Fundamentos de Instrumentação e Controle de Processos Industriais

Instrumentação Prof Eng Geraldo Canuto INSTRUMENTAÇÃO De acordo com a ISA International Society of Automation Sociedade Internacional de Automação instrumentação é o conjunto de instrumentos dispositivos hardware e funções destinadas à medição monitoramento e controle de um processo industrial ou máquina As principais grandezas medidas e ou controladas no processo são PRESSÃO TEMPERATURA NÍVEL VELOCIDADE VAZÃO Instrumento Instrumento é um dispositivo utilizado para direta ou indiretamente medir monitorar eou controlar uma variável Controle de Processo É a regulagem ou manipulação de variáveis que influenciam a condução de um processo com a finalidade de obter um produto na qualidade e quantidade desejada da maneira mais eficiente Variáveis de Processo São grandezas físicas químicas biológicas elétricas ou mecânicas importantes para o resultado de um processo A partir do controle dessas variáveis obtémse o controle da composição do produto final Malhas Malha é o conjunto de instrumentos interligados com o objetivo de medir ou controlar uma variável de processo Um conceito muito importante na área de Instrumentação e controle é o tipo de malha que será utilizada Malha aberta Malha fechada Processo Automatizado Sensores Transmissores Controlador Atuadores Malha fechada deve possuir no mínimo 3 elementos Tem o objetivo de manter uma das variáveis do processo pressão temperatura nível etc dentro de um valor pré estabelecido setpoint Malha de Controle Malha de Controle Fechada Transmissor responsável por enviar a informação do processo SetPoint SP é o valor desejado para o processo pode ser fixo ou variável Erro E é a diferença entre a Variável Controlada VC e o set point SP Elemento Final de Controle atua sobre a variável física com o objetivo de manter o processo sob controle normalmente utilizamos válvula motor dosador resistência e etc A ação irá depender do sinal de saída do controlador Controlador é responsável pela tomada de decisões do sistema utiliza como referência o sinal do processo enviada pelo transmissor e o valor desejado setpoint apresentando em sua saída uma resposta ao erro encontrado A resposta é enviada ao elemento final para manter o processo sob controle Variável controlada ou Variável de Processo PV As principais grandezas que desejamos manter sobre valores prédeterminados em um processo são chamadas de variável controlada ou Variáveis de Processo PV Exemplos de variáveis de processo Pressão temperatura nível vazão densidade pH Variável Manipulada MV É a variável que será alterada visando atingir o valor do set point definido para a variável controlada Malha de Controle Malha de Controle Alguns instrumentos Registrador Unidade de Alarme Controlador Indicador Transmissor pressão Válvula de Controle Sensor termômetro de tubo capilar 13 Classificação de Instrumento por Sinal de Transmissão ou Suprimento Sinal Pneumático Sinal Hidráulico Sinal Elétrico Sinal Digital Sinal Rádio Sinal Pneumático Instrumento utiliza um gás comprimido cuja pressão varia proporcionalmente ao valor da grandeza medida Vazamentos ao longo da linha de transmissão ou mesmo nos instrumentos são difíceis de serem detectados Não permite conexão direta aos computadores Vantagens Pode ser utilizado em locais com risco de explosão ex central de gases altas temperaturas e com máquinas sensíveis a interferência eletromagnética Desvantagens Necessidade de gás comprimido tubulação e equipamentos auxiliares como compressor filtro desumidificador etc para fornecer aos instrumentos ar seco e sem partículas sólidas Propagação lenta do sinal pneumático e a distância de transmissão é limitada a aproximadamente 60 metros Dificuldade na detecção de vazamentos de gás ao longo da linha Sinal Hidráulico