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ATIVIDADES PRÁTICAS SUPERVISIONADAS CST em Eletrotécnica Industrial
5.ª Série Instrumentação e Controle Industrial I
A atividade prática supervisionada (ATPS) é um procedimento metodológico de ensino-aprendizagem
desenvolvido
por
meio
de
um
conjunto
de
etapas
programadas e supervisionadas e que tem por objetivos: Favorecer a aprendizagem. Estimular a corresponsabilidade do aluno pelo aprendizado eficiente e eficaz. Promover o estudo, a convivência e o trabalho em grupo. Desenvolver os estudos independentes, sistemáticos e o autoaprendizado. Oferecer diferenciados ambientes de aprendizagem. Auxiliar no desenvolvimento das competências requeridas pelas Diretrizes Curriculares Nacionais dos Cursos de Graduação. Promover a aplicação da teoria e conceitos para a solução de problemas relativos à profissão. Direcionar o estudante para a emancipação intelectual. Para atingir estes objetivos, as atividades foram organizadas na forma de um desafio, que será solucionado por etapas ao longo do semestre letivo. Participar ativamente deste desafio é essencial para o desenvolvimento das competências e habilidades requeridas na sua atuação no mercado de trabalho. Aproveite esta oportunidade de estudar e aprender com desafios da vida profissional.
AUTORIA: Marcelo Blanco IFSP/SP
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COMPETÊNCIAS E HABILIDADES Ao concluir as etapas propostas neste desafio, você terá desenvolvido as competências e habilidades que constam, nas Diretrizes Curriculares Nacionais, descritas a seguir. Compreender tecnologias associadas aos processos mecânicos, eletroeletrônicos e físicoquímicos. Abranger ações de instalação, operação, manutenção, controle e otimização de processos, contínuos ou discretos, localizados predominantemente no segmento industrial, contudo, alcançando também em seu campo de atuação, instituições de pesquisa, segmento ambiental e de serviços.
Produção Acadêmica Ao longo deste trabalho serão produzidos relatórios parciais, contendo textos, diagramas, tabelas e outros documentos técnicos que, ao final, serão unificados em um relatório do estudo de caso.
Participação Para a elaboração dessa atividade, os alunos deverão previamente organizar-se em equipes de 3 a 7 participantes, ou a critério do professor, e entregar seus nomes, RAs e e-mails ao professor da disciplina. Essas equipes serão mantidas durante todas as etapas.
Padronização O material escrito solicitado nesta atividade deve ser produzido de acordo com as normas da ABNT1, com o seguinte padrão: em papel branco, formato A4; com margens esquerda e superior de 3cm, direita e inferior de 2cm; fonte Times New Roman tamanho 12, cor preta; espaçamento de 1,5 entre linhas; se houver citações com mais de três linhas, devem ser em fonte tamanho 10, com um recuo de 4cm da margem esquerda e espaçamento simples entre linhas; com capa, contendo: nome de sua Unidade de Ensino, Curso e Disciplina; nome e RA de cada participante; título da atividade; nome do professor da disciplina; cidade e data da entrega, apresentação ou publicação.
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Consulte o Manual para Elaboração de Trabalhos Acadêmicos. Unianhanguera. Disponível em: .
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DESAFIO Ao final deste desafio você terá concluído um estudo de caso de uma planta industrial automatizada, analisando as escolhas feitas e propondo alternativas e será entregue na forma de um relatório de acordo com a padronização indicada ao longo da Atividade. Embora simples, o estudo aborda praticamente todos os tópicos e conceitos importantes da disciplina, desde conceitos básicos de metrologia até a análise das tecnologias efetivamente empregadas e de suas alternativas, fornecendo uma visão prática da aplicação dos instrumentos em um ambiente industrial.
Figura -1 Exemplo de planta industrial automatizada Fonte: http://joselamartine.blogspot.com/2009/12/alunos-do-curso-tecnico-de-automacao-e.html
Objetivo do desafio Elaborar um conjunto de relatórios sobre um estudo de caso de uma planta industrial automatizada, analisando as escolhas feitas e propondo alternativas.
ETAPA 1 (tempo para realização: 5 horas) Aula-tema: Conceitos de medidas, erros e incertezas; visão geral da teoria dos erros; Visão geral da planta de automação e controle; elementos de uma planta de controle. Essa atividade é importante para compreender alguns conceitos importantes para a instrumentação como medida, erro e incerteza, e compreender também o papel da instrumentação no contexto da automação industrial. Marcelo Blanco
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Para realizá-la, é importante seguir os passos descritos.
