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INSTRUMENTAÇÃO INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA BÁSICA
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Instrumentação Básica
CONTEÚDO PROGRAMÁTICO 1 - CONCEITOS BÁSICOS DE INSTRUMENTAÇÃO E CONTROLE - MALHA DE CONTROLE FECHADA - DEFINIÇÕES EM CONTROLE - PRINCIPAIS SISTEMAS DE MEDIDA
2 - TELEMETRIA - TRANSMISSORES - REDES DE COMUNICAÇÃO INDUSTRIAIS
3 - MEDIÇÃO DE PRESSÃO - CONCEITOS DE PRESSÃO - DISPOSITIVOS PARA MEDIÇÃO DE PRESSÃO
4 - SELO REMOTO - TUBULAÇÃO DE IMPULSO - SISTEMAS DE SELAGEM - PURGA - SANGRIA
5 - MEDIÇÃO DE NÍVEL - MÉTODOS DE MEDIÇÃO DE NÍVEL DE LÍQUIDO - MEDIÇÃO DIRETA - MEDIÇÃO INDIRETA - MEDIDORES DESCONTÍNUOS DE NÍVEL - MÉTODOS DE MEDIÇÃO DE NÍVEL DE SÓLIDOS
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Continuação… 6 – TRANSMISSOR DE PRESSÃO DIFERENCIAL (LD301) - INSTALAÇÃO, OPERAÇÃO E CONFIGURAÇÃO, MANUTENÇÃO E ESP.TÉCNICA.
7 - MEDIÇÃO DE VAZÃO - TIPOS DE MEDIDORES DE VAZÃO - MEDIDORES DE QUANTIDADE(Pesagem / Volumétrica) - MEDIDORES VOLUMÉTRICOS - Medição de vazão por pressão diferencial - Medidores de Vazão por Pressão Diferencial Constante - Medidores de Vazão em Canais Abertos - MEDIDORES ESPECIAIS DE VAZÃO - Medidor Eletromagnético de Vazão, Turbina, Vortex e medidores Ultra-sônicos
8 - MEDIÇÃO DE TEMPERATURA - MEDIDORES DE TEMPERATURA POR DILATAÇÃO / EXPANSÃO - MEDIÇÃO DE TEMPERATURA COM TERMOPAR - MEDIÇÃO DE TEMPERATURA POR TERMORESISTÊNCIA (RTD) - MEDIÇÃO DE TEMPERATURA POR RADIAÇÃO
9 - TRANSMISSOR DE TEMPERATURA (TT301) - INSTALAÇÃO, OPERAÇÃO E CONFIGURAÇÃO, MANUTENÇÃO E ESP.TÉCNICA.
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Continuação… 10 - ELEMENTOS FINAIS DE CONTROLE - VÁLVULAS DE CONTROLE - VÁLVULAS DE DESLOCAMENTO LINEAR DA HASTE - VÁLVULAS DE DESLOCAMENTO ROTATIVO DA HASTE - INTERNOS DAS VÁLVULAS - CAIXA DE GAXETAS - GAXETAS - CARACTERÍSTICAS DE VAZÃO - COEFICIENTE DE VAZÃO ( CV ) - POSICIONADORES
11 – POSICIONADOR DE VÁLVULA (FY301) - INSTALAÇÃO, OPERAÇÃO E CONFIGURAÇÃO, MANUTENÇÃO E ESP.TÉCNICA.
12 - OUTRAS VARIÁVEIS - MEDIÇÃO DE DENSIDADE - Medidores de Densidade - Densímetros - Medidor de Densidade por Pressão Hidrostática - Sistema de Purga - MEDIÇÃO DE PH - Método de Medição - Instrumentos de Medição - Eletrodos de Medição e de Referência
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Continuação… 13 – TRANSMISSOR DE DENSIDADE (DT301) - INSTALAÇÃO, OPERAÇÃO E CONFIGURAÇÃO, MANUTENÇÃO E ESP.TÉCNICA.
14 - FUNDAMENTOS EM CONTROLE DE PROCESSO - PROCESSO - DEFINIÇÕES DO CONTROLE AUTOMÁTICO DE PROCESSO - TROCADOR DE ENERGIA - AUTO-REGULAÇÃO - PROPRIEDADES DO PROCESSO - TIPOS DE DISTÚRBIOS DE PROCESSO - CONTROLE MANUAL - ELEMENTOS DO CONTROLE AUTOMÁTICO - ATRASOS DE TEMPO NO SISTEMA DE CONTROLE - CONTROLE AUTOMÁTICO DESCONTÍNUO - CONTROLE AUTOMÁTICO CONTÍNUO EM MALHA ABERTA -CONTROLE AUTOMÁTICO CONTINUO EM MALHA FECHADA - SISTEMAS (MALHAS) DE CONTROLE
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“O Início da Instrumentação e Controle de Processos” 1778 - Watt - Máquina a vapor 1878 - Maxwell - Teoria / Controlador de Watt 1930 - Nyquist - 1º Livro sobre Controle
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INSTRUMENTAÇÃO Ciência que aplica e desenvolve técnicas de medição, indicação, registro e controle de processos de fabricação, visando a otimização na eficiência desses processos. O uso de intrumentos em processos industriais visa a obtenção de um produto de melhor qualidade com menor custo, menor tempo e com quantidade reduzida de mão de obra.
A utilização de instrumentos nos permite:
- Incrementar e controlar a qualidade do produto; - Aumentar a produção e o rendimento; - Obter e fornecer dados seguros da matéria prima e quantidade produzida além de ter em mãos dados relativos à economia dos processos.
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Controle Manual
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VALOR DESEJADO (SET-POINT)
DESVIO
VALOR OBTIDO
+ 0
-
ERRO
TEMPO
• “O controle manual não permite a eliminação do erro, resultando em uma amplitude de variação excessiva do valor da variável que se deseja controlar”.
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FLUIDO AQUECIDO
FLUIDO A SER AQUECIDO
VAPOR
CONDENSADO
PROCESSO INDUSTRIAL TÍPICO Variável Controlada: Meio Controlado: Variável Manipulada: Agente de Controle: CTS – © 1996 – 2005 Smar
Temperatura Fluido Vazão Vapor Instrumentação Básica
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MALHA DE CONTROLE LIQUIDO ENTRANDO LIQUIDO SAINDO
MISTURADOR SP
CONTROLADOR
VAPOR
SENSOR DE TEMPERATURA
VALVULA
SINAL DE TEMPERATURA PARA O CONTROLADOR
ABERTA: Sistema sem realimentação (ou Feedback ) FECHADA: Sistema com realimentação "
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ENTRADA DE ÁGUA FRIA
PROCESSO ENTRADA DE VAPOR
VÁLVULA DE CONTROLE
CORREÇÃO
CONTROLE
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SAIDA DE ÁGUA QUENTE
MEDIÇÃO COMPARAÇÃO
ONDE ESTÁ A MEDIÇÃO? ONDE ESTÁ O CONTROLE ? ONDE ESTÁ O CONTROLADOR?
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A Ação do Controle Automático DESVIO
VALOR OBTIDO
VALOR DESEJADO (SET-POINT)
+ 0
-
ERRO
TEMPO
• “O controle automático permite através de sua ação a redução do erro, com um tempo de atuação e precisão impossíveis de se obter no controle manual”.
