabos de compensação.


CABEÇOTE

CABO TIPO KX

REGISTRADOR24 °C

0,960 mV

0,569 mV

20,731 mV

38 °C1,529 mV

538 °C

22,260 mV

TC TIPO K

FORNO

- 20,731 mV+ 0,569 mV+ 0,960 mV

- 19,202 mV

ERROS DE LIGAÇÃO

* Inversão simples.

CTS – © 1995 – 2007 Smar Instrumentação BásicaBAINHA

PLUG

JUNTA DEMEDIDA

PÓ ÓXIDO DEMAGNÉSIO

RABICHO POTE

Termopar de Isolação Mineral

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ASSOCIAÇÃO DE TERMOPARES

1. - Associação Série 2. - Associação Série-oposta


ASSOCIAÇÃO DE TERMOPARES

3. - Em Paralelo


CILINDRO DE VIDRO CONDUTORES

CONDUTORESMATRIZ DE CERÂMICA ESPIRAL DE PLATINA

ESPIRAL DE PLATINA

MEDIDOR TOTALMENTE APOIADO

MEDIDOR PARCIALMENTE APOIADO

TERMORESISTÊNCIAS

Materiais + utilizados: Pt, Cu ou Ni* Alta resistividade,melhor sensibilidade,

* Alto coeficiente de variação (R*T),* Ter rigidez e dutibilidade: fios finos.

Ni/Cu : isolação: esmalte, seda, algodão ou fibra devidro. ( T < 300°C )

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RABICHO ISOLADOR CONDUTORES ISOLAÇÃO MINERAL

SELO BAINHA BULBO DE RESISTÊNCIA

Características da Pt100( à 0°C )

* Padrão de Temperatura: (- 270 a 850°C),

* Alta estabilidade e repetibilidade,

* Tempo de resposta.

Vantagens / Desvantagens


PRINCÍPIO DE MEDIÇÃO

Ligação à 2 fios: Ligação à 3 fios:


RADIÔMETRO OU PIRÔMETROS DE RADIAÇÃO

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EXERCÍCIOS:

1 - Determine os valores pedidos dos esquemas abaixo :

a)

b)


Definição de DensidadeA densidade de uma substância é definida com a suamassa por unidade de volume. Densidade é designada pelo símbolo ρ.

ρ = m / V

Unidade do SI: kg/m³

Unidades comuns: g/cm³ ou g/l

Unidade inglesa: lbm/ft³

Unidades de Medição

VARIÁVEL DE PROCESSO - DENSIDADE


MEDIÇÃO DE DENSIDADE

ESCALA

LASTRO

Densímetro

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DT DI

TRANSBORDAMENTO

Pressão Hidrostática (∆P = h . δ)

H = cte

MEDIÇÃO DE DENSIDADE


A medição da densidade de líquidos é necessária, entre outras, nasseguintes indústrias:

• Usinas de Açucar e Álcool

• Cervejarias, Sucos e Refrigerantes

• Laticínios e Vinícolas

• Indústria Química e Petroquímica

• Indústria Alimentícia

• Indústria de Papel e Celulose

• Indústria de Fertilizantes e Mineração

Densidade


Pressão Hidrostática

h1

h2

h

1

2

P1 = ρ . g . h1

P2 = ρ . g . h2

P1 - P2 = ρ . g . (h1 - h2)

ΔP = ρ . g . h

ρ = ΔP / g . hSENSOR

PROCESS

P1

P2

30


ConcentraçãoConcentração

Grau BrixGrau BauméGrau PlatoGrau INPMGrau GL% de Sólidos% de Concentração

Conhecendo-se a densidade e a temperaturade um fluido é possível conhecer-se sua concentração,que é a quantidade de componentes dissolvidos ou desólidos em suspensão, tais como:


Grau Brix e Grau Plato

Definição:

É a porcentagem em massa de sacarose presente em uma solução.

Por exemplo : em uma solução a 30 °Brix teremos 30 g de sacarose em 100 g de solução.

Utilização: em indústrias de açúcar e álcool, indústrias de sucos, de refrigerantes, cervejarias, etc.