PASSOS Passo 1 (Equipe) Pesquisar na bibliografia da disciplina os conceitos de medida, erro, incerteza, precisão e acurácia. Se necessário complementar a pesquisa na Internet. Elaborar um texto, descrevendo esses conceitos e outros complementares. Esse texto fará parte da introdução teórica do relatório final. Passo 2 (Equipe) Pesquisar no livro-texto o conceito de processo industrial, a definição de variáveis do processo e a descrição dos elementos que compõem uma planta industrial automatizada, identificando os tipos e as funções desses componentes. Complementar a leitura com uma pesquisa na Internet e elaborar um texto, descrevendo os conceitos citados. Sites sugeridos para pesquisa
A indústria de processos. 2007. Disponível em: . Acesso em: 29 mai 2012. PSI 2461ELETRÔNICA DE CONTROLE INDUSTRIAL. 2002. Disponível em: . Acesso em: 29 mai 2012.
Passo 3 (Equipe) Ler o capítulo do livro-texto relativo aos sensores industriais. Complementar a leitura com outros materiais pesquisados na bibliografia e na Internet. Elaborar um documento, descrevendo as principais características dos sensores como tipos, formas de comunicação, calibração, rastreamento e demais parâmetros que afetam a aplicação desses elementos. Passo 4 (Equipe) Reunir o material produzido nos itens anteriores em um texto único, formatado de acordo com a norma ABNT e o complementar esse texto com figuras e esquemáticos para que ele possa ser utilizado como introdução teórica do relatório.
ETAPA 2 (tempo para realização: 5 horas) Aula-tema: Visão geral da planta de automação e controle; elementos de uma planta de controle; Sensores: conceito, componentes, função, tipos; Simbologia da norma ISA; Essa atividade é importante para revisar a simbologia da norma ISA e compreender o caso de automação a ser estudado. Marcelo Blanco
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Para realizá-la, é importante seguir os passos descritos.
PASSOS Passo 1 (Equipe) Escrever um texto, resumindo os principais símbolos definidos pela norma ISA e elaborar uma planta fictícia, utilizando essa simbologia como exemplo. Utilizar figuras e esquemas pesquisados na Internet ou produzidos em um software de desenho para ilustrar o texto. Sites sugeridos para pesquisa
Instrumentação, símbolos e identificação. 2006. Disponível em: . Acesso em: 29 mai. 2012. Instrumentação Industrial. 2002. Disponível em: . Acesso em: 29 mai. 2012.
Passo 2 (Equipe) Ler o artigo disponível no site indicado abaixo, com especial atenção para a descrição da planta piloto (capítulo2). Esse capítulo está transcrito a seguir para facilitar a consulta. Elaborar uma tabela de todos os instrumentos existentes nessa planta com os símbolos correspondentes. Site sugerido para pesquisa •
Sba: Controle & Automação Sociedade Brasileira de Automatica. 2010. Disponível em: Acesso em 29 mai. 2012.
2. A PLANTA-PILOTO DE PRECIPITAÇÃO 2.1 Descrição da Planta O sistema desenvolvido para os testes experimentais dos controladores Fuzzy e PID convencional foi montado no Laboratório de Controle e Automação de Processos, Faculdade de Engenharia Química, UNICAMP. A instrumentação desse sistema é representada pelo fluxograma contido na Figura 1.