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O Controle Automático ENTRADA DE ÁGUA FRIA
PROCESSO
SAIDA DE ÁGUA QUENTE SENSOR
ENTRADA DE VAPOR
MEDIÇÃO
MALHA DE CONTROLE FECHADA
CORREÇÃO
COMPARAÇÃO
VÁLVULA DE CONTROLE SET POINT
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CONTROLADOR AUTOMÁTICO DE CAMPO
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DEFINIÇÕES EM CONTROLE 1. CLASSES DE INSTRUMENTOS: a) Indicador b) Registrador c) Transmissor d) Transdutor e) Controlador f) Elemento Final de Controle CTS – © 1996 – 2005 Smar
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2 – Faixa de Medição (RANGE) 3 - Alcance (SPAN) 4 – Erro 5 – Repetitividade 6 – Exatidão 7 – Rangeabilidade (Largura da Faixa) CTS – © 1996 – 2005 Smar
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8. TERMINOLOGIA (ISA S5)
P
RC
Variável
Função
Identificação Funcional
001 Área da Atividade
02
A
N0 Seqüencial da Malha
S U F
Identificação da Malha
I X O
Identificação do Instrumento
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9. Símbolos utilizados nos Fluxogramas de Processo SUPRIMENTO OU IMPULSO
SINAL NÃO DEFINIDO
SINAL PNEUMÁTICO
SINAL ELÉTRICO
SINAL HIDRÁULICO
TUBO CAPILAR
SINAL ELETROMAGNÉTICO OU SÔNICO (TRANSMISSÃO GUIADA)
SINAL ELETROMAGNÉTICO OU SÔNICO (TRANSMISSÃO NÃO GUIADA)
LIGAÇÃO CONFIGURADA INTERNAMENTE AO SISTEMA (SOFTWARE)
LIGAÇÃO MECÂNICA
SINAL BINÁRIO PNEUMÁTICO
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SINAL BINÁRIO ELÉTRICO
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10. Simbologia Geral em Instrumentação LOCALIZAÇÃO Locação Principal normalmente acessível TIPO ao operador
Locação Auxiliar normalmente acessível ao operador
Montado no Campo
Locação Auxiliar normalmente não acessível ao operador
Instrumentos Discretos
Instrumentos Compartilhados
Computador de Processo
Controlador Programável
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1A LETRA Variável Medida A
Analisador
B
Queimador (Chama)
C
Condutibilidade Elétrica
D
Densidade ou Peso Específico
E
Tensão (Fem)
F
Vazão
G
Medida Dimensional
H
Comando Manual
I
Corrente Elétrica
LETRAS SUCESSIVAS Letra de Modificação
Função de Leitura Passiva
Função de Saída
Letra de Modificação
Alarme
Controlador
Diferencial
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Elemento Primário
Relação
Visor
Alto
Indicação ou Indicador
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1A LETRA
LETRAS SUCESSIVAS
Variável Medida
Letra de Modificação
J
Potência
Varredura
K
Tempo ou Programa
L
Nível
M
Umidade
Função de Leitura Passiva
Função de Saída
Letra de Modificação
Estação de Controle Lâmpada Piloto
Baixo
Médio ou Intermediário
O
Placa de Orifício
P
Pressão
Tomada de Impulso
Q
Quantidade
R
Radioatividade
S
Velocidade ou Freqüência
T
Temperatura
Integração
Registrador
Segurança
Chave ou Interruptor Transmissão Transmissor
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1A LETRA Variável Medida U
Multivariáveis
V
Viscosidade
W
Peso ou Força
Y
Z
LETRAS SUCESSIVAS Letra de Modificação
Função de Leitura Passiva
Função de Saída
Letra de Modificação
Multifunção
Multifunção
Multifunção
Válvula
Poço
Relê ou Computador Posição
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Elemento Final de Controle
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EXERCÍCIOS 20 - Qual a função de cada um dos instrumentos abaixo, de acordo com a sua identificação. a) WT - Transmissor de Peso ou Força b) FIC - Controlador Indicador de Vazão c) TI -
Indicador de Temperatura
d) PIT - Transmissor Indicador de Pressão e) LR - Registrador de Nível f) TSL -
Chave de Temperatura baixa (Termostato)
g) PSLL - Chave de Pressã muito baixo (Pressostato) h) TIR -
Registrador Indicado de Temperatura
i) TT -
Transmissor de Temperatura
j) PIC -
Controlador Indicador de Pressão
l) FR -
Registrador de Vazão
m) LT -
Transmissor de Nível
n) FSHH - Chave de Vazão muito alto (Fluxostato) o) LSH -
Chave de Nível de limite alto
p) FY -
Relé de Relação (ou Conversão) p/ variável Vazão (Flow)
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21 - Defina a localização dos equipamentos e tipos de sinais de transmissão de cada malha de controle, além da sua função (equipamento). a)
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b)
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APÊNDICE “A” - DIAGRAMA DE VAZÃO TÍPICO MALHA DE CONTROLE CASCATA TRANSMISSOR DE NÍVEL MONTADO NO CAMPO
LÓGICA DE INTERCONEXÃO COMPLEXA
AVISO DE ALARME NA VARIÁVEL MEDIDA
I LT 101
LAH LIC 101
LINK DOS INSTRUMENTOS DO SISTEMA (VIA SOFTWARE)
XXXX REFERÊNCIA DE DETALHE LÓGICO
LIC ALGORÍTMO PID REALIZADO PELO SISTEMA DE CONTROLE (DCS OU SDCD EM CONSOLE)
101A DISPOSITIVO DE INTERFACE AUXILIAR
CONDICIONAMENTO DO SINAL DE ENTRADA (FUNÇÃO RAIZ QUADRADA)
FAHH
FIC 202
REGISTRADOR MONTADO NO CAMPO
ELEMENTO DE VAZÃO MONTADO NO CAMPO
FE 202
FR 202B
FT 202
UR 104
INTERTRAVAMENTO DE ALARME (VAZÃO) NÍVEL MUITO ALTO
FIO DE LIGAÇÃO (SINAL ANALÓGICO)
CONVERSOR I/P
I/P REGISTRADOR MONTADO NO CONSOLE (SELEÇÃO DE VARIÁVEIS VIA BASE DE DADOS)
TRANSMISSOR DE VAZÃO MONTADO NO CAMPO
FY 202 FV 202
VÁLVULA DE CONTROLE MONTADA NO CAMPO
INSFLO01.WPG
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TELEMETRIA À medida que os processos controlados se multiplicaram, surgiu a necessidade da operação se realizar à distância e de forma centralizada. Sensor Válvula de Controle
Controlador
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TELEMETRIA À medida que os processos controlados se multiplicaram, surgiu a necessidade da operação se realizar à distância e de forma centralizada.
???
Operação à Distância CTS – © 1996 – 2005 Smar
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Instrumentação Pneumática A tecnologia pneumática usa um sinal de pressão de ar ( 3 ~ 15 psi) como elemento de comunicação entre seus elementos.
Sensor
Controlador
Válvula de Controle
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A Instrumentação Pneumática 1920 - Controle P 1930 - Controle PID
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Instrumentação Pneumática O Tempo da Agulha
•Custo elevado •Operação dedicada •Pouco flexível •Manutenção Dispendiosa •Limitação de distância •Precisão reduzida
Fole -------------> Capacitor Mola -------------> Indutor CTS – © 1996 – 2005 Smar
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A Eletrônica entra em cena
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ENIAC, O Primeiro Computador
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A Eletrônica entra em cena • 1947: A invenção do transistor revoluciona a eletrônica. • 1958: Surge o primeiro circuito integrado, possibilitando a compactação em escala ampla. • 1961: O primeiro circuito integrado lógico. • 1965: PDP-8, o primeiro computador digital largamente utilizado em controle de processos.
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A Integração dos Circuitos
Os circuitos integrados propiciam a redução dos equipamentos e baixam seu custo.
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Os Circuitos Lógicos •
•
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Os computadores digitais empregam circuitos lógicos, a principio com componentes discretos e a seguir com circuitos integrados. Surgem os CLPs (Controladores Lógicos Programáveis), que substituem os relés nos comandos elétricos.
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A Eletrônica Analógica +
-
• A instrumentação baseada na eletrônica analógica ganha força com o advento dos amplificadores operacionais. • A Smar lança seus primeiros produtos na década de 80.
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TRANSMISSOR A 2 FIOS - Alimentação (24 Vdc) e comunicação (4 a 20 mA) no mesmo par de fios.
TRANSMISSOR A 4 FIOS - Alimentação e comunicação independentes. Alimentação (110 vac) Saída digital Saída 4 a 20 mA
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REDES DE COMUNICAÇÃO INDUSTRIAIS
Supervisão Banco de Dados
A outros níveis REDE DE GERENCIAMENTO
Rede de Planta Rede de Controle
REDE DE CONTROLE
REDE DE CAMPO
Rede de Campo
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Redes de Campo • Redução do custo da fiação e instalação do projeto, • Comunicação bidirecional, permitindo configuração e calibração dos dispositivos, • Distribuição de inteligência, • Integração com diversos fabricantes, • Normalmente possível conexão com até 1 centena de dispositivos, • Velocidade normalmente na faixa de dezenas de Kbps, podendo atingir até 1 Mbps e • Integração do controlador ao sistema de atuação do equipamento.
Rede de Campo 509 -BOD
24vdc
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T
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- Redes podem ser sub-classificadas qto a categoria dos dispositivos conectados
Processo
Manufatura
Sensores
Tamanho Mensagem
alguns bytes
alguns bytes
alguns bits
Tempo de Resposta
5 a 50 ms
5 a 50 ms
< 5ms
Tipo de Cabo
Instrumentação
Qualquer
Baixo custo
Distância Max
2 Km
2 Km
100m
Sim
Não
Não
Áreas Classificadas
Exemplo de algumas redes: • HART • ASI - ACTUATOR SENSOR INTERFACE • DEVICENET • PROFIBUS DP E PA • FOUNDATION FIELDBUS CTS – © 1996 – 2005 Smar
Rede AS-i (Actuador & Sensor Interface)
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•Cabo Paralelo com dois condutores •Até 31 escravos •Cada escravo: 4 bits de I/O •Até 100 m ou 300m com repetidores •Sistema de comunicação mestre - escravo •Garantido um máximo de 4,7 ms com configuração máxima da rede
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Rede DeviceNet Cabo par - trançado com 4 fios e uma blindagem; um par da alimentação e outro do sinal: • Até 64 dispositivos • Velocidades ajustáveis em: 125; 250 e 500 Kbits/s, • Até 500m em 125 Kbits/s e • Sistema de comunicação mestre – escravo.
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Rede Profibus - DP (Descentralized Peripheria)
• Cabo Par - trançado com 2 fios e uma blindagem somente para sinal, • Até 128 dispositivos divididos em 4 segmentos com repetidores, • Velocidades ajustáveis de 9.600 a 12Mbits/s, • De 100 a 1.200m conforme a velocidade, e • Sistema de comunicação mestre – escravo. CTS – © 1996 – 2005 Smar
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Rede Profibus - PA (Process Automation) • Cabo Par - trançado com 2 fios e uma blindagem, trafegando sinal e alimentação, • Até 32 dispositivos sem alimentação e 12 com alimentação, • Velocidades de 31,25 Kbits /s, • Máxima distância de 1900 m conforme número de dispositivos, e • Permite várias topologias.
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Protocolo HART O protocolo HART (Highway Adress Remote Transducer)‚ um sistema que combina o padrão 4 a 20 mA com a comunicação digital. É um sistema a dois fios com taxa de comunicação de 1.200 bits/s e modulação FSK ( Frequency Shift Key ). O Hart é baseado no sistema mestre escravo, permitindo a existência de dois mestres na rede simultaneamente. As vantagens do protocolo HART são as seguintes: •
Usa o mesmo par de cabos para o 4 a 20 mA e para a comunicação digital.
•
Usa o mesmo tipo de cabo usado na instrumentação analógica.
•
Disponibilidade de equipamentos de vários fabricantes.
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TECNOLOGIA FOUNDATION FIELDBUS Fieldbus é um protocolo de comunicação bidirecional, digital multi-drop entre dispositivos de automação da planta e sistemas de supervisão. Então, Fieldbus é essencialmente uma rede local (LAN) para dispositivos de campo.
Fieldbus Processo P
Automação e Sistemas de Supervisão
L
F
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EVOLUÇÃO DO “CONTROLE” (comparativo das tecnologias)
DDC
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DCS
FCS
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NÍVEL DO USUÁRIO - BLOCOS Blocos Resource Block
Transducer Block
Tecnologia FOUNDATION Fieldbus
Function Block
“STACK” DE COMUNICAÇÃO Nível Físico FIELDBUS
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LIGAÇÕES DE ENTRADAS / SAÍDAS
CAMADA USUÁRIO
TRANSMISSOR FIELDBUS COMMUNICATION “STACK”
CAMADA FÍSICA
AI OUT
DISPOSITIVO FIELDBUS P/ VÁLVULA
PID IN
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OUT
IN
AO
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EXERCÍCIOS: 7 - Calcule o valor pedido: Exemplo: 50% do sinal de 3 a 15 PSI Valor Pedido = [ ( Final - Início) ou Span] x ( % ) + zero vivo 100% 15
12 x 50 + 3 = 9 psi 100
-3 12
Span
a) 70% de 3 - 15 PSI = b) 80% de 3 - 15 PSI = (70 / 100) x 12 PSI + 3PSI = 11,4 PSI c) 10% de 0,2 - 1 kgf/cm2 = d) 30% de 0,2 - 1 kgf/cm2 = (10 / 100) x 0,8 Kg/cm2 + 0,2 Kg/cm2 = 0,28 Kg/cm2 e) 45% de 20 - 100 kPa = f) 55% de 20 - 100 kPa = g) 65% de 4 - 20 mA = h) 75% de 4 - 20 mA = i) 37% de 1 - 5 V
=
j) 73% de 1 - 5 V
=
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8 - Calcule o valor pedido: Exemplo: 9 psi é quantos % da faixa de 3 a 15 PSI. Valor Pedido =( Valor de transmissão - zero vivo) x (100% ) ( Final - Início ) = Span ( 9 - 3 ) x 100 = 6 x 100 ( 15 - 3 )
= 50%
12
a) 12 PSI é quantos % da faixa de 3 a 15 PSI =
[(12 – 3) / 12] x 100% = 75%
b) 6 PSI é quantos % da faixa de 3 a 15 PSI = c) 0,4 Kgf/cm2 é quantos % da faixa de 0,2 a 1 kgf/cm2 = d) 0,6 Kgf/ cm2 é quantos % da faixa de 0,2 a 1 kgf/cm2 = e) 90 kPa é quantos % da faixa de 20 a 100 kPa = f) 70 kPa é quantos % da faixa de 20 a 100 kPa = g) 9 mA é quantos % da faixa de 4 a 20 mA =
[(9 – 4) / 16] x 100% = 31,25%
h) 13 mA é quantos % da faixa de 4 a 20 mA = i) 1,5 V é quantos % da faixa de 1 a 5 Vdc = j) 4,5 V é quantos % da faixa de 1 a 5 Vdc =
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Medição de Pressão Definições: Pressão =
F (força) [ kgf/cm²; lbf/pol²; N/m²] A (área)
massa [ kg/m3; g/cm3] volume peso Peso Específico( γ)= [kgf/m³; gf/cm³] volume Massa Específica(ρ)=
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TEOREMA DE STEVIN ∆P = ρ . h ρ
h
∆P
PRINCÍPIO DE PASCAL CTS – © 1996 – 2005 Smar
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ESCALAS DE PRESSÃO ESCALA
Pressão Relativa (ou P. Efetiva ou Pressão)
h m m H g
Pressão Absoluta (ou Zero Absoluto ou Vácuo Perfeito)
A B
Pabs = Prel + Patm pressão relativa ZERO RELATIVO vácuo
pressão absoluta ZERO ABSOLUTO
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PRESSÃO DIFERENCIAL (∆P) PRESSÃO ESTÁTICA PRESSÃO DINÂMICA PRESSÃO TOTAL
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Tabela de Conversão - Unidades de Pressão psi
kPa
Polegadas H2O
mmH2O
Polegadas Hg
mmHg
Bar
m Bar
kgf/cm2
gf/cm2
6,8947
27,7620
705,1500
2,0360
51,7150
0,0689
68,9470
0,0703
70,3070
psi
1
kPa
0,1450
1
4,0266
102,2742
0,2953
7,5007
0,0100
10,0000
0,0102
10,1972
Polegadas H2O
0,0361
0,2483
1
25,4210
0,0734
1,8650
0,0025
2,4864
0,0025
2,5355
mmH2O
0,0014
0,0098
0,0394
1
0,0028
0,0734
0,0001
0,0979
0,0001
0,0982
Polegadas Hg
0,4912
3,3867
13,6200
345,9400
1
25,4000
0,0339
33,864
0,0345
34,532
mmHg
0,0193
0,1331
0,5362
13,6200
0,0394
1
0,0013
1,3332
0,0014
1,3595
Bar
14,5040
100,00
402,1800
10215,0000
29,5300
750,0600
1
1000
1,0197
1019,70 0
m Bar
0,0145
0,1000
0,402
10,2150
0,0295
0,7501
0,001
1
0,0010
1,0197
kgf/cm2
14,2230
97,9047
394,4100
10018,0
28,9590
735,560
0,9800
980,7000
1
1000
gf/cm2
0,0142
0,0970
0,3944
10,0180
0,0290
0,7356
0,0009
0,9807
0,001
1
Exemplo 1 mmHg = 0,5362 pol, H2O = 1,3332 m Bar 97 mmHg = 97(0,5362) = 52,0114 pol, H2O (97 mmHg = 97(1,3332) =129,3204 m Bar
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DISPOSITIVOS PARA MEDIÇÃO DE PRESSÃO 1. Tubo Bourdon (tipos)
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2. Membrana ou Diafragma
3. Fole
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Instrumentação Básica
4 - Colunas de Líquido P1 – P2 = h . dr Manômetro de tubo em “U”
Manômetro de Coluna Reta Vertical
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Instrumentação Básica
30
Manômetro de Coluna Reta Inclinada
Menisco
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Instrumentação Básica
5 - Sensor tipo Piezoelétrico P P
CRISTAL
DIAFRAGMA
_ _ _ _
+ + + +
Efeito Piezoelétrico
SAIDA Transdutor
CRISTAL
Palheta (piezo) Bico Restrição removível
Pressão piloto
Suprimemento de ar CTS – © 1996 – 2005 Smar
Instrumentação Básica
31
6 – Sensor tipo Strain Gauge ou Piezoresistivo
R = (ρ.L) / A
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7 – Sensor tipo Capacitivo
Tubos Capilares Placas do Capacitor Diafragma Sensor Vidro Fluido Fluido de de Enchimento Enchimento Diafragma de Processo CTS – © 1996 – 2005 Smar
Instrumentação Básica
32
8 - Sensor tipo Silício Ressonante
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Instrumentação Básica
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Instrumentação Básica
33
EXERCÍCIOS: 20 - Para a coluna a lado, determine: a) P1 = 500 mmHg
P2 = ? kgf/cm2
dr = 1,0
h = 20 cm (H2O)
∆P = P1 – P2 = h x dr P2 = P1 - ∆P = (500 x 13,62) – 200 = = 6610 mmH2O ou 0,661 Kg/cm2 b) P1 = ?
psi
P2 = 15 “ H2O
dr = 13,6 h = 150 mm (Hg)
P2 = 15 x 1,865 = 27,975 mmHg P1 = ∆P + P2 = (150 + 27,975) mmHg = 177,975 mmHg ou P1 = 177,975 x 0,0193 = 3,435 PSI c) P1 = 2,5 psi
P2 = atm
dr = ?
h = 10 “
dr = 6,94 d) P1 = atm
P2 = - 460 mmHg
dr = 13,6
h = ? cm (Hg)
dr = 1,0
h = 10 “ (H2O)
h = 46 cm e) P1 = - 300 mmHg P2 = ? psia
P2 = 8,52 PSIa CTS – © 1996 – 2005 Smar
Aplicação:
Instrumentação Básica
SELO REMOTO
a) O fluído do processo for corrosivo ao dispositivo de medição; b) O fluído for um gás com possibilidade de condensação por diminuição de temperatura, quando for aplicado ao dispositivo de medição, ex: vapor d’água; c) O fluído for um líquido com sólidos em suspensão; d) O fluído for um líquido pastoso; e) O fluído tender a cristalizar-se com variações de temperatura ao ser aplicado ao dispositivo de medição, ex: óleo APF; f) O fluído não puder permanecer parado no dispositivo de medição, ex: medicamentos, leite etc; g) O fluído for periculoso. CTS – © 1996 – 2005 Smar
Instrumentação Básica
34
SELO REMOTO Instalação: Tomadas de Impulso
GÁS
LÍQUIDO
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VAPOR
Instrumentação Básica
Exemplos de Tomadas de Impulso
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Instrumentação Básica
35
• Componentes da Tubulação (Tomadas) de Impulso Manifolds
DP 5 VIAS
3 VIAS
DP
2 VIAS
GP
GP 2 VIAS
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Instrumentação Básica
• SISTEMAS DE SELAGEM
SELO DE LÍQUIDO
SELO DE AR
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36
Diafragma Isolador Corpo Tubo Capilar SELO VOLUMÉTRICO
Corpo Diafragma Isolador Fluído de Enchimento
Armadura do tubo Capilar
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MANÔMETRO PETROQUÍMICO
Flange do Tanque
SELO SANITÁRIO
Braçadeira TRI-CLAMP
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Instrumentação Básica
37
PURGA PURGA COM GÁS
PURGA COM LÍQUIDO
SANGRIA CTS – © 1996 – 2005 Smar
DRENO/PURGA (SANGRIA)
Instrumentação Básica
LD301
Posição Superior (Aplicações em Líquido / Multifase) Posição Inferior (Aplicações em Gás )
A POSIÇÃO DO DRENO PODE SER MUDADA, GIRANDO O FLANGE 180O
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Instrumentação Básica
38
MEDIÇÃO DE NÍVEL - PRINCIPAIS MÉTODOS DE MEDIÇÃO: • RÉGUA OU GABARITO • VISORES DE NÍVEL • BÓIA OU FLUTUADOR • POR PRESSÃO HIDROSTÁTICA (∆P) • COM BORBULHADOR • POR EMPUXO • COM RAIOS GAMA • CAPACITIVO • POR ULTRASOM • POR RADAR • MEDIDORES DESCONTÍNUOS • MEDIÇÃO DE SÓLIDOS CTS – © 1996 – 2005 Smar
TIPO DE INSTRUMENTO
Visor de Nível Bóia/Flutuador Empuxo Pressão Hidros. Borbulhador Cél. Carga Ultrasom Radiação Capacitivo Condutividade Pás Rotativas Lâminas Vibrat. Detecção Térm.