Instrumento utiliza um fluído líquido comprimido óleo cuja pressão varia proporcionalmente ao valor da grandeza medida Vantagens Pode ser utilizado em locais com risco de explosão ex central de gases altas temperaturas e com máquinas sensíveis a interferência eletromagnética Resposta rápida e baixa perda de carga proporcionando maior alcance em comparação ao sinal pneumático Produz forças cerca de 25 vezes maiores que cilindros pneumáticos de tamanho semelhante podendo acionar equipamentos de grande dimensão e peso Desvantagens Necessidade de fluído líquido reservatório tubulação e equipamentos auxiliares Necessita de inspeção periódica do nível do reservatório e também necessidade de substituição regular do fluído Possibilidade de vazamentos ao longo da linha de transmissão Sinal Elétrico Analógico Como padrão para transmissão à longas distâncias são utilizados sinais em corrente contínua variando de 4 a 20mA Para distâncias até 15 metros aproximadamente pode utilizar sinais em tensão contínua de 1 a 5V O sinal elétrico de tensão contínua é mais sensível à variação no comprimento da linha e a interferência eletromagnéticas Transmissão por Tensão X Corrente Quando utilizamos sinal de corrente no lugar de tensão reduzimos a introdução de erro por indução e por interferências eletromagnéticas presentes na comunicação via radio celulares etc Outro Ponto é a questão da instalação a queda de tensão modifica a condição da calibração realizada em bancada Sinal Elétrico Analógico Vantagens A alimentação pode ser feita pelos próprios fios que conduzem o sinal de transmissão Fácil instalação e fácil conexão aos computadores Permite que o mesmo sinal 420mA seja lido por mais de um instrumento ligando em série os instrumentos Existe um limite quanto à soma das resistências internas deste instrumentos que não deve ultrapassar o valor estipulado pelo fabricante do transmissor Sinal Elétrico Analógico Desvantagens Exige cuidados especiais em instalações localizadas em áreas de riscos Os cabos de sinal devem ser protegidos contra ruídos elétricos Exige cuidados especiais na escolha do encaminhamento na qual a interferência eletromagnética pode afetar os equipamentos ao redor Interferências e ruído elétrico podem afetar a integridade do sinal Sinal Elétrico Digital Vantagens Conexão por barramento compartilhado sem ligação ponto a ponto Pode utilizar um par trançado fibra óptica e até mesmo tecnologias sem fio para transmissão dos dados Oferece alta resistência a ruídos e interferências Permite configuração diagnósticos de falha e ajuste em qualquer ponto da malha Permite que o mesmo sinal seja lido por mais de um instrumento Redução de custos com infraestrutura Desvantagens Vários protocolos disponíveis no mercado Como o barramento é comum se houver qualquer problema na linha de transmissão todos os dispositivos serão afetados Conexão ponto a ponto Conexão via rede CONTROADORES DIGITAIS ou PLCs Via Rádio Neste tipo o sinal ou um pacote de sinais medidos são enviados à sua estação receptora via ondas de rádio em uma faixa de frequência específica Vantagens Não necessita de cabos de sinal Podese enviar sinais de medição e controle de máquinas em movimento Desvantagens Alto custo inicial Necessidade de técnicos altamente especializados Sinais Padrões Analógicos Tensão 15 V 05 V 010 V Pneumáticos 315 PSI 20100 kPa 630 PSI Corrente 020 mA 420 mA 840 mA Digitais Protocolo HART Protocolo SMART Fieldbus MODBUS Profibus e wirelless b ax y 0 5 10 15 20 25 0 2 4 6 x y b Função de Transferência Linear a Δ𝒚 𝒚𝒇 𝒚𝒊 Δ𝒙 𝒙𝒇 𝒙𝒊 yf xi yi xf Para calculo de b x 0 ou Definese um ponto onde Y e X são conhecidos para definir o valor de b b ax y 1 Um tanque possui a capacidade de 4 m3 possui um transmissor de nível eletrônico com sinal de corrente o transmissor de nível