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Na figura 2 é apresentada a planta-piloto para operação em batelada alimentada, representada pelo fluxogragrama contido na figura 1, a qual é constituída basicamente pelos seguintes elementos: um tanque principal de aço inox com capacidade de aproximadamente 1000 mL (1), onde ocorre a precipitação da enzima; um tanque de armazenamento do agente de precipitação (álcool etílico, 99,5%); uma bomba de deslocamento positivo do fabricante RZR modelo 500, 1 HP 220V, com vazão máxima de aproximadamente 1000 L/h, a fim de possibilitar a circulação do fluido refrigerante (propilenoglicol) pela camisa de resfriamento, apta a funcionar nas condições de alta viscosidade do fluido às baixas temperaturas; quatro termoresistências do tipo Pt 100 (2): TE101, TE102, TE103 e TE104, que possibilitam o monitoramento das temperaturas do tanque de precipitação, de entrada do álcool, da saída e da entrada da camisa de refrigeração, respectivamente; dois transmissores de temperatura fieldbus do tipo TT302 da Smar (3) com sinal de saída digital, ligados diretamente às termoresistências Pt100 para monitoramento e controle das condições operacionais do sistema; um conversor Fieldbus-corrente (FI302, Smar), para variação da rotação da bomba de fluido de resfriamento (4); um transmissor de nível (LT 101), que consiste num transmissor de pressão diferencial (LD 302) da Smar (5), que possibilitou o monitoramento do nível do tanque de precipitação da bromelina; um conversor correnteFieldbus (IF302, Smar), para receber o sinal do sensor de nível do tanque e a potência consumida pela bomba do fluido de resfriamento (6); uma bomba peristáltica da marca Masterflex Pump Controller da Cole Parmer Instrument Co. (7), para alimentação contínua do álcool etílico no tanque de precipitação; um agitador mecânico (125 rpm) para permitir homogeneização da reação (8). Tubulações de cobre soldável de ½ in foram utilizadas, sendo revestidas com tubos de borracha elastomérica (Armaflex) a fim de evitar a perda de calor para o meio ambiente. Um Marcelo Blanco
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painel elétrico de comandos foi montado para facilitar as ligações entre os instrumentos contidos na planta-piloto. Nesse painel podem ser observados: conversor de frequência Danfoss VLT 2800 (a), que age como elemento final de controle, alterando a velocidade de funcionamento da bomba de propilenoglicol (variável manipulada); fontes (b) para alimentação elétrica dos sensores e equipamentos; dispositivos de seguranças: disjuntores (c) e fusíveis (d); e conectores (e) para facilitar as manutenções corretivas das ligações elétricas. Passo 3 (Equipe) Pesquisar na Internet informações dos fabricantes a respeito dos instrumentos utilizados na planta industrial descrita acima. Elaborar um texto, resumindo as principais informações sobre esses instrumentos como: tipo e subtipo (princípio de funcionamento, tecnologia), aplicação a que se destina, limites de operação, precisão, transmissão da medida etc.
ETAPA 3 (tempo para realização: 5 horas) Aula-tema: Tecnologias e características dos sensores discretos de posição, presença e velocidade (ópticos); Tecnologias e características dos sensores de temperatura; Tecnologias e características dos sensores de pressão; Tecnologias e características dos sensores de nível; Tecnologias e características dos sensores de vazão; Tecnologias e características dos sensores de pH e condutividade. Essa atividade é importante para compreender a escolha dos instrumentos indicados na planta de controle do processo industrial e saber interferir nesse projeto, adicionando novos instrumentos. Para realizá-la, é importante seguir os passos descritos.
PASSOS Passo 1 (Equipe) Considerar a pesquisa realizada junto aos fabricantes e elaborar um texto, explicando o princípio de funcionamento dos sensores de temperatura utilizados no processo descrito. Passo 2 (Equipe) Repetir o procedimento do passo anterior para os sensores de nível utilizados no processo descrito. Passo 3 (Equipe) Escrever um texto, explicando qual o papel dos transmissores de temperatura e de nível na planta-piloto.
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Passo 4 (Equipe) Selecionar, ainda que o projeto da planta-piloto não tenha previsto o controle da pressão e da vazão do fluido refrigerante, um sensor de vazão e outro de pressão adequados à planta, levando-se em conta que o fluido é viscoso (propilenoglicol), está a baixas temperaturas e a pressão no sistema é relativamente baixa. Escrever um texto, justificando a escolha e redesenhar a planta de controle do processo, incluindo esses instrumentos.
ETAPA 4 (tempo para realização: 5 horas) Aula-tema: Tecnologias e características dos sensores discretos de posição, presença e velocidade (ópticos); Tecnologias e características dos sensores de temperatura; Tecnologias e características dos sensores de pressão; Tecnologias e características dos sensores de nível; Tecnologias e características dos sensores de vazão; Tecnologias e características dos sensores de pH e condutividade. Essa atividade é importante para ampliar seus conhecimentos a respeito dos instrumentos industriais, analisando alternativas de tecnologias que poderiam ser adotadas em substituição às originais do projeto. Para realizá-la, é importante seguir os passos descritos.
PASSOS Passo 1 (Equipe) Considerar cada um dos sensores utilizados na planta industrial, na sua versão adicionada dos instrumentos de medição de vazão e pressão, avaliar a possibilidade de adoção de outras tecnologias. Descrever em um texto as possibilidades levantadas. Passo 2 (Equipe) Considerar as propostas de substituição do passo anterior, analisar os prováveis ganhos e perdas decorrentes dessas trocas. Complementar o texto do passo anterior com essa análise realizada. Passo 3 (Equipe) Reunir todos os textos gerados em um único relatório final, contendo capa, objetivos, justificativa, introdução teórica, descrição do caso, análise e propostas, conclusão e bibliografia. Entregar o documento ao professor para avaliação.
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