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1 IFBA- Campus de Salvador/ Coordenação de Automação Industrial Departamento de Eletroeletrônica- Disciplina de Medição de Variáveis Industriais Prática Revisão de Conteúdos da I Unidade. Salvador, Julho de 2013. Por Tauã Henrique¹. A instrumentação trata-se de um ramo da engenharia que desenvolve, aplica e supervisiona, através dos instrumentos, a eficácia de um processo industrial. É importante destacar ainda, que a responsabilidade de inter-relacionar instrumentos (medição, atuação e controle) e equipamentos é inerente à instrumentação.
Classificação dos Instrumentos:
MALHA DE CONTROLE: Combinação de instrumentos interligados para medir e controlar uma variável. ELEMENTOS PRIMÁRIOS: São aqueles responsáveis pela medição da variável. ELEMENTOS SECUNDÁRIOS: São aqueles que recebem o sinal dos primários e tomam uma decisão. ELEMENTO FINAL: Responsável pela atuação (geralmente uma válvula). CLASSