instrumentaçao industrial - introduçao
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INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL CEPEP – Escola Técnica
Professor Anderson Pontes
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PORQUE AUTOMATIZAR?
A utilização de instrumentos para controle automático de processo nos permite, incrementar e controlar a qualidade do produto, aumentar a produção e rendimento, obter e fornecer dados seguros da matéria-prima e da quantidade produzida, além de ter em mãos dados relativos à economia dos processos.
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INTRODUÇÃO
Os processos industriais exigem sistemas de controle na fabricação de seus produtos.
Em todos esses processos é absolutamente necessário controlar e manter constantes algumas variáveis, como:pH Pressão TemperaturaVazãoCondutividadeNívelUmidade
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FABRICAÇÃO DE CERVEJA
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REFINO DE PETRÓLEO
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INTRODUÇÃO
Os instrumentos de medição e controle são os elementos que permitem manter controladas as variáveis do processo com os objetivos de melhorar a qualidade do produto, aumentar em quantidade produzida, manter a segurança e melhorar do meio ambiente.
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INTRODUÇÃO
No princípio da era industrial, o operário atingia os objetivos citados através do controle manual destas variáveis utilizando somente instrumentos simples, como manômetros, termômetros e válvulas manuais, e isto era suficiente porque os processos eram simples.
Com o passar do tempo, os processos foram se sofisticando e exigindo a automação cada vez maior dos instrumentos de medição e controle. Os operadores foram liberados de sua atuação física direta no processo e, ao mesmo tempo, ocorreu um movimento de centralização do monitoramento das variáveis em uma única sala.
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MANTENDO AS VARIÁVEIS ESTÁVEIS ATRAVÉS DO TRABALHO BRAÇAL
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CONTROLE EM UMA LINHA DE MONTAGEM ANTES...
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LINHA DE MONTAGEM AGORA!
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PROCESSOS INDUSTRIAIS
Processo contínuo
O processo é dito contínuo quando a matéria prima entra num lado do sistema e o produto final sai do outro lado, continuamente
Processo em batelada
No processo em batelada, uma determinada quantidade de material é processada através de passos unitários, sendo cada passo completado antes do inicio do seguinte
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PROCESSOS INDUSTRIAIS
Em ambos, devem-se manter as variáveis próximas aos valores desejados. O sistema de controle que permite fazer isto compara o valor de uma variável qualquer do processo com um valor desejado para ela naquele momento e toma uma atitude de correção de acordo com o desvio encontrado, sem a intervenção do operador.
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PROCESSOS INDUSTRIAIS
Para fazer esta comparação e, consequentemente, a correção, é necessário que o sistema de controle possua uma unidade de medição, uma unidade de controle e um elemento final de controle no processo.
Este conjunto de unidades forma uma malha de controle.
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Classes de instrumentos
registradores
indicadores
Transmissores
Transdutores
Controladores
Elementos finais de controle
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INDICADORES
Instrumento que dispõe de um ponteiro e de uma escala graduada na qual podemos ler o valor da variável.
Existem também indicadores digitais que indicam a variável em forma numérica com dígitos ou barras gráficas.
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INDICADORES DE PRESSÃO
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REGISTRADORES
Instrumento que registra a(s) variável(is) através de um traço contínuo ou pontos em um gráfico.
Um instrumento registrador pode, também, apresentar uma indicação.
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REGISTRADORES
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TRANSMISSORES
Instrumento que determina o valor de uma variável no processo através de um elemento primário, tendo o mesmo sinal de saída (pneumático ou eletrônico) cujo valor varia apenas em função da variável do processo.
O elemento primário pode ou não estar acoplado ao transmissor.
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TRANSMISSORES
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TRANSDUTORES
Instrumento que recebe informações na forma de uma ou mais quantidades físicas, modifica, caso necessário, essas informações e fornece um sinal de saída resultante.
Dependendo da aplicação, o transdutor pode ser um elemento primário, um transmissor ou outro dispositivo.
O conversor é um tipo de transdutor que trabalha apenas com sinal de entrada e saída padronizado.
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CONTROLADORES
Instrumento que compara a variável controlada com um valor desejado e fornece um sinal de saída a fim de manter a variável controlada em um valor específico ou entre valores determinados.
A variável pode ser medida, diretamente pelo controlador ou indiretamente através do sinal de um transmissor ou transdutor.