esta calibrado de 0 a 4 m3 determine a função correspondente ao sinal gerado pela malha e o valor do sinal de saída do transmissor quando o tanque estiver com 3 m3 de produto 2Um transmissor esta calibrado para operar na faixa de 20 a 360C Determine o sinal de saída do transmissor quando a temperatura do processo for igual 170C a da temperatura no processo quando o sinal de saída for de 8 mA Como representar as Malhas PAH 020 PSH 020 PAH 020 PIR 020 PT 020 TIR 021 TIC 021 Simbologia de Instrumentação No Brasil a Associação Brasileira de Normas Técnicas ABNT por meio de sua norma NBR 8190 apresenta e sugere o uso de símbolos gráficos para representação dos diversos instrumentos e suas funções ocupadas nas malhas de instrumentação No entanto como é dada a liberdade para cada empresa estabelecerescolher a norma a ser seguida na elaboração dos seus diversos documentos de projeto de instrumentação outras normas são utilizadas Assim devido a sua maior abrangência e atualização uma das normas mais utilizadas em projetos industriais no Brasil é a estabelecida pela ISA Instrumentation Society of America Norma ISA 5 ISA 52 Diagramas Lógicos Binários para Operações de Processo 1976 1981 trata dos símbolos lógicos e é pouco usada ISA 53 Símbolos gráficos para Instrumentação de Display para Controle Distribuído e Compartilhado Sistemas Lógicos e de Computador 1983 trata de símbolos e identificação de instrumentos digitais compartilhados computadores e sistemas de intertravamento ISA 54 Diagramas de Malha de Instrumentos 1991 trata de símbolos e identificação de diagramas de malha ISA 55 Símbolos Gráficos para Displays de Processo 1985 trata de símbolos gráficos para serem usados em telas de vídeo em interface humanomáquina A simbologia correta da instrumentação deve conter os seguintes parâmetros a Identificação do tipo de interligação dos instrumentos Por exemplo sinal elétrico sinal por configuração sinal pneumático b Determinação do local de instalação dos instrumentos c Filosofia instrumento dedicado a cada malha ou compartilhado por um conjunto de malhas de processo d Função na malha e Identificação sequencial do instrumento f Informações adicionais Simbologia SÍMBOLOS DE INSTRUMENTOS Código de Identificação de Instrumentos SIMBOLOGIA TABELA DE IDENTIFICAÇÃO CÓDIGO DE IDENTIFICAÇÃO DO INSTRUMENTO SIMBOLOGIA TABELA DE IDENTIFICAÇÃO CÓDIGO DE IDENTIFICAÇÃO DO INSTRUMENTO PRIMEIRA LETRA LETRAS SUBSEQUENTES VARIÁVEL MEDIDA OU INICIAL MODIFICADORA FUNÇÃO DE INFORMAÇÃO OU PASSIVA FUNÇÃO FINAL MODIFICADORA A ANALISADOR ALARME B CHAMA DE QUEIMADOR INDEFINIDA INDEFI NIDA INDEFINIDA C CONDUTIVIDADE ELÉTRICA CONTRO LADOR D DENSIDADE OU MASSA ESPECÍFICA DIFERENCIAL E TENSAO ELÉTRICA ELEMENTO PRIMÁRIO F VAZÃO RAZÃO FRAÇÃO G MEDIDA DIMENSIONAL VISOR PRIMEIRA LETRA LETRAS SUBSEQUENTES VARIÁVEL MEDIDA OU INICIAL MODIFICADORA FUNÇÃO DE INFORMAÇÃO OU PASSIVA FUNÇÃO FINAL MODIFICADORA H COMANDO MANUAL ALTO I CORRENTE ELÉTRICA INDICADOR J POTÊNCIA VARREDURA OU SELETOR L NÍVEL LÂMPADA PILOTO BAIXO M UMIDADE MEDIO OU INTERMEDIÁRIO N INDEFINIDA INDEFINIDA INDEFI NIDA INDEFINIDA O INDEFINIDA ORIFÍCIO DE RESTRIÇÃO SIMBOLOGIA TABELA DE IDENTIFICAÇÃO CÓDIGO DE IDENTIFICAÇÃO DO INSTRUMENTO PRIMEIRA LETRA LETRAS SUBSEQUENTES VARIÁVEL MEDIDA OU INICIAL MODIFICADORA FUNÇÃO DE INFORMAÇÃO OU PASSIVA FUNÇÃO FINAL MODIFICADORA P PRESSÃO OU VÁCUO PONTO DE TESTE Q QUANTIDADE OU EVENTO INTEGRADOR OU TOTALIZADOR R RADIOATIVIDADE REGISTRADOR OU IMPRESSOR S VELOCIDADE OU FREQUÊNCIA SEGURANÇA CHAVE T TEMPERATURA TRANS MISSOR U MULTIVARIÁVEL MULTIFUNÇÃO MULTI FUNÇÃO MULTIFUNÇÃO V VISCOSIDADE VAL VULA SIMBOLOGIA TABELA DE IDENTIFICAÇÃO CÓDIGO DE IDENTIFICAÇÃO DO INSTRUMENTO PRIMEIRA LETRA LETRAS SUBSEQUENTES VARIÁVEL MEDIDA OU INICIAL MODIFICADORA FUNÇÃO DE INFORMAÇÃO OU PASSIVA FUNÇÃO