Grau Baumé

Definição:

O grau Baumé é calculado pela fórmula:

Baumé = 144,3 – (144,3 / densidade relativa)

Utilização: Industrias Químicas, Petroquímicas, Papel e Celulose, etc.


Grau INPM

Definição:

É a porcentagem em peso de álcool em uma soluçãohidroalcoólica.

Por exemplo: uma solução hidroalcoólica com 97 °INPM contém 97 g de álcool em 100 g de solução.

Utilização: Indústrias de Bebidas, Destilarias de Álcool, etc.

Grau GL

Definição:

É a porcentagem em volume de álcool em umasolução hidroalcoólica.

Por exemplo: uma solução hidroalcoólica com 97 °GL contém 97 ml de álcool em 100 ml de solução.

Utilização: Indústrias de Bebidas, etc.

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Nível de Interface

h máximo = 500 mm

y = 0 to 100%

Exemplo:

Calibração = 0 a 500 mm

y = 20% significa que a interface está a 100 mm acima do diafrágmarepetidor inferior

Medição de Nível de Interface com o transmissor DT30X:

hy


Instalação Típica em LinhaInstalação Típica em Linha


Instalação Típica paraNível de Interface

Instalação Típica paraNível de Interface

100 %

0 %

Óleo

Águar

Montagem lateral

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Pressão HidrostáticaPressão Hidrostática

* Medição contínua, com grande precisão, dedensidade e concentração.* Unidade única e integrada, sem eletrônica remota.* Comunicação digital usando protocolo Hart,Fieldbus Foundation ou Profibus.* Leitura direta da densidade e temperatura do processoem unidades de engenharia* Re-calibração remota on line, sem a necessidade deretirar o equipamento do processo.* Configuração remota das unidades de densidade econcentração tais como: g/cm³, kg/m³, densidade relativa,°Brix, °Baume, °API, °Plato, °INPM, % de sólidos, etc* Aplicação em tanques ou em linha, adequado parafluidos estáticos e dinâmicos.


Tecnologia Nuclear

•Adequado somente para líquidos com movimento, não podendo ser instalado em tanques

• Fontes nucleares exigem cuidados especiaispara operação segura (NRC licensing)

• Requer testes periódicos para verificação de vasamentos

Diapasão Vibrante (tuning fork)• Devido ao alto consumo, não pode ser alimentado através dos fios da malha, sendo necessário fonte externa

• Normalmente tem baixa precisão

• Utiliza partes móveis

• Requer manutenção periódica


Tecnologia por Coriolis

• Requer instalação em linha, sendo inadequado para tanques

• Poder ser difícil de acoplar ou remover

• Difícil intercambiabilidade e limpeza pois não hátubo de comprimento normalizado para vazão, nemde formas retas

Refratômetros• Requerem fonte externa de alimentação

• Requer que o prisma esteja sempre limpo

• Cuidados especiais devem ser tomados em instalações estáticas,onde pode haver encrustrações

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Aerômetros

• Não realiza medições contínuas

• Requer coleta de amostras

• Expõe operadores aos possíveis

perigos de intoxicação pelos líquidos

e vapores

Laboratório

• Todas as técnicas de medição de densidade emlaboratório dependem de coleta de amostras no campo

• Medição não é em tempo real

• Valores discretos (quando os resultados são obtidos, o processopode já estar com outras características)


ELEMENTOS FINAIS DE CONTROLE

A válvula de controle é o elemento final mais usado nos sistemas de controle industrial. Em sistemas

de controle para gases e ar é também usado o “damper”, porém poderemos citar outros elementos,

tais como: bombas, resistências elétricas, motores, inversores, etc.


Componentes da Válvula de Controle

Corpo e Atuador

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ATUADOR

Pneumático à mola e diafragma;

Pneumático a pistão;

Elétrico;

Elétrico - hidráulico e

Hidráulico.


“CORPO” DA VÁLVULA

É a parte da válvula que executa a ação de controle permitindo maior

ou menor passagem do fluído no seu interior, conforme a necessidade

do processo.

