Automação e Instrumentação - Industrial

Automação e Instrumentação - Industrial

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C Automação e Instrumentação Industrial

Oswaldo Fernandes Junior Setembro/2004

Curso de Instrumentação Industrial PÁG. 01 DE 0115

Índice • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •

Capítulo 01 – Introdução Capítulo 02 – Histórico Capítulo 03 – Fundamentos básicos Capítulo

Capítulo 01 - Introdução Curso de Instrumentação Industrial PÁG. 02 DE 0115

O segmento denominado “AUTOMAÇÃO E INSTRUMENTAÇÃO” é por demais heterogêneo em termos dos pr

Capítulo 02 - Histórico Curso de Instrumentação Industrial PÁG. 03 DE 0115

Como sabemos, os instrumentos de hoje utilizados são frutos de pesquisas e desenvolvimento d Instrum entação

Controle de processos industriais Equipam entos de processos industriais Até 1950 m anual Autom ático Variáveis físicas Instrum entos Eletrônicos Digital Pneum áticos Analógico Revolução industrial - Séc. XVIII - Artesanato. Todas as fases da produção eram feitas pela Curso de Instrumentação Industrial PÁG. 04 DE 0115

A primeira revolução industrial, no fim do século passado, foi caracterizada pela substituiç No campo industrial e, em particular, nas indústrias petroquímicas, o operário, operador de Curso de Instrumentação Industrial PÁG. 05 DE 0115

Capítulo 03 – Fundamentos básicos INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL – FUNÇÕES DE INSTRUMENTOS É através da instrumentação, principalme

3. A recepção se faz por medidores de pressão (receptores pneumáticos) ou miliamperímetros. Not VARIÁVEL MANIPULADA: É a grandeza que efetivamente manuseamos a fim de manter a variável con Curso de Instrumentação Industrial PÁG. 06 DE 0115

Processo: seqüência de operações em um conjunto de máquinas e/ou equipamentos necessários pa b) Alcance (SPAN): é a diferença algébrica entre os valores superior e inferior da faixa de d) Precisão: define-se como sendo o maior valor de erro estático que um instrumento pode ter f) g) Histerese: é a diferença máxima apresentada por um instrumento, para um mesmo valor, em q Curso de Instrumentação Industrial

É o valor no qual desejamos manter a variável PÁG. 07 DE 0115 k) Desvio (Off-set); É a diferença porventura existente entre o valor desejado e o valor da Curso de Instrumentação Industrial PÁG. 08 DE 0115

CONTROLE AUTOMÁTICO Nos processos industriais antigos ou de pequeno porte as variáveis eram

Os componentes principais do controle automático são: o processo e o controlador automático. Curso de Instrumentação Industrial PÁG. 09 DE 0115

Meio controlado é a energia ou material do processo no qual a variável é medida e controlada Funções do Controle Automático Muitos Controles, sejam eles controlados manualmente ou autom Elementos de Controle Automático Os elementos funcionais de um sistema de controle automátic

Vantagens de Controle Automático na Indústria: Não é demais nas vantagens que a automação co Curso de Instrumentação Industrial PÁG. 010 DE 0115

Diagrama de Blocos de um Sistema de Controle A automação de processos tem recebido de estudi Nosso objetivo prende-se mais à malha de realimentação que ao processo propriamente dito. As Classificação dos Controles A utilização de controles automáticos se dá quando desejamos alt Curso de Instrumentação Industrial PÁG. 011 DE 0115

Nos sistemas de malha temos uma operação contínua, e a cada instante a variável de saída é c

Capítulo 04 – Simbologias A simbologia de instrumentação analógica e digital, compartilhada e integral, distribuída e

O número da malha do instrumento pode incluir o código da informação da área . Por exemplo, Curso de Instrumentação Industrial PÁG. 012 DE 0115

Identificação da malha A identificação da malha geralmente é feita por um número, colocado a ~ ~ ~ ~ ~ ~ L L L Exemplo para simbologia de malha de controle: Curso de Instrumentação Industrial PÁG. 013 DE 0115

Letras para simbologias

Primeira letra Variável A B C D E F G H I J K L M

Letras subsequentes Função display Alarme Escolha (1) Função saída Modificad or Escolha (1) Modificador Análise (5,19) Queimador Escolha (1) Escolha (1) Tensão (f.e.m.) Vazão (flow) Escolha (1) Ma Escolha (1) Controle (13) Elemento sensor Visor (9) ou indicador local Indicação (10) Alto (high) (7, 15, 16) Estação controle (2) Lâmpada (1) Baixo (low) (7, 15, 16) Médio (7, 15) Escolha (1)

Escolha (1) Orifício ou Restrição Ponto de teste Escolha (1) Registro (17) Chave (13) Transmissão (18) Multifunção (12) Válvula, damper (13) Multifunção (12) Multifunção (12)

Poço (well) Não classificado (2) Não classificado (2) Relé, computação (13, 14, 18) PÁG. 014 DE 0115

X Não classificado (2) Y Eixo Y Curso de Instrumentação Industrial

Z Posição ou Dimensão Eixo Z Elemento final Balão do Instrumento O instrumento completo é simbolizado por um pequeno balão circular, com