FINAL MODIFICADORA W PESO OU FORÇA POÇO X NÃO CLASSIFICADA NÃO CLASSIFICADA NÃO CLASSI FICADA NÃO CLASSIFICADA Y INDEFINIDA RELÉ OU COMU TAÇÃO Z POSIÇÃO EFC NÃO CLASSI FICADO Alarme x Intertravamento Alarme Dispositivo ou função que sinaliza a existência de uma condição anormal ou nãao desejada tem a finalidade de atrair a atenção por meio de uma alteração discreta sonora visual ou ambas Intertravamento Impoem condição para operação SÍMBOLO FUNÇÃO CONTROLLER Dispositivo Compartilhado Dispositivo Discreto SÍMBOLO DESCRIÇÃO PIC Controlador Indicador de Pressão TIC Controlador Indicador de Temperatura LIC Controlador Indicador de Nível PT Transmissor de Pressão TT Transmissor de Temperatura c 3 Exercício FQI Totalizador Indicador de Vazão LSH Chave de Nível Alto LSLL Chave de Nível muito Baixo PSV Válvula de Segurança de Pressão PSHH Chave de Pressão muito Alta TSHH Chave de TEMPERATURA muito Alta PSLL Chave de Pressão muito Baixa LSLL Chave de Nível muito Baixo LV Válvula de Nível Exemplos de simbologia 4 Para cada malha identifique o numero de malhas abertas fechadas a variável medida a função tipo de sinal e local de instalação de cada instrumento Indique o numero de malhas Fechadas abertas as variáveis controladas e manipuladas Fluido do trocador de calor Qual a diferença entre os processos PSH 020 PAH 020 PIR 020 PT 020 TIR 021 TIC 021 Qual a função da malha 020 5 Interprete a funcionalidade do diagrama abaixo informe o tipo de malha as variáveis controladas de processo variáveis manipuladas localização dos instrumentos e tipo de sinal 6 Automatize o controle de nível e a vazão de saída para o processo abaixo considere que caso o nível esteja baixo a bomba deverá desligar Funcionamento Malha de Controle de Nivel Bomba Centrifuga 1 Exemplo de uma curva característica de bomba de deslocamento positivo Exemplo selecionar a potência do motor e a rotação para uma bomba de deslocamento positivo a ser utilizada em um sistema que possua altura de projeto de 80 psi 551580 Pa ou 5630 mca e 70 galõesminuto 159 m³h de vazão de projeto A viscosidade do fluido é de 5000 cS Curva feita para água a 38C Faixa de Medida Range A faixa de indicação alcance ou range de acordo com o INMETRO é o conjunto de valores limitados pelas indicações extremas ou seja valores máximos e mínimos possíveis de serem medidos com determinado instrumento Por exemplo podemos citar que um instrumento que mede pressão entre 0 e 50 psi tem um range de 0 a 50psi Alcance Faixa dinâmica ou Span A amplitude nominal ou span de acordo com o INMETRO é a diferença nominal entre os dois limites de calibração do instrumento Por exemplo um instrumento que mede pressão entre 0 e 50 psi tem um range de 0 a 50psi porém o mesmo foi calibrado para operar em uma faixa de 10 a 40 psi logo o seu span é de 30 psi Termos e Conceitos Básicos Resumindo Valor Verdadeiro Exatidão Valor Médio Medido Precisão Resolução O INMETRO define a resolução como a menor diferença entre indicações de um dispositivo mostrador que pode ser significativamente percebida Para um dispositivo digital é a variação na indicação quanto ao digito menos significativo Exemplo Um voltímetro digital que tem um display com duas casas após a vírgula tem uma resolução de 001V Sensibilidade Segundo o INMETRO a sensibilidade é definida como a resposta de um instrumento de medição dividida pela correspondente variação do mensurando variável física Um gráfico correlacionando a variável elétrica ao mensurando a sensibilidade é a inclinação da reta Variável Elétrica Variável Física Sensibilidade Pesquisar os Termos abaixo Zona Morta Histerese Erro de linearidade Reprodutibilidade Correlação Offset Validação de um sistema de Medição Nenhuma medição pode ser realizada sem erro Para a validação de um sistema de Medição é importante