Instrumentação Básica
CHAVE DE NÍVEL
MEDIÇÃO CONTÍNUA INDICAÇÃO
TRANSMISSÃO/ CONTROLE
1 2 3 4 5
1 2 3 4 5
1 2 3 4 5
R E R R E B B R R R R R R B R B B B E R B B R R R
E R B B R R
R B E B B B B B B
B B B R
B R R B R B R B R B B E E R B E B R R R R R B E B R R
R R B R R R B R B R R R R B B R
B R
1 - Líquidos limpos 2 - Líquidos com espuma 3 - Interface
B E R B
4 - Polpas 5 - Sólidos
R R
E - Excelente (sem restrições de uso) B - Bom (com restrições de uso) R - Regular (poucas aplicações) CTS – © 1996 – 2005 Smar
Instrumentação Básica
39
MEDIÇÃO DE NÍVEL DIRETA 500 499
Régua ou Gabarito
498 497 496
2 1
Visores de Nível (vidro) Tipo Tubular
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Instrumentação Básica
Plano (Reflex ou Transparente) LIQUIDO
VIDRO
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GAS
VIDRO
Instrumentação Básica
40
Válvula de bloqueio (manutenção e segurança)
INDICADOR
BOIA
Blindado (Magnético)
IMA
PALHETA MAGNÉTICA DO INDICADOR DE NÍVEL
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Bóia ou Flutuador
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41
2.2 - MEDIÇÃO DE NÍVEL, INDIRETA POR PRESSÃO (HIDROSTÁTICA OU ∆P)
dr LÍQUIDO
h HI
LO
Cálculo do Range: ∆P = h. dr
∆P = Ph – Pl Pl = 0 (Patm) Nível (0%): ∆P = 0 (4 mA) Nível (100%): ∆P = h . d (20 mA)
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Instrumentação Básica
Supressão de Zero (Tanque aberto)
LÍQUIDO
h
dr
Cálculo do Range: ∆P = Ph - Pl Pl = 0 (Patm) Nível (0%): ∆P = y . dr (4 mA) Nível (100%): ∆P = (h + y) . dr (20 mA)
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y HI
LO
Instrumentação Básica
42
Elevação de Zero (Tanques fechados e pressurizados)
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Instrumentação Básica
Exemplo 1:
Cálculo do Range:
GÁS
y LÍQUIDO
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h HI
LO
Nível (0%): ∆P = Ph - Pl ∆P = 0 - (h . dselo) ∆P = - (y . dselo) (4 mA) Nível (100%): ∆P = Ph - Pl Pl = y . dselo Ph = h . dlíquido ∆P = h . dlíquido - y . dselo (20 mA)
Instrumentação Básica
43
Exemplo 2:
∆P0% = - 2000 mmH2O ∆P100% = 2000 mmH2O Portanto, o Range do TRM é de – 2000 a 2000 mmH2O CTS – © 1996 – 2005 Smar
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Com Borbulhador
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44
Por Empuxo
E = V. δ
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Instrumentação Básica
Variação do Pap. no Medidor Contínuo P ap. ap. == W W -- E E P 0 3
1
3 LB
2
0 3
1
2 LB
2
0 3
1
1 LB
2
2,25 M
14" NIVEL D`AGUA 14" COMP
A Nível de Água - 0
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7" NIVEL D`AGUA
B C Água Deslocada Água Deslocada Peso = 1LB Peso = 2LB Instrumentação Básica
45
Medição de Nível de Inferface Et = E1 + E2
ÓLEO ÁGUA
DT301
Óleo
ÓLEO
Águar
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100 % 0%
Instrumentação Básica
Medição de Nível com Raios - Gama FONTE DE RADIAÇÃO
AMPLIFICADOR
INDICADOR
SENSOR GEIGER
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46
Medição de Nível Capacitivo
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Instrumentação Básica
Medição de Nível por Ultra-som
h h = H - (v.t) 2 CTS – © 1996 – 2005 Smar
Instrumentação Básica
47
Medição de Nível por Radar
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Instrumentação Básica
MEDIDORES DESCONTÍNUOS DE NÍVEL
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Instrumentação Básica
48
Medição de Nível de Sólidos (Pesagem)
Transdutor eletromecânico
Novas Células de Carga (Strain Gauge)
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Instrumentação Básica
EXERCÍCIOS: 12 - Determinar: a) Range do instrumento: _________________mmH2O b) Saída do instrumento quando o nível for 78%: ______________ PSI a) ∆P = PH – PL - Nível (0%) » ∆P = PH – PL = 0 – 0 = 0 mmH2O - Nível (100%) » ∆P = PH – PL = ∆P = (5000 x 2,5) = 12500 mmH2O Range: 0 ~ 12500 mmH2O b) 78% do sinal de 3 a 15 PSI é: Sinal de saída = (0,78 x 12) + 3 = 12,36 PSI
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Instrumentação Básica
49
16 - Determinar: a) Range do instrumento: _________________” H2O b) Saída do instrumento quando o nível for 37%: _________________ PSI c) Nível quando a saída for 13,6 PSI: __________________________% a) ∆P = PH – PL - Nível (0%) » ∆P = PH – PL = ∆P = [(500 x 1,8) / 25,4] – 0 = 35,433 “H2O » VI (3 PSI) = 35,433 “H2O - Nível (100%) » ∆P = PH – PL = ∆P = [(5500 x 1,8) / 25,4] – 0 = 389,76 “H2O » VS (15 PSI)= 389,76 “H2O b) 37% do sinal de 3 a 15 PSI é: Sinal de saída = (0,37 x 12) + 3 = 7,44 PSI c) H (nível) = [(13,6 – 3) / 12] x 100% = 88,33%
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Instrumentação Básica
22 - Determinar: a) Range do instrumento: _____________________mmH2O b) Saída do instrumento quando o ∆P = 0 mmH2O : ___________ PSI
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Instrumentação Básica
50
MEDIÇÃO DE VAZÃO Vazão Volumétrica: Qv = v / t Vazão Mássica: Qm = m / t
TIPOS DE MEDIDORES: 1. Medidores de Quantidade por “Pesagem / Volumétrica”
Disco mutante, Pistão rotativo-oscilante, Pás, Engrenagens ovais, etc. CTS – © 1996 – 2005 Smar
Instrumentação Básica
2. Medidores Volumétricos Por Elementos Deprimogênios (∆P)
PSI
250
249
248
VAZÃO
MERCÚRIO
DIFERENCIAL DE PRESSÃO
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Instrumentação Básica
51
Equação básica p/ Elementos Deprimogênios
Q = K.
∆P
∆P (%) 100 75 FE 50 FT
25
FI
Q (%)
0 0
50
70,7 86,6 100
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Instrumentação Básica
PLACA DE ORIFÍCIO Tipos de orifícios:
(a)
(b)
(c)
a. Orifício concêntrico. b. Orifício excêntrico. c. Orifício segmental. VANTAGENS:
DESVANTAGENS:
Instalação fácil
Alta perda de carga
Econômica
Baixa Rangeabilidade
Construção simples Manutenção e troca simples
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Instrumentação Básica
52
Tipos de Bordo:
Bordo Quadrado (Aresta viva):
Bordo Arredondado (Quadrante edge ou quarto de círculo):
Bordo com entrada cônica:
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Instrumentação Básica
Tipos de Tomada de Impulso: DISTÂNCIA DISTÂNCIA DA TOMADA DA TOMADA À FACE À FACE MONTANTE JUSTANTE K1 K2
DENOMINAÇÃO NA LITERATURA INGLESA
DENOMINAÇÃO SUGERIDA EM PORTUGUÊS
FLANGE TAPS
TOMADA EM FLANGES
1"
1" (J)
RADIUS TAPS
TOMADAS ÀDE 1/2 D
1D
1/2 D (M)
VENA CONTRACTA TAPS
TOMADAS DE VENA CONTRACTA
1/2 D A 2D
DEPENDE
CORNER TAPS
TOMADAS DE CANTO
JUNTO
JUNTO
PIPE TAPS
TOMADAS À 2½ D E8D
2½D
8D (M)
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1"
1"
K1
K1
DO β
K1
K2
M
K2
Instrumentação Básica
53
Orifício Integral
Tubo Venturi
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Instrumentação Básica
Bocal de vazão (Flow nozzle)
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Instrumentação Básica
54
Tubo Pitot
Pd = γ .
v2 2g
v K = medio = v max
v médio = K . Pd
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v = Pd
∑
1 10
2g
γ
v 10
v max
2g
γ Instrumentação Básica
Medidor Tipo Sonda Múltipla (Annubar)
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Instrumentação Básica
55
Malha para Medição de Vazão
Compensação de Pressão e Temperatura
Q=K .