Capítulo 05 – Sensores de posicionamento São sensores que se destinam a detectar a aproximação de um corpo, podendo este ser metálico

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Neste capítulo serão vistos os elementos emissor de sinais por aproximação, isto é, sem o co Distância de detecção tensões de operação carga máxima carga mínima 10mm 42 a 130Vca 120 a 240Vca (42Vca) - 12VA - 0,28 A (220Vca) - 80VA - 0,36 A 8VA Os tipos de corrente contínua só acionam cargas de corrente contínua de baixa potência. Isso NA saída simples saída tipo inversor NF No tipo PNP, ao ser acionada, a saída apresenta potencial positivo, logo a carga deverá ser Curso de Instrumentação Industrial PÁG. 016 DE 0115

NA saída simples saída tipo inversor NF - Capacitivo Esses sensores detectam qualquer tipo de objeto, tipos de material em detriment Curso de Instrumentação Industrial PÁG. 017 DE 0115

FONTE DE LUZ SENSOR TIPO REFLEXIVO ELEMENTO TRANSMISSOR ESPELHO ELEMENTO TRANSMISSOR - Magnético (Reed switch) Lâminas flexíveis encapsulada num invólucro de vidro, formam um do

Como não há possibilidade de termos um acesso direto às lâminas, para que possamos acionar o Curso de Instrumentação Industrial PÁG. 018 DE 0115 resultar em micro-trincas no vidro que causariam a fuga do gás interno do dispositivo que, c É obvio que, pelas mesmas razões expostas, ao falarmos das lâminas o vidro deve ter um deter Curso de Instrumentação Industrial PÁG. 019 DE 0115

Sensores sonares (ou ultrassônicos) Esses sensores utilizam o princípio da emissão de ondas Sensor de deslocamento Transdutores lineares de deslocamento são sensores projetados para me -

Capítulo 06 – Variável Temperatura O objetivo de se medir e controlar as diversas variáveis físicas em processos industriais é Curso de Instrumentação Industrial PÁG. 020 DE 0115

Termometria significa "Medição de Temperatura". Eventualmente o termo Pirometria é também ap Todas as substâncias são constituídas de pequenas partículas, as moléculas que se encontram Radiação A radiação é um processo pelo qual o calor flui de um corpo de alta temperatura par

Desde o início da termometria, os cientistas, pesquisadores e fabricantes de termômetro, sen Curso de Instrumentação Industrial PÁG. 021 DE 0115

A escala Celsius é definida atualmente com o valor zero no ponto de fusão do gelo e 100 no p

Desta comparação podemos retirar algumas relações básicas entre as escalas: °C = °F – 32 = K Curso de Instrumentação Industrial PÁG. 022 DE 0115 em:

- 182,86 = °F-32 = - 297,14 °F 5 9 c) °C p/ R : - 182,86 = R – 491 = 161,85 R 5 9 Escala Internacional de Temperatura Para melhor expressar as leis da termodinâmica, foi criada uma escala baseada em fenômenos d Os pontos fixos utilizados pela IPTS-68 são dados na tabela abaixo: ESTADO DE EQUILÍBRIO Pon

Observação: Curso de Instrumentação Industrial PÁG. 023 DE 0115

Ponto triplo é o ponto em que as fases sólida, líquida e gasosa encontram-se em equilíbrio. PONTOS FIXOS Ebulição do Oxigênio Ponto triplo da água Solidificação do estanho Solidificaçã IPTS-68 -182,962°C +0,010°C +231,968°C +419,580°C +961,930°C +1064,430°C ITS-90 -182,954°C +0,010°C +231,928°C +419,527°C +961,780°C +1064,180°C Com o desenvolvimento tecnológico diferente em diversos países, criou-se uma série de normas MEDIDORES DE TEMPERATURA POR DILATAÇÃO/EXPANSÃO TERMÔMETRO A DILATAÇÃO DE LÍQUIDO Caracterís Curso de Instrumentação Industrial PÁG. 024 DE 0115

Teoricamente esta relação não é linear, porém como os termos de segunda e terceira ordem são LÍQUIDO Mercúrio Álcool Etílico Tolueno PONTO DE SOLIDIFICAÇÃO(oC) -39 -115 -92 PONTO DE EBULIÇÃO(oC) +357 +78 +110 FAIXA DE USO(oC) -38 à 550 -100 à 70 -80 à 100 No termômetro de mercúrio, pode-se elevar o limite máximo até 550 OC injetando-se gás inerte Curso de Instrumentação Industrial PÁG. 025 DE 0115

Termômetro de dilatação de líquido em recipiente metálico. Neste termômetro, o líquido preen Características dos elementos básicos deste termômetro: Bulbo Suas dimensões variam de acord Curso de Instrumentação Industrial PÁG. 026 DE 0115

Os materiais mais usados são: bronze fosforoso, cobre - berílio , aço - inox e aço carbono. Curso de Instrumentação Industrial PÁG. 027 DE 0115

P1 = P2 == Pn T1 T2 Tn Observa-se que as variações de pressão são linearmente depende

Fisicamente idêntico ao termômetro de dilatação de líquido, consta de um bulbo, elemento de

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