identificar a precisão e exatidão da informação A informação estará completa se estiver acompanhada do grau de incerteza o que indicará a qualidade da medição Para definição da incerteza do resultado da medição é necessário aplicar ferramentas estatísticas padrão sistema de medição X indicação valor verdadeiro CALIBRAÇÃO Para a definição do erro realizamos o processo de calibração que consiste em comparar o valor indicado com um valor conhecido Utilizamos 10 pontos da faixa de medição para validação de um instrumento e 5 pontos para calibração e repetimos 3 ou 5 vezes o procedimento Importante ter em mente que quanto maior a amostragem maior a confiabilidade estatística Por que Calibrar A medição é um componente importante para qualidade do produto no processo produtivo Logo manter a confiabilidade e o erro dentro de um valor esperado deve fazer parte da rotina A redução de perdas pela pronta detecção de desvios no processo produtivo evita o desperdício a produção de rejeitos e reclamações do cliente A ABNT NBR 100122004 recomenda que os resultados do processo de calibração sejam registrados de forma que a rastreabilidade de todas medições possa ser demonstrada e de forma que os resultados das calibrações possam ser reproduzidos sob condições próximas das condições originais O certificado de calibração onde é declarado se o equipamento está em conformidade com os requisitos especificados 66 Instrumento Padrão Para ser considerado como valor verdadeiro convencional VVC ou Padrão se faz necessário que seu erro seja sensivelmente menor que o erro esperados pelo processo Economicamente quanto menor o erro do padrão mais caro este equipamento será Procurando buscar o equilíbrio técnico econômico adotase como padrão um instrumento em que para cada ponto de calibração apresente incerteza não superior a um décimo da incerteza esperada para o sistema mas podemos analisar cada caso e podemos reduzir para 15 e até 13 67 Calibração RBC Significa Rede Brasileira de Calibração são laboratórios que seguem as determinações e estão credenciados pelo órgão regulamentador que no caso do nosso país é o Inmetro Esse reconhecimento é sobre os métodos e procedimentos adotados pelo laboratório garante a sua eficácia e a rastreabilidade das medições A verificação do trabalho e a acreditação do laboratório ocorre por meio de auditorias periódicas realizadas pela CGCRE Coordenação Geral de Acreditação Emitem certificados que possuem um selo do INMETRO com o código da acreditação do laboratório o que evidencia que ele pertence a Rede Brasileira de Calibração RBC e seus certificados são aceitos praticamente no mundo todo Laboratórios Rastreados Ao contrário dos laboratórios acreditados os laboratórios rastreados têm seus métodos desenvolvidos internamente e não passam pelas auditorias e avaliações do INMETRO Os laboratórios rastreados precisam disponibilizar evidencias aos clientes para comprovar a rastreabilidade das calibrações à RBC Um bom exemplo disso são os certificados dos padrões que devem ser disponibilizados aos clientes evidenciando dessa forma a rastreabilidade de medição Já que a calibração rastreada não tem seu método avaliado periodicamente pelo INMETRO a busca de informações e atualização dos processos parte do próprio laboratório Freqüência da Calibração A freqüência de calibração esta sujeita a alteração mediante ao acompanhamento do histórico e avaliação do desempenho a partir das comprovações A escolha inicial dos intervalos de comprovação deve ser levada em conta os seguintes fatores Recomendação do Fabricante Extensão e severidade de uso Influência do ambiente Exatidão pretendida na medição Qualquer alteração na freqüência deverá ser levada em consideração a estrutura de recursos humanos e seu impacto na programação para o caso de ampliação do