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CONTROLADORES
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ELEMENTO FINAL DE CONTROLE
Instrumento que modifica diretamente o valor da variável manipulada de uma malha de controle
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ELEMENTO FINAL DE CONTROLE
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TERMINOLOGIAS DA INSTRUMENTAÇÃO
Os instrumentos de controle empregados na indústria de processos possuem sua própria terminologia. Os termos utilizados definem as características próprias de medida e controle dos diversos instrumentos utilizados: indicadores, registradores, controladores, transmissores e válvulas de controle.
A terminologia empregada é unificada entre os fabricantes, os usuários e os organismos que intervêm, diretamente ou indiretamente, no campo da instrumentação industrial. Os termos a seguir estão de acordo com o Vocabulário Internacional de Termos Fundamentais e Gerais de Metrologia (VIM).
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RANGE
Conjunto de valores da variável medida que estão compreendidos dentro do limite superior e inferior da capacidade de medida ou de transmissão do instrumento.
Se expressa determinando os valores extremos.
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SPAN | AMPLITUDE DE FAIXA NOMINAL
É a diferença, em módulo, entre o valor superior e inferior de uma faixa de medida (range). Em algumas áreas, a diferença entre o maior e o menor valor é denominada “faixa”.
Para um range de 1 a 10 bar, o span é de 9 bar.
Para um range de -10ºC a 100C, o span é de 110ºC
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ERRO DE MEDIÇÃO
É a diferença entre o valor lido ou transmitido pelo instrumento em relação ao valor real da variável medida.
Se tivermos o processo em regime permanente chamaremos de erro estático, que poderá ser positivo ou negativo dependente da indicação do instrumento, o qual poderá estar indicando a mais ou menos.
Quando tivermos a variável alterando seu valor ao longo do tempo teremos um atraso na transferência de energia do meio para o medidor. O valor medido estará geralmente atrasado em relação ao valor real da variável. Esta diferença, entre o valor real e o valor medido, é chamado de erro dinâmico.
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REPETITIVIDADE
Grau de concordância entre os resultados de medições sucessivas de um mesmo mensurando efetuadas sob as mesmas condições de medição.
Estas condições são denominadas condições de repetitividade e incluem: mesmo procedimento de medição; mesmo observador; mesmo instrumento de medição, utilizado nas mesmas condições; mesmo local; repetição em curto período de tempo.
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EXATIDÃO
Podemos definir como sendo a aptidão de um instrumento de medição para dar respostas próximas a um valor verdadeiro.
A exatidão pode ser descrita de três maneiras:
Percentual do Fundo de Escala (% do F.E.)
Percentual do Span (% do Span)
Percentual do Valor Lido (% do V.L.)
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EXATIDÃO
Exemplo: Para um sensor de temperatura com range de 50 a 250ºC e valor medido 100ºC determine o intervalo provável do valor real para as seguintes condições:
Exatidão de 1% do Fundo de Escala Valor real = 100ºC ± (0,01 x 250) = 100ºC ± 2,5ºC
Exatidão de 1% do SpanValor real = 100ºC ± (0,01 x 200) = 100ºC ± 2,0ºC
Exatidão 1% do Valor Lido (Instantâneo) Valor real = 100ºC ± (0,01 x 100) = 100ºC ± 1,0ºC
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IDENTIFICAÇÃO E SÍMBOLO DE INSTRUMENTOS
As normas de instrumentação estabelecem símbolos, gráficos e codificação para identificação alfanumérica de instrumentos ou funções programadas que deverão ser utilizadas nos diagramas e malhas de controle de projetos de instrumentação.
O Tagname ou Tag é um código alfanumérico cuja finalidade é a de identificar equipamentos ou instrumentos, dentro de uma planta de processos. O Tagnametambém é a identificação física de um instrumento ou equipamento. Por meio deste, podemos localizar onde o instrumento/equipamento está instalado, se há painel, se instalado no campo ou numa sala de controle etc.
De acordo com a norma ISA-S5 e a Norma 8190 da ABNT, cada instrumento ou função programada será identificada por um conjunto de letras que o classifica funcionalmente e um conjunto de algarismos que indica a malha à qual o instrumento ou função programada pertence. Eventualmente, para completar a identificação, poderá ser acrescido um sufixo.