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PA ⋅ ∆P TA
Q [Nm3/h]
Instrumentação Básica
Exemplos de Instalação
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Instrumentação Básica
56
MEDIDOR DE VAZÃO POR ∆P CONSTANTE (ÁREA VARIÁVEL) ROTÂMETRO
Tipos de Flutuadores
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Instrumentação Básica
MEDIDORES DE VAZÃO EM CANAIS ABERTOS
VERTEDOR
h
Q = 3,33.(L – 0,2H) . H3/2
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Instrumentação Básica
57
CALHA PARSHALL
D
A
W
R
C
Q = K . Hn
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Instrumentação Básica
MEDIDORES ESPECIAIS DE VAZÃO MEDIDOR MAGNÉTICO DE VAZÃO
Lei de Faraday E = B.d.V
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Instrumentação Básica
58
Estrutura do Detector: • Revestimento, • Eletrodo, • Tubo Detector, • Influência da Condutividade, • Instalação Elétrica e • Escolha do diâmetro.
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Instrumentação Básica
MEDIDOR TIPO TURBINA 1-Corpo do Medidor 2- Suporte Traseiro 3- Anel de Retenção do Manual 4- Mancal 5- Espaçador central 6- Espaçador externo 7- Rotor 8- Suporte Frontal 9- Anel de Retenção 10 Porca de Travamento do sensor 11- Sensor Eletrônico de proximidade
7
9
• Influência da Viscosidade • Performance K = (60.f) / Q
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Instrumentação Básica
59
MEDIDOR TIPO VÓRTEX • Funcionamento • Método de detecção dos vórtices
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Instrumentação Básica
MEDIDORES ULTRA-SÔNICOS
• Medidores de Efeito Doppler • Medidores de Tempo de Trânsito
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Instrumentação Básica
60
MEDIDOR POR EFEITO CORIOLIS
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Instrumentação Básica
APOSTILA - PAG. 7-32
EXERCÍCIOS: 20 - Calcular o ∆P no instante em que a vazão é igual a 120 m3/h. Dados: Qmáx.=150 m3/h e ∆Pmáx.= 2.000 mmHg
Q = K x √ ∆P » K = Q / √ ∆P = 150 / √ 2.000 = 3,354 (Q)2 = (K x √ ∆P)2 » ∆P = (Q / K)2 = (120 / 3,354)2 = 1.280 mmHg 21 - Calcular a vazão em m3/h, quando o ∆P é igual a 36%. Dados: Qmáx.= 500 l/h e ∆Pmáx.= 2.360 mmCA
Qdo o ∆P é máx. » a Q será máx., então K = Q / √ ∆P = 100% / √ 100% = 100% / 10% = 10 Q = K x √ ∆P » Q = 10 x √ 36 = 60% e Q = 0,6 x 500 = 300 l/h = 0,3 m3/h 22 - Calcular o ∆P, quando a vazão for 2,5 l/s. Dados: Qmáx.= 300 l/min e ∆Pmáx.= 30 mmHg
300 l/min = 5 l/s » p/ Q = 2,5 l/s = 50%
∆P = (Q / K)2 = (50 / 10)2 = 25%
∆P = 0,25 x 30 = 7,5 mmHg 23 - Calcular a vazão em l/h e GPM, quando o ∆P for igual a 81%. Dados: Qmáx.= 600 l/h e ∆Pmáx.=1.000 mmH2O
Q = K x √ ∆P = 10 x √ 81 = 90% Q = 0,9 x 600 = 540 l/h ou 0,54 m3/h CTS – © 1996 – 2005 Smar
Q = 0,54 x 4,402 = 2,37 GPM Instrumentação Básica
61
APOSTILA - PAG. 7-32
EXERCÍCIOS: 20 - Calcular o ∆P no instante em que a vazão é igual a 120 m3/h. Dados: Qmáx.=150 m3/h e ∆Pmáx.= 2.000 mmHg
∆P = 1.280 mmHg 21 - Calcular a vazão em
m3/h,
quando o ∆P é igual a 36%.
Dados: Qmáx.= 500 l/h e ∆Pmáx.= 2.360 mmCA
Q = K x √ ∆P » Q = 10 x √ 36 = 60% e Q = 0,6 x 500 = 300 l/h = 0,3 m3/h 22 - Calcular o ∆P, quando a vazão for 2,5 l/s. Dados: Qmáx.= 300 l/min e ∆Pmáx.= 30 mmHg
300 l/min = 5 l/s » p/ Q = 2,5 l/s = 50%
∆P = (Q / K)2 = (50 / 10)2 = 25%
∆P = 0,25 x 30 = 7,5 mmHg 23 - Calcular a vazão em l/h e GPM, quando o ∆P for igual a 81%. Dados: Qmáx.= 600 l/h e ∆Pmáx.=1.000 mmH2O
Q = K x √ ∆P = 10 x √ 81 = 90% Q = 0,9 x 600 = 540 l/h ou 0,54 m3/h CTS – © 1996 – 2005 Smar
Q = 0,54 x 4,402 = 2,37 GPM Instrumentação Básica
24 - Um FT indica 36% no seu indicador local. Qual é o diferencial de pressão aplicado em suas câmaras neste instante? Qual é a vazão, sabendo-se que a vazão máxima de linha é de 5.000 m3/h, com um diferencial máximo de pressão igual a 81 mmH2O?
∆P = (Q / K)2 = (36 / 10)2 = 12,96% ∆P = 0,1296 x 81 = 10,49 mmH2O e Q = 0,36 x 5.000 = 1.800 m3/h 25 - Um FT indica 49% no seu indicador local. Qual é o diferencial de pressão aplicado em suas câmaras neste instante? Qual é a vazão, sabendo-se que a vazão máxima da linha é de 6.000 m3/h, com um diferencial máximo de pressão igual a 100 mmH2O?
∆P = (Q / K)2 = (49 / 10)2 = 24,01% ∆P = 0,24 x 100 = 24 mmH2O e Q = 0,49 x 6.000 = 2.940 m3/h 26 - Um FT é instalado em uma linha de processo para medir vazão, o ∆P máximo é de 50” H2O. Qual é a vazão quando o ∆P for de 20” H2O e qual será a indicação na escala do FI em %. Dado: Qmáx. = 460 m3/h.
∆P(%) = (20/50) x 100% = 40% Q = K x √ ∆P = 10 / √ 40 = 63,24% (FI) e Q = 0,6324 x 460 = 290,9 m3/h 27 - Um FT é instalado em uma linha de processo para medir vazão, o ∆P máximo é de 80” H2O. Qual é a vazão quando o ∆P for de 30” H2O e qual será a indicação na escala do FR em %. Dado: Qmáx. = 500 m3/h.
∆P(%) = (30/80) x 100% = 37,50% Q = K x √ ∆P = 10 / √ 37,50 = 61,24% (FR) e Q = 0,6124 x 500 = 306,2 m3/h CTS – © 1996 – 2005 Smar
Instrumentação Básica
62
Conceitos Básicos TEMPERATURA: grau de agitação térmica das moléculas. ENERGIA TÉRMICA: é a somatória das energias cinéticas dos seus átomos. CALOR: é a energia em trânsito.
Definições PIROMETRIA: medição de altas temperaturas, na faixa onde os efeitos de radiação térmica passam a se manifestar. CRIOMETRIA: medição de baixas temperaturas, ou seja, aquelas próximas do zero absoluto. TERMOMETRIA: termo mais abrangente que incluiria tanto a Pirometria como a Criometria. CTS – © 1996 – 2005 Smar
Instrumentação Básica
MEIOS DE TRANSMISSÃO DE CALOR • CONDUÇÃO • RADIAÇÃO • CONVECÇÃO Escalas de Temperatura
Conversão de Escalas
°C = °F – 32 = K – 273 = R - 491 5
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9
5
9
Instrumentação Básica
63
ão Fus de ha Lin
PRESSÃO
Pontos Fixos de Temperatura (Escala Prática Internacional de Temperatura)
FASE LÍQUIDO a nh Li
de
Va
ão aç iz r po
PONTO CRÍTICO
FASE VAPOR
FASE SÓLIDO
PONTO TRIPLO de ão a ç h a Lin lim b Su TEMPERATURA
* IPTS-68 / ITS - 90 * Normas e Padronização (ANSI, DIN, JIS, BS, UNI...) * IEC, ABNT. CTS – © 1996 – 2005 Smar
Instrumentação Básica
MEDIDORES DE TEMPERATURA POR DILATAÇÃO / EXPANSÃO 1 - TERMÔMETRO A DILATAÇÃO DE LÍQUIDO Vt = Vo.( 1 + β.∆t)
Recipiente de Vidro LÍQUIDO
PONTO DE SOLIDIFICAÇÃO(oC)
PONTO DE EBULIÇÃO(oC)
FAIXA DE USO(oC)
Mercúrio
-39
+357
-38 a 550
Álcool Etílico
-115
+78
-100 a 70
Tolueno
-92
+110
-80 a 100
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Instrumentação Básica
64
Recipiente Metálico LÍQUIDO
FAIXA DE UTILIZAÇÃO (oC)
Mercúrio
-35 à +550
Xileno
-40 à +400
Tolueno
-80 à +100
Álcool
50 à +150
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Instrumentação Básica
2 - TERMÔMETRO À PRESSÃO DE GÁS
Gás Hélio ( He )
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Temperatura Crítica - 267,8 oC
Hidrogênio ( H2 )
- 239,9 oC
Nitrogênio ( N2 )
- 147,1 oC
Dióxido de Carbono ( CO2 )
- 31,1 oC
Instrumentação Básica
65
3 - TERMÔMETRO À PRESSÃO DE VAPOR
Líquido
Ponto de Fusão ( oC )
Ponto de ebulição ( oC )
Cloreto de Metila
- 139
- 24
Butano
- 135
- 0,5
Éter Etílico
- 119
34
Tolueno
- 95
110
Dióxido de enxofre
- 73
- 10
Propano
- 190
- 42
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Instrumentação Básica
TERMÔMETROS À DILATAÇÃO DE SÓLIDOS (TERMÔMETROS BIMETÁLICOS)
Lt = Lo. ( 1 + α.∆t)
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Instrumentação Básica
66
MEDIÇÃO DE TEMPERATURA COM TERMOPAR
BLOCO DE LIGAÇÃO JUNTA DE MEDIÇÃO
TERMOPAR
JUNTA DE REFERÊNCIA CABO DE EXTENSÃO
TRM DE TEMP., INDICADOR OU CARTÃO INPUT(CLP)
GRADIENTE DE TEMPERATURA ( ∆T)
Efeitos Termoelétricos: Seebeck, Peltier, Thomson e Volta. CTS – © 1996 – 2005 Smar
Instrumentação Básica
A (+)
I
T
"Efeito Seebeck"
Tr
B (-)
E
A (+)
T- T
T+ T
" Efeito Peltier "
B (-)
" Efeitos Thomson e Volta " CTS – © 1996 – 2005 Smar
Instrumentação Básica
67
mV
Correlação da F.E.M. x Temperatura
80 E 70 60 K 50
J
NICROSIL-NISIL
40 30 20
R S
T
B
10
T
0 0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
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1800
Instrumentação Básica
CARACTERÍSTICAS/TIPOS DOS TERMOPARES " Existem várias combinações de 2 metais condutores: - devem possuir relação razoável/ linear entre Temp. * fem e também desenvolver uma fem por grau de mudança de Temperatura, que seja detectável pelos equipamentos normais." Grupos : * Termopares Básicos. * Termopares Nobres. * Termopares Especiais.