intervalo além de revisão nas normas internas 70 Tipos de Erros Agrupamos as fontes em dois grupos de erros sistemáticos e os aleatórios Em medidas repetidas a parcela do erro que permanece constante é chamada de erro sistemático é o erro médio de uma série de medidas Já a que varia de forma imprevisível é chamada de erro aleatório Erro sistemático No exemplo abaixo podemos determinar o erro sistemático de uma balança obtido a partir de dez medições de uma massa conhecida no caso 10kg Erro aleatório É produto das variações nas medições que não seguem uma tendência fixa podem ser analisadas estatisticamente pelo cálculo de sua dispersão O erro aleatório é estimado a partir de seu desvio padrão Metrologia slide 74 Indicação corrigida 1014 1015 1017 1012 1015 1018 1014 1015 1016 1013 1016 1015 I 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 Nº 1015 média 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 C 15 999 1000 1002 997 1000 1003 999 1000 1001 998 1001 1000 Ic 1000 1 0 2 3 0 3 1 0 1 2 1 0 Erro 0 995 1000 1005 C Td C 1000 1015 C 15 g Definições Precisão Repetibilidade Gauss disseminou a ideia de estimar a precisão hoje denominada repetibilidade com base em uma série de medidas repetidas A precisão indica quanto as medidas repetidas estão próximas umas das outras em torno de um valor O desvio padrão das medidas realizadas indica a dispersão dos valores obtidos quanto menor o desvio padrão maior será o grau de confiabilidade da informação alvo Baixa repetitividade alta dispersão alvo Alta repetitividade Exatidão Assegura a proximidade da medição com o valor real da grandeza medida Um aparelho preciso não implica que seja exato Uma baixa exatidão em instrumentos precisos poderá ser corrigido em uma calibração neste caso a baixa exatidão será corrigida eliminando o erro médio Erro Sistemático alvo alvo Calibração Podemos corrigir o erro sistemático mas a repetibilidade do sistema uma característica do sistema 78 Sistema com erro Sistemático Corrigido Sistema com erro Aleatório Resumindo Ajustes e Erros Existem vários ajustes que podem ser feitos em sistemas de medição e dentre eles podemos citar o ajuste de zero em inglês offset e o ajuste de ganho ou sensibilidade Span Ajuste de Zero Ajuste de Span Apresentação dos Erros Erro Absoluto Resultado de uma medição menos o valor verdadeiro convencional da grandeza medida Erro Relativo O erro relativo pode ser descrito de três maneiras Percentual do Fundo de Escala do FE Percentual do Span do span Percentual do Valor Medido do VM 81 medido real V V V Para um sensor de temperatura com range de 50 a 250ºC e valor medindo 100ºC determine o Intervalo provável do valor real para as seguintes condições Exatidão 1 do Fundo de Escala Valor real 100ºC 001 x 250 100ºC 25ºC Exatidão 1 do Span Valor real 100ºC 001 x 200 100ºC 20ºC Exatidão 1 do Valor Lido Instantâneo Valor real 100ºC 001 x 10 100ºC 10ºC Modelo PT Precisão Para faixas de baixa pressão diferencial Até 1 polH₂O 007 FE De 2 polH₂O até 200 polH₂O 006 FE Opcionalmente 01 FE para qualquer escala Para faixas de pressão absoluta Para faixas até 7500 psi 0025 ou 001 FE Para faixa de 10000 psi 01 FE Para faixas de temperatura Veja precisão na tabela de Seleção de Escalas no verso a esta impressão somar a imprecisão da termorresistência Característica principal Caixa em Inox Portáteis Aplicação 1 Calibração e ajuste de instrumentos de indicação registro transmissão ou controle de pressão em laboratório de teste em campo ou linha de produção é recomendado que o instrumento de teste seja pelo menos 4 vezes mais preciso que o instrumento a ser calibrado 2 Para monitoramento de variáveis com armazenamento de máxima e mínima pressão Saída 420 mA no loop de alimentação Alimentação 8 a 35 Vcc Entrada configurável para termopar J K T E N R S B