nr13 instrumentação completo 1
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Noções básicas de instrumentação e controle
Andrea Manhães Gomes• Técnico de Projeto C. e M. III • Suporte Técnico / Automação– Telefone (024) 7613827
– FAX (024) 7617350
–E-mail: [email protected]–Chave : QM 97
Noções básicas de instrumentação e controle
Objetivo:• “Fornecer conhecimento básico de
instrumentação e controle e suas aplicações nas plataformas marítimas de produção da Petrobrás.”
Noções básicas de instrumentação e controle
Assuntos abordados• Simbologia e matriz de causa e efeito
• Instrumentos
• Controle
• Elementos finais
Instrumentação
Definição“É a técnica utilizada para a medição e
controle do processo e para garantir a segurança dos equipamentos, dos seres
humanos e meio ambiente.”
Instrumentação
Vantagens com a utilização da instrumentação:• Melhoria na qualidade do produto• Quantidade do produto• Otimizar o processo• Ecologia• Segurança
Simbologia de instrumentação
Definição
“Simbologia de instrumentação é a identificação padronizada dos instrumentos de uma planta de
processo.”• Aplicações–As simbologias são encontradas nos
fluxogramas de engenharia, nas telas das estações de controle, nos painéis sinóticos e semigráficos.
Simbologia de instrumentação
Definições preliminares• Campo - Área industrial, área externa.
• Sala de controle - Local que se encontram instalados os painéis de controle e monitoração.
• Acessível - Termo aplicado a um dispositivo ou função programada que pode ser visto pelo operador para acompanhamento do processo em ações de controle.
Simbologia de instrumentação
• Eletrônica - Instrumentação cuja alimentação é a tensão elétrica e o sinal padrão transmissão é 4-20mA ou 1-5Vcc.
• Pneumática - Instrumentação cuja alimentação é pneumática e o sinal padrão de transmissão é 3-15PSI.
• Digital - Designação aplicada a um dispositivos ou sinais que utilizam digítos binários para representar valores contínuos ou estados.
Simbologia de instrumentação• Analógico - Termo aplicado a um dispositivo ou
sinal que tem variações contínuas.
• Binário - Termo aplicado a um dispositivo ou sinal que tem somente posições ou estados. Quando usado na sua forma mais simples, como em “sinal binário” (oposto a sinal analógico”) o termo representa os estados “liga/ desliga” ou “alto/baixo”, isto é, não representa uma variação contínua.
Simbologia de instrumentação• Malha - Combinação de um ou mais instrumentos
interligados.• Variável de processo - Grandeza física
mensurável.
• Elemento sensor - Componente de um instrumento que entra em contato direto com o processo.
• Indicador - Instrumento que sente uma variável de processo e indica seu valor.
• Registrador - Instrumento que sente uma variável de processo e registra seu valor.
Simbologia de instrumentação
• Chave - instrumento que liga e desliga, abre e fecha, baseado em valores pré-determinados).
• Transmissor - instrumento que sente uma variável de processo por meio de um elemento sensor e gera um sinal de saída que é proporcional a variável de processo).
• Controlador - instrumento que recebe um sinal proporcional à variável medida,compara-o com um valor de referência e gera um sinal padrão na saída).
Simbologia de instrumentação
• Conversor - Instrumento que recebe um sinal padrão pneumático ou eletrônico e o modifica sobre a forma de sinal pneumático ou eletrônico proporcionalmente.
• Elemento final - Componente da malha que está em contato com a variável de processo modificando-a.
• Compartilhado - Um único instrumento executa as funções de indicação, registro, alarme ou controle.
Instrumentos Definição
“São dispositvos que medem, monitoram, controlam uma variável de processo.”
• Terminologia
Range - É o campo de medição (limites mínimos e máximos da medição)
Span - É o alcance ( # entre o valor máximo e mínimo da medição)
Set-point - Valor de referência
Instrumentos
Classificação dos instrumentos • Quanto ao tipo–Elemento sensor– Indicador– Transmissor –Controlador–Conversor–Elemento final
Instrumentos
Classificação dos instrumentos • Quanto a variável de processo– Instrumentos de temperatura– Instrumentos de pressão– Instrumentos de vazão– Instrumentos de nível
Instrumentos de pressão
Pressão É uma força aplicada numa determinada
área e pode ser expressa em Kgf/cm2, PSI, Kpa etc.
• Tipos de pressão–Pressão relativa = Pressão manométrica–Pressão absoluta = Pressão ATM + Pressão
relativa–Pressão atmosférica = Pressão barométrica
Instrumentos de pressão
TIPOS DE PRESSÃO
VÁCUO REAL
PRESSÃO ABSOLUTA
PRESSÃO RELATIVA
PRESSÃO ATM
Instrumentos de pressão
Tipos de elementos sensores mecânicos para medição de pressão• Bourdon, Fole e diafragmaPrincípio da deformação elástica dos materiais.
F=K.x F=P.S , P.S=K.x, P ~= x
K= constante elástica
x= deslocamento
Instrumentos de pressão
Instrumentos de pressão
Instrumentos de pressão
Instrumentos de pressão
Instrumentos de pressão
Tipos de elementos sensores elétricos para medição de pressão• célula capacitiva • piezo elétrico (características dos cristais,
gera DDP)• piezo resistivo (características dos
cristais varia resistência)• strain gage (extensômetros elétricos varia
resistência)
Instrumentos de pressão
CÉLULA CAPACITIVA
C=& A , onde &= constante dielétrica
d A= área
d= distância de placas
Instrumentos de nível
Nível
“É a altura da coluna de um líquido ou sólido no interior de um tanque ou vaso e pode ser expressa em metro ou o-100% do fundo do vaso.”
Instrumentos de nível
Tipos de elementos sensores para medição de nível• flutuadores (bóia)• Displacer• Pressão diferencial• Radar
Instrumentos de nível
Tipos de elementos sensores para medição de nível• flutuadores (bóia)
Instrumentos de nível
Chave de nível tipo bóia
Instrumentos de nível
Tipos de elementos sensores para medição de nível e interface• displacer ( deslocador por empuxo )
Princípio de Arquimedes
“Um corpo imerso em um fluido sofre uma força empuxo de baixo para cima proporcional ao peso de fluído deslocado”
Instrumentos de nível
Princípio do instrumento tipo empuxoE = Pf = m.g = V.d .g = A . h. d .g
onde d= massa específica e
d = m
v
Instrumentos de nível
Tubo de torque e LT completo
Instrumentos de nível
Transmissor de nível pneumático e eletrônico
Instrumentos de nível
Visor de nível