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Instrumentação Básica
68
1. - TERMOPARES BÁSICOS (>uso industrial, custo baixo, limite de erro >) 1.1 - Tipo " T " : Cu-Co(Cobre-Constantan) Liga: (+) Cu(99,9%) ( - ) Co(Cu-58%;Ni-42%) Faixa: - 184 a 370°C=(- 5,38 à 19,03 mv) e 5,14 mv / 100°C (T+) Identif. de polari// : o pos.(Cu) é avermelhado. 1.2 - Tipo " J " : Fe-Co Liga: (+) Fe(99,5%) ( - ) Co Faixa: 0 a 760°C=(0 à 49,92 mv) e 5,65 mv / 100°C Identif. de polari// : o pos.(Fe) é magnético e o neg. não é. CTS – © 1996 – 2005 Smar
Instrumentação Básica
Correção da Junta de Referência
Cr
Cr T2
E1 = 19,68
24 ºC
A
E2 = 0,96
0 ºC
A
FORNO 50 ºC
TIPO "X"
TERMÔMETRO DIGITAL
2,25 mV
JR = 1,22 mV 25 ºC
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Instrumentação Básica
69
ERROS DE LIGAÇÃO CABEÇOTE
CABO DE COBRE 38 °C 1,529 mV
0,00 mV REGISTRADOR 24 °C 0,960 mV
TC TIPO K
20,371 mV
+ 20,731 mV + 0,000 mV + 0,960 mV +21,691 mV
525 °C
ERRO = - 13 °C
538 °C 22,260 mV
* Usando fios de cobre.
FORNO
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Instrumentação Básica
ERROS DE LIGAÇÃO CABEÇOTE
CABO TIPO KX 38 °C 1,529 mV
0,569 mV REGISTRADOR 24 °C 0,960 mV
TC TIPO K
20,371 mV
+ 20,731 mV + 0,569 mV + 0,960 mV + 22,260 mV
538 °C 22,260 mV
538 °C
ERRO =' 0
* Usando fios de compensação.
FORNO
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Instrumentação Básica
70
ERROS DE LIGAÇÃO CABEÇOTE
CABO TIPO KX 38 °C 1,529 mV
0,569 mV REGISTRADOR 24 °C 0,960 mV
TC TIPO K
20,731 mV
- 20,731 mV + 0,569 mV + 0,960 mV - 19,202 mV
538 °C
* Inversão simples.
22,260 mV FORNO
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Instrumentação Básica
ERROS DE LIGAÇÃO CABEÇOTE
CABO TIPO KX 38 °C 1,529 mV
0,569 mV REGISTRADOR 24 °C 0,960 mV
TC TIPO K
20,731 mV
+ 20,731 mV - 0,569 mV + 0,960 mV + 21,102 mV
511 °C
ERRO = - 27 °C
538 °C 22,260 mV
* Inversão Dupla.
FORNO
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Instrumentação Básica
71
Termopar de Isolação Mineral RABICHO
POTE
PÓ ÓXIDO DE MAGNÉSIO JUNTA DE MEDIDA PLUG
BAINHA
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Instrumentação Básica
ASSOCIAÇÃO DE TERMOPARES 1. - Associação Série
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2. - Associação Série-oposta
Instrumentação Básica
72
ASSOCIAÇÃO DE TERMOPARES
3. - Em Paralelo
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Instrumentação Básica
TERMORESISTÊNCIAS ESPIRAL DE PLATINA
CILINDRO DE VIDRO
CONDUTORES
MEDIDOR TOTALMENTE APOIADO
Materiais + utilizados: Pt, Cu ou Ni * Alta resistividade, melhor sensibilidade, * Alto coeficiente de variação (R*T), * Ter rigidez e dutibilidade: fios finos. Ni/Cu : isolação: esmalte, seda, algodão ou fibra de vidro. ( T < 300°C ) MATRIZ DE CERÂMICA
ESPIRAL DE PLATINA
CONDUTORES
MEDIDOR PARCIALMENTE APOIADO
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Instrumentação Básica
73
Características da Pt100( à 0°C ) * Padrão de Temperatura: (- 270 a 850°C), * Alta estabilidade e repetibilidade, * Tempo de resposta. RABICHO
ISOLADOR
SELO
CONDUTORES
BAINHA
ISOLAÇÃO MINERAL
BULBO DE RESISTÊNCIA
Vantagens / Desvantagens CTS – © 1996 – 2005 Smar
Instrumentação Básica
PRINCÍPIO DE MEDIÇÃO 1. Ligação à 2 fios: ( utilização: dist. < 3m )
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Instrumentação Básica
74
2. Ligação à 3 fios:
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Instrumentação Básica
MEDIÇÃO DE TEMPERATURA POR RADIAÇÃO RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA: • Hipóteses de Maxwell • Ondas Eletromagnétivas • Espetro Eletromagnético
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Instrumentação Básica
75
TEORIA DA MEDIÇÃO DE RADIAÇÃO
W= ε . δ .T4
W = energia radiante ( Watts/m2) δ = Constante de Stefan-Boltzmann [5,7 x 10-8 x (W x K4)/m2] T = Temperatura absoluta ε = Emissividade (corpo negro, ε = 1)
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Instrumentação Básica
W = WA + WR + WT
W = energia Incidente WA = energia absorvida WR = energia refletida WT = energia transmitida - Absorvidade : α = WA W - Refletividade : δ = WR W - Transmissividade : τ = WT W
ε = W (corpo qualquer) W ( corpo negro )
α+δ+τ=1 CTS – © 1996 – 2005 Smar
Instrumentação Básica
76
PIRÔMETROS ÓPTICOS
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Instrumentação Básica
RADIÔMETRO OU PIRÔMETROS DE RADIAÇÃO
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Instrumentação Básica
77
EXERCÍCIOS: 75 - Determine os valores pedidos dos esquemas abaixo : a)
Tabela(TC J): FEM 400 ºC = 21,848 mv FEM 25ºC = 1,277 mv 21,484 mv
400 ºC X
0 ºC
1,277 mv 25 ºC
X = 21,848 – 1,277 = 20,571 mv Tabela(TC T): FEM -128 ºC = - 4,127 mv FEM 15ºC = 0,589 mv
b)
X
- 128 ºC
- 0,589
- 4,127 0 ºC
0,589
0 ºC
15 ºC
X = - 4,127 + (- 0,589) = - 4,716 mv Tabela(TC T): FEM 20 ºC = 0,789 mv c)
X
? ºC
0 ºC 0,789 mv
2,342 mv 20 ºC
X = 2,342 + 0,789 = 3,131 mv » Tabela: ~ 75 ºC CTS – © 1996 – 2005 Smar
d)
Instrumentação Básica
Tabela(TC K): FEM 24 ºC = 0,960 mv ? ºC
- 1,835 mv - 0,960
X 0 ºC
0,960
0 ºC
24 ºC
X = - (1,835 - 0,960) = - 0,875 mv » Tabela: ~ - 23 ºC
e)
Tabela(TC S): FEM 30 ºC = 0,173 mv X
? ºC
0 ºC 0,173 mv
1,835 mv 30 ºC
X = 1,835 + 0,173 = 2,008 mv » Tabela: ~ 265 ºC
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Instrumentação Básica
78
MEDIÇÃO DE DENSIDADE
ESCALA
LASTRO
Densímetro
Densímetro Autocompensado
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Instrumentação Básica
MEDIÇÃO DE DENSIDADE TRANSBORDAMENTO
H = cte DT
DI
Pressão Hidrostática (∆P = h . δ) CTS – © 1996 – 2005 Smar
Instrumentação Básica
79
Transmissor de Densidade/Concentração
h2 h1
2 h 1
P1 = ρ . g . h1 P2 = ρ . g . h2 P1 - P2 = ρ . g . (h1 - h2) ∆P = ρ . g . h ρ = ∆P / g . h
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Instrumentação Básica
MEDIÇÃO DE pH dissociação eletrolítica exp. da água:
2 H2O = H3O+ + OH-
solução neutra= não ácida e não alcalina [H3O+] = [OH-] e [H3O+].[OH-] = 10-14 [H3O+] = 10-7
pH
0
1
2
3
pH = log (1 / [H3O+])
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
ALCALINO
ÁCIDO NEUTRO
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Instrumentação Básica
80
Elementos de Medição
TUBO HERMETICAMENTE FECHADO
SOLUÇÃO TAMPÃO
TUBO DE VIDRO
ELETRODO DE LIGAÇÃO
KCl
PRATA CLORETO DE PRATA
MEMBRANA DE VIDRO SENSÍVEL A H3O
FIO DE PRATA
CLORETO DE PRATA
Eletrodo de medição
SUBSTÂNCIA POROSA
Eletrodo de referência
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Instrumentação Básica
SISTEMA DE MEDIÇÃO E
Eletrodo Combinado
KCl
pH 7
ELETRODOS DE LIGAÇÃO
pH MEDIÇÃO
MEMBRANA
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SUBSTÂNCIA POROSA
Instrumentação Básica
81
ELEMENTOS FINAIS DE CONTROLE
A válvula de controle é o elemento final mais usado nos sistemas de controle industrial. Em sistemas de controle para gases e ar é também usado o “damper”, porém poderemos citar outros elementos, tais como: bombas, resistências elétricas, motores, inversores, etc.