Pt100 Pt1000 NTC e 050 mV Faixa de medição configurável Precisão tamb 25ºC típico 01 do span para termopar e tensão típico 008 do span para Pt100 Temperatura de operação 40 a 85 ºC Configurador em ambiente Windows Configurado através do conector USB microB Ajuste de zero offset pelo software configurador Saída linearizada Resolução 2 µA Compensação interna de temperatura fria Ligação de Pt100 a 23 e para termopar Falha do sensor saída para downscale Dimensões D x H 41 x 25 mm Transmissor de Temperatura TxBlockUSB O TxBlockUSB é um avançado transmissor de temperatura programável para montagem em cabeçote Por utilizar tecnologia microprocessada aceita configuração via computador PC permitindo a seleção do sensor de entrada faixa de medição e calibração de maneira simplificada Link httpwwwnovusautomatoncombrcatalogosID714909 Analise e responda Estamos trabalhando na especificação dos instrumentos para compra temperatura de trabalho 50C precisão desejada 1C da variável medida qual o instrumento esta adequado para a especificação acima Faixa de medição de 0 a 300C 05 FE Faixa de medição de 0 a 150C 1 FE Faixa de medição de 0 a 100C 2 VM 85 Rangeabilidade É a relação entre o valor máximo e o valor mínimo lidos com a mesma exatidão na escala de um instrumento Malhas de controle Podemos dividir as malhas em dois tipos a As que utilizam controladores dedicados b As que utilizam Controladores lógicos programáveis também conhecidos como CLPs ou PLCs Controladores Dedicados 06112023 90 Transmissor Atuador PLC Indicador Registrador Controlador Alarme Chave Entrada Saída Analise o diagrama de PI e identifique o numero de malhas abertas fechadas o numero de entradas e saídas analógicas e digitais necessários para a aquisição de um PLC 06112023 91 Exercício Malhas Entradas Saídas Abertas Fechadas Analógicas Digitais Analógicas Digitais 1 2 3 4 5 Processo 1 Separação de Sólidos Processo 2 Injeção de Componentes ÓLEO QUENTE SP Vapor Trabalho Indique se as informações são falsas ou verdadeiras Quando definimos uma operação normal ou criamos uma condição de segurança estamos gerando uma condição de Intertravamento Um alarme é aplicado para acionar um aviso à operação que poderá ser visual ou sonoro e há casos que ambas as formas que algo no processo está em uma condição que consideramos adequada Podemos aplicar o sinal pneumático para operar com segurança em áreas onde existe risco de explosão O sinal hidráulico permite gerar grandes forças e assim acionar equipamentos de grande peso e dimensão O sinal elétrico de tensão contínua é mais sensível à variação do comprimento da linha e a interferência eletromagnética do que o sinal de corrente continua Válvulas de controle motores elétricos e resistências são exemplos de elementos finais de controle Um indicador informa o valor instantâneo de uma variável já um registrador tem condições de manter o histórico da variável Indique se as informações são falsas ou verdadeiras Normalmente quando utilizamos uma malha com sinal de comunicação elétrico devemos instalar um conversor IP antes de uma válvula do controle pneumática O controlador é responsável pela tomada de decisões do sistema utiliza como referência o sinal do processo enviada pelo transmissor e o valor desejado setpoint apresentando em sua saída uma resposta ao erro encontrado A resposta é enviada ao elemento final para manter o processo sobe controle Sempre que desejamos aumentar a segurança de um processo devemos instalar instrumentos com funções redundantes A calibração de um instrumento é a ferramenta utilizada para a identificação e manutenção do erro dentro de um limite tolerável Para a definição da frequência de calibração é importante o acompanhamento do histórico e registro das informações visando verificar o erro encontrado antes de iniciar o