COMPONENTES DO CORPO:

Internos

Castelo

Flanges inferiores


Tipos de Válvula de ControleTipos de Válvula de Controle

• Globo Convencional• Diafragma• Guilhotina

• Globo Convencional• Diafragma• Guilhotina

• Borboleta• Esfera• Borboleta• Esfera

Deslocamento linear Deslocamento rotativo

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Válvulas Globo Convencional

Sede Simples e Dupla


VÁLVULA TIPO DIAFRAGMA OU SAUNDERS


VÁLVULA TIPO GUILHOTINA

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VÁLVULA TIPO BORBOLETA


Tipos de Assentamento das Válvulas Borboletas


VÁLVULA ESFERA

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Internos


Normal Alongado Fole de selagem

Tipos de castelo

Temperatura de operação:

Gaxeta de PTFE: -30 a 232 ºC

Gaxeta grafite: -30 a 371 ºC

Indicado para altas temperaturas

Aplicações criogênicas

Faixa de operação:



Para garantir vedação absoluta

Exige maior força de atuação

• Fluidos corrosivos

• Fluidos tóxicos

• Fluidos radioativos

• Fluidos caros


Indicado para altas temperaturas

Aplicações criogênicas

Faixa de operação:



Tipos de castelo

Aletado

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CARACTERÍSTICAS DE VAZÃO

- Inerente

- Instalada

A característica de vazão inerente é definida como sendo a relação existente entre a vazão que escoa através da válvula e a variação percentual do curso, quando se mantém constante a pressão diferencial através da válvula. Em outras palavras, poderíamos dizer que se trata da relação entre a vazão através da válvula e o correspondente sinal do controlador, sob pressão diferencial constante, através da válvula.

Por outro lado, a característica de vazão instalada é definida como sendo a real característica de vazão, sob condições reais de operação, onde a pressão diferencial não é mantida constante.

A característica de vazão inerente é a teórica, enquanto que, a instalada é a prática.


CARACTERÍSTICAS DE VAZÃO INERENTES

a) Linear;

b) Igual porcentagem ( 50:1 );

c) Parabólica modificada e

d) Abertura rápida.


POSICIONADORES

Eletropneumáticos

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POSICIONADOR INTELIGENTE

POSICIONADORES


CONCEITOS BÁSICOS DE CONTROLE DE PROCESSO

PV- Variável de Processo(Medida do valor atual da variável que se quer regular)

SP – Setpoint(Valor desejado para variável que se quer controlar, definido pelo operador humano ou computador)

E- Erro(Comparação do valor atual com o valor desejado, utilizado no cálculo para gerar um sinal de correção).

MV - Sinal de correção enviado ao sistema para eliminar o desvio, de maneira a reconduzir a variável ao valor desejado.


ELEMENTOS DA MALHA DE CONTROLE

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FLUIDO AQUECIDO

VAPOR

PROCESSO INDUSTRIAL TÍPICO

FLUIDO A SERAQUECIDO

CONDENSADO

Variável Controlada: TemperaturaMeio Controlado: FluidoVariável Manipulada: VazãoAgente de Controle: Vapor

MALHA DE CONTROLE TÍPICA


CONTROLE MANUAL

COMPUTAÇÃO E

COMPARAÇÃO

CORREÇÃO

ENTRADA DE FLUÍDO FRIO

SAIDA DE FLUÍDO QUENTE

ENTRADA

DE VAPOR

VÁLVULA DE CONTROLE

MEDIÇÃO

CONTROLE EM MALHA FECHADA


• “O controle manual não permite a eliminação do erro, resultando em uma amplitude de variação excessiva do valor da variável que se deseja controlar”.

TEMPO

DESVIO

0

+

-

VALOROBTIDO

VALORDESEJADO(SET-POINT)

ERRO

CONTROLE MANUAL

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• “O controle automático permite através de sua ação a redução do erro, com um tempo de atuação e precisão impossíveis de se obter no controle manual”.

TEMPO

DESVIO

0

+

-

VALOROBTIDO

VALORDESEJADO(SET-POINT)

ERRO

CONTROLE AUTOMÁTICO


TERMINOLOGIA E SIMBOLOGIA

AO

L/R

AI

PID

A/M


CONFIGURAÇÃO UTILIZANDO CD600PLUS

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F I M .

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