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Instrumentação Básica
Componentes da Válvula de Controle
Corpo e Atuador
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Instrumentação Básica
82
ATUADOR ¾ Pneumático à mola e diafragma; ¾ Pneumático a pistão; ¾ Elétrico; ¾ Elétrico - hidráulico e ¾ Hidráulico.
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Instrumentação Básica
“CORPO” DA VÁLVULA É a parte da válvula que executa a ação de controle permitindo maior ou menor passagem do fluído no seu interior, conforme a necessidade do processo.
COMPONENTES DO CORPO: Internos Castelo Flange inferior
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Instrumentação Básica
83
Internos balanceados
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Instrumentação Básica
Tipos de castelo Indicado para altas temperaturas Aplicações criogênicas Faixa de operação: Gaxeta de PTFE: -101 a 427 ºC Gaxeta grafite: -70 a 1093 ºC
Temperatura de operação: Gaxeta de PTFE: -30 a 232 ºC Gaxeta grafite: -30 a 371 ºC
Para garantir vedação absoluta Exige maior força de atuação • Fluidos corrosivos • Fluidos tóxicos • Fluidos radioativos • Fluidos caros
Normal CTS – © 1996 – 2005 Smar
Longo
Fole de selagem Instrumentação Básica
84
Tipos de castelo Aletado Indicado para altas temperaturas Aplicações criogênicas Faixa de operação: Gaxeta de PTFE: -101 a 427 ºC Gaxeta grafite: -70 a 1093 ºC
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Instrumentação Básica
Tipos de Válvula de Controle Deslocamento rotativo
Deslocamento linear • • • • • •
Globo Globo angular Globo três vias Diafragma Bipartida Guilhotina
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• • • •
Borboleta Esfera Segmento esférico Obturador excêntrico
Instrumentação Básica
85
Válvulas Globo Sedes Simples e Dupla
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Instrumentação Básica
VÁLVULA GLOBO - TRES VIAS
Divergente
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Convergente
Instrumentação Básica
86
VÁLVULA GLOBO TIPO GAIOLA
TIPOS: Sede Simples, Balanceada, Micro Fluxo, Angular Sede Simples e Balanceada, Duplo Estágio e Baixo Ruído. CTS – © 1996 – 2005 Smar
Instrumentação Básica
Globo angular Obturador balanceado Globo obturador micromicro-fluxo Tamanho :1/2” a 2” - Cvs : 0,25 a 13
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Instrumentação Básica
87
VÁLVULA TIPO DIAFRAGMA OU SAUNDERS
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Instrumentação Básica
VÁLVULA TIPO GUILHOTINA
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Instrumentação Básica
88
VÁLVULA TIPO BORBOLETA
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Instrumentação Básica
Gráfico de Torque x Abertura da Válvula Borboleta
Tipos de Assentamento das Válvulas Borboletas CTS – © 1996 – 2005 Smar
Instrumentação Básica
89
VÁLVULA ESFERA
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Instrumentação Básica
Válvula de segmento esférico
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Instrumentação Básica
90
Válvula de obturador excêntrico rotativo
• Boa característica de controle e alcance de faixa • Leve, compacta e econômica • Corpo e castelo em única peça • Sede metálica ou resiliente • Menor torque de acionamento • Baixa histerese / controle preciso • Construção robusta • Fácil montagem e manutenção • Auto-alinhamento sede/obturador
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Instrumentação Básica
CARACTERÍSTICAS DE VAZÃO INERENTES a) Linear; b) Igual porcentagem ( 50:1 ); c) Parabólica modificada e d) Abertura rápida.
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Instrumentação Básica
91
CARACTERÍSTICA DE VAZÃO INSTALADA
COEFICIENTE DE VAZÃO ( CV ) “É a quantidade de água a 60 ºF medida em galões , que passa por uma determinada restrição em 1 minuto , com uma perda de carga de 1 psi” .
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Instrumentação Básica
POSICIONADORES
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Instrumentação Básica
92
Posicionador Pneumático
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Instrumentação Básica
Posicionador Eletropneumático
POSICIONADOR INTELIGENTE
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Instrumentação Básica
93
O que é um Posicionador Inteligente ? Família FY Posicionadores Digitais São instrumentos microprocessados que convertem Sinais de Corrente, Fieldbus ou Profibus para posição. Somada a essa função de converter um sinal de entrada para uma posição de saída, o posicionador FY, usando o protocolo de comunicação Hart ou Fieldbus, fornece fácil acesso a informações críticas da operação do processo. CTS – © 1996 – 2005 Smar
Instrumentação Básica
O velho modo de feedback de posição Eixo da Válvula
Potenciômetro (dentro do posicionador)
Yoke
Pino O
O C
Através do eixo e selo
C
Feedback Braço (fora do posicionador)
• O movimento do eixo da válvula era mecanicamente transmitido para o potenciômetro usando um braço deslizando sobre o pino. • Vibrações são transmitidas causando falha do potenciômetro. • Folgas e imprecisões causam erros na posição. • Furos na carcaça estão sujeitos a entrada de umidade. CTS – © 1996 – 2005 Smar
Instrumentação Básica
94
Recursos Inovadores
Processamento Digital Permite auto setup e fácil ajuste de parâmetros de calibração.Facilidade de configuração e uso dos ajustes.
Display Facilita a visualização da posição da válvula, permitindo a simplificação do ajuste do instrumento. CTS – © 1996 – 2005 Smar
Instrumentação Básica
Recursos Inovadores Realimentação Sem Contato Físico O sensor efeito hall elimina as complicações e as dificuldades criadas pelo tradicional sistema de realimentação com braço mecânico.
Design Revolucionário - Universal (atuador linear ou rotativo,
simples ou dupla ação). - Compacto (também para pequenos atuadores) - Parâmetros configuráveis. CTS – © 1996 – 2005 Smar
Instrumentação Básica
95
Recursos Inovadores Certificação À prova de explosão e intrinsecamente seguro. (inclusive para aplicações com gás natural)
Acordo com fabricantes de válvulas - Pode ser montado em qualquer atuador
de válvula do mercado. - Smar é um fabricante independente de posicionador, não é um competidor dos fabricantes de válvula. CTS – © 1996 – 2005 Smar
Instrumentação Básica
Características Gerais Curso Movimento Linear: 10 a 100mm; Movimento Rotativo: ângulo de 30o a 120o
Pressão de Alimentação Mínima : 1,4 Kgf/cm2 ( 20 PSI ); Máxima : 7 Kgf/cm2 ( 100 PSI ).
Montagem Diretamente à válvula; Com o uso do suporte universal a montagem; pode ser feita em diversas posições.
Compensação de Temperatura Circuito eletrônico incorporado. CTS – © 1996 – 2005 Smar
Instrumentação Básica
96
Características Gerais Suporte Atende as Normas internacionais Rotativo - VDI/VDE 3845. Linear - IEC534-6 (NAMUR).
Vibração De acordo com SAMA PMC 31.1 - 1980, Sec. 5.3, Condition 3, Steady State.
Interferência Eletromagnética (RFI) De acordo com IEC 801, EN 50081 e EN 50082.
Temperatura (Operação e Armazenagem) -40oC até 85oC.
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Instrumentação Básica
Módulo do Transdutor do FY ESTÁGIO CARCAÇA PRINCIPAL - Placa Principal - Borneira - Display ESTÁGIO PILOTO + SERVO - Bico Palheta - Diafragma ESTÁGIO VÁLVULA CARRETEL ESTÁGIO SENSOR EFEITO HALL CTS – © 1996 – 2005 Smar
Instrumentação Básica
97
Sensor HALL
Determina a posição atual do atuador e faz a realimentação para o controle, sem contato mecânico. CTS – © 1996 – 2005 Smar
Instrumentação Básica
Sensor Efeito Hall Eixo da Válvula
Imãs (Barras)
Yoke da Válvula
O
O
C
C
N S
Sensor de posição
• Posição relativa do imã em relação ao sensor efeito hall quando a válvula está nas posições fechada (esquerda) e aberta (direita). CTS – © 1996 – 2005 Smar
Instrumentação Básica
98
Princípio Sensor Efeito Hall • Não
existe contato entre a válvula e o sensor de posição. • O sensor efeito hall detecta mudanças no fluxo magnético através da movimentação dos imãs que estão montados no eixo da válvula e assim fornece um sinal proporcional da posição real. • Como não existe nenhum contato entre o imã e o sensor de posição, o posicionador não é afetado pela vibração. • O mesmo posicionador pode ser utilizado tanto para atuadores lineares quanto para rotativos. CTS – © 1996 – 2005 Smar
Instrumentação Básica
Posicionador FY O sensor efeito hall elimina as complicações e as dificuldades criadas pelo tradicional sistema de realimentação com braço mecânico.