processo de calibração Os fatores que influenciam o Scan Time são a quantidade de módulos e pontos de entrada conexão de dispositivoss periféricos atendimento a serviço periférico tamanho do programa de aplicação tipo das instruções utilizadas quantidade de módulos e pontos de saída etc O processo abaixo opera com sinal padrão de 4 a 20 mA os instrumentos estão calibrados com os seguintes valores Transmissor de Vazão de 0 a 20 m3h de Pressão de 0 a 10 kgfcm2 e Temperatura Max de 20 a 320C Qual o valor do sinal a ser enviado pelo transmissor para o controlador quando o processo estiver operando com os seguintes valores Vazão 9 m3h Resp Pressão de 106 kgfcm2 Resp Temperatura de 340C Resp Determine o valor do sinal para que o alarme ocorra com a temperatura maior que 55C Resp Voce recebeu a responsabilidade de automatizar um processo de diluição de suco concentrado o processo de produção será do tipo Bacht ou seja a valvula de saída será aberta após completar o processo de diluição O suco será composto de uma parte de suco concentrado e três de água Visando economizar com a aquisição de instrumentos voce decidiu adiquirir um transmissor eletronico que utiliza como sinal padrão o sinal de 4 a 20 mA um PLC para configurar via software os pontos para intertravamento e atuação das valvulas de entrada e saída que serão utilizadas no processo Como não utilizará um IHM o PLC irá replicar o sinal de nível para um indicador que será instalado no frontal de um painel para informar ao operador o nivel do tanque Para preparo do suco será utilizado um tanque de 5 m de altura para evitar transbordo o transmissor de nível será calibrado com fundo de escala em 47m e acima deste ponto será utilizado uma chave de nível que será acionado caso ocorra falha no transmissor e deverá gerar um alarme para o operador via uma lâmpada instalada junto ao indicador de nível este sinal irá fechar as fechar as válvulas de entrada O processo deverá seguir os seguintes passos Com o tanque vazio fechar a válvula de saída do tanque Abrir a válvula da tubulação de suco concentrado Ao atingir a quantidade de suco concentrado definido na receita o agitador deverá ser acionado Uma vez que o tanque recebeu a quantidade de suco concentrado definido na receita a válvula da tubulação de água deverá ser aberta e permanecerá assim até atingir 100 do nível Ao fechar a válvula de agua o agitador será desligado e a válvula de saída será aberta e permanecerá nesta condição até que o tanque fique vazio Informe o sinal de saída do transmissor para a ocorrência dos eventos definidos abaixo Analise a especificação operacional do processo e aponte o numero de entradas e saídas necessárias para a aquisição do PLC que irá realizar o controle deste processo Entradas Saídas Analógicas Digitais Analógicas Digitais Com base na norma ISA elabore o fluxograma de instrumentação detalhado que irá atender a especificação operacional apresentada para este processo Bibliografia FRANCHI Claiton Moro Inversores de Frequência Teoria e Aplicações 2nd edição Érica 062009 Minha Biblioteca FILHO Solon de M Fundamentos de Medidas Elétricas Rio de Janeiro Editora Guanabara 1981 BONFIM Marlio Medidas Elétricas Disponível em httpwwwjoinvilleifscedubrrobertosalesMEDArquivosapostila1apdf NEVES Eurico G C MÜNCHOW Rubi Medidas Elétricas Disponível em httpminervaufpeledubregcnevesbibliotecacadernoeletcap06pdf Albertazzi A Souza A R FUNDAMENTOS METROLOGIA CIENTIFICA E INDUSTRIAL 407p Editora Manole 2008 Guia para Expressão da Incerteza de Medição Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement ISO GUM Inmetro 2003 SI SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES httpwwwinmetrogovbrinfotecpublicacoesSipdf VIM 2008 VOCABULÁRIO INTERNACIONAL DE METROLOGIA httpwwwinmetrogovbrinfotecpublicacoesVIM2310pdf