N
S
S
Saída Tensão
N
Curso
N
S
Imãs
Hall
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2 a 4 mm
Vista de cima
Hall Instrumentação Básica
99
Princípio Sensor Efeito Hall - Rotativo Eixo da Válvula I
Aberto Atuador
Imã
Imãs Sensor Hall I
Válvula
Fechado
Saída
Um imã pode ser usado para qualquer atuador rotativo de 1/4 de volta.
Ângulo
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Instrumentação Básica
Princípio Sensor Efeito Eixo da Hall - Linear Válvula Vista de cima
Eixo da Válvula
Imãs
Yoke O
O Imã
C
N S
C Sensor Hall (no posicionador)
Para atuadores lineares existem três tamanhos disponíveis dependendo do tamanho do curso: •curso até 15 mm - imã menor; •curso até 50 mm - imã médio; •curso até 100 mm - imã maior. CTS – © 1996 – 2005 Smar
Instrumentação Básica
100
Bico Palheta com Piezo
PIEZO
RESTRIÇÃO
ESCAPE PARA A ATMOSFERA
PRESSÃO PILOTO
ALIMENTAÇÃO 20 A 100 PSI
Converte o movimento do piezoelétrico num sinal pneumático para pressão de controle na câmara piloto. CTS – © 1996 – 2005 Smar
Instrumentação Básica
Bico Palheta com Piezo Palheta (piezo) Bico Restrição removível
Pressão piloto
Suprimemento de ar
• A criação do sinal pneumático é feita usando o estágio piloto baseado no princípio bico palheta. • Quando a palheta (piezo) se movimenta é gerada uma pressão piloto. Essa pressão é proporcional a folga entre o piezo e o bico: – piezo próximo do bico alta pressão; – piezo afastado do bico baixa pressão . • A restrição é muito fina e precisa ser mantida limpa, portanto ela é facilmente removida. CTS – © 1996 – 2005 Smar
Instrumentação Básica
101
Posicionador FY Funcionamento da Base do Piezo
Piezo 100 V
Restrição removível
75 50 25 0
Gerador Tensão
Suprimento de ar
Bico Palheta
Pressão piloto
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Instrumentação Básica
Diafragma Pressão pilot (p)
Área do diafragma piloto (A) Pressão do ar de suprimento (P)
Área do diafragma do carretel (a)
Princípio do balanço de força Força da mola (Fm)
p . A = P . ( A - a ) + Fm
• Utiliza o princípio do balanço de força. • A menor pressão piloto (p) controla a posição da válvula carretel que controla a alta pressão de saída (P) a qual também possue uma grande capacidade de vazão. CTS – © 1996 – 2005 Smar
Instrumentação Básica
102
Posicionador FY Bloco Pneumático
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Instrumentação Básica
Posicionador FY Bloco Pneumático
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Instrumentação Básica
103
Posicionador FY Tampa de Ligação Composto por • Flat cable e Tampa resinada; • Placa Analógica 9 Converte o sinal digital equivalente a 4 a 20 mA em sinal de 0 a 100 V
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Instrumentação Básica
Posicionador FY Bloco Pneumático
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Instrumentação Básica
104
Válvula Carretel
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Instrumentação Básica
Válvula Carretel
• Válvula Carretel em repouso. Vent 2 Saída 2 (Fechada) Saida 1 (Fechada) Vent 1 Caminho do ar de suprimento Caminho do Vent CTS – © 1996 – 2005 Smar
Instrumentação Básica
105
Válvula Carretel • Quando a pressão piloto aumenta, o diafragma empurra o carretel contra a mola. • Posição de segurança (sem energia). Vent 2 Saída 2 (Aberto) Saída 1 (Fechado) Vent 1 Caminho do suprimento de ar Caminho do vent CTS – © 1996 – 2005 Smar
Instrumentação Básica
Válvula Carretel
• Quando a pressão piloto diminui, a mola empurra o carretel contra o diafragma. Vent 2 Saída 2 (Fechada) Saída 1 (Aberta) Vent 1 Caminho do suprimento de ar Caminho do vent CTS – © 1996 – 2005 Smar
Instrumentação Básica
106
100 V 75 50 25 0
Gerador Tensão
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Instrumentação Básica
Posição de Segurança • O posicionador FY 301 sem energia elétrica precisa ter: – Saída 1 = 0 psi; – Saída 2 = pressão de alimentação. • Para atuadores simples ação: – Saída 1 deve ser conectada ao atuador; – Saída 2 deve estar plugada.
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Instrumentação Básica
107
Posição de Segurança • Dupla Ação, Ar para Abrir SAÍDA2 ENTRADA
SAÍDA1
SAÍDA1
SAÍDA2
ABRE
• Falha - Fecha
FECHA
Atuador
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Instrumentação Básica
Posição de Segurança • Dupla Ação, Ar para Fechar SAÍDA2 SAÍDA1 ENTRADA
SAÍDA1
• Falha - Abre
ABRE
SAÍDA2
FECHA
Atuador
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Instrumentação Básica
108
Posição de Segurança • Simples Ação, Ar para Abrir SAÍDA1
ENTRADA
SAÍDA1
• Falha - Fecha • SAÍDA 2 deve estar plugada
ABRE
Atuador
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Instrumentação Básica
Posição de Segurança • Simples Ação, Ar para Fechar SAÍDA1
ENTRADA
SAÍDA1
• Falha - Abre • SAÍDA 2 deve estar plugada
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FECHA
Atuador
Instrumentação Básica
109
FUNDAMENTOS EM CONTROLE DE PROCESSO • PROCESSO • DEFINIÇÕES DO CONTROLE AUTOMÁTICO • VARIÁVEIS DO PROCESSO • TROCADOR DE ENERGIA
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Instrumentação Básica
AUTO-REGULAÇÃO
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110
PROPRIEDADES DO PROCESSO (Atrasos de Tempo) - Resistência
100 %
50 % 0% ENTRADA
100 % 50 %
100 % 50 % 0%
SAÍDA
0%
(s/ interação)
ENTRADA
100 % 50 %
0%
SAÍDA
(c/ interação)
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Instrumentação Básica
Capacitância / Capacidade (volume) TANQUE A
4m
8m
TANQUE B
tanque A:
tanque B:
vol.= 100 m³
vol.=100 m³
capac.=100/8=12,5 m³
capac.=100/4=25 m³
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Instrumentação Básica
111
Tempo de Transporte (Tempo Morto) ENTRADA
0%
100 %
VELOCIDADE
d WT 100 % SAÍDA
0%
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Instrumentação Básica
Tempo de Transporte (Tempo Morto)
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Instrumentação Básica
112
CONTROLE MANUAL ENTRADA DE ÁGUA FRIA SAIDA DE ÁGUA QUENTE
MEDIÇÃO
ENTRADA DE VAPOR
COMPUTAÇÃO E COMPARAÇÃO
VÁLVULA DE CONTROLE
CORREÇÃO
CONTROLE EM MALHA FECHADA!! CTS – © 1996 – 2005 Smar
Instrumentação Básica
FUNÇÕES BÁSICAS DO CONTROLE
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113
C.A. Descontínuo (Malha Aberta) (2 posições - Tudo ou Nada) ÁGUA FRIA 100 VÁLVULA
ÁGUA QUENTE
FECHADA
PARAFUSO DE REAJUSTE DO VALOR DESEJADO
120 V 50 Hz
TEMPERATURA
0
VALOR DESEJADO TEMPO
Controle liga - desliga (sem histerese) CTS – © 1996 – 2005 Smar
Instrumentação Básica
C.A. Descontínuo de Duas Posições c/ Histerese
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Instrumentação Básica
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CONTROLE AUTOMÁTICO CONTÍNUO
Diagrama em blocos do Controlador
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CONTROLE PROPORCIONAL
Banda Proporcional
BP = 100 / Kp
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115
CONTROLE PROPORCIONAL
Controlador com estrutura proporcional (P) S E
SP
+ -
40 % 30 %
E
P
t
60 % 50 %
Ganho = 1
t
S
VP
70%
50%
t
Ganho = 2
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CONTROLE PROPORCIONAL + INTEGRAL
S(P + I) = Po ± (Kp.E). [1 + (Reset . ∆T)] CTS – © 1996 – 2005 Smar
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116
CONTROLE PROPORCIONAL + INTEGRAL
S
Controlador PI paralelo
30% 20%
E
t
10%
SP
Ganho = 1 Ti = 60 Seg.
P + -
E
+ -
t
30%
I
VP
S 40%
t
10%
Ganho = 2 Ti = 60 Seg
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CONTROLE PROPORCIONAL + DERIVATIVO
55%
Controlador PD paralelo
S
Ganho = 1 Td = 60 Seg 30% G * E = 5%
E
t
10%
SP
P + -
55 % 50 %
E
100% Saturação
+ -
60%
t VP
Ganho = 2 Td = 60 Seg.
D G * E = 10%
30%
10%
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S
t
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117
CONTROLE PROPORCIONAL + INTEGRAL + DERIVATIVO
Controlador com estrutura PID paralelo
60%
S
50% 40% 30%
E Ganho = 1 Ti = 60 Seg Td=60 Seg
t
5%
SP
t
15% 10%
S
I 50%
+ VP
P E
+ + +
D
Ganho = 1 Ti = 60 Seg Td=30 Seg
Derivada no erro
15% 10%
X
t
X depende de Ti
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FIM FIM Eng. Mauro César Fonseca Cardoso CTS – Centro de Treinamento Smar www. smar.com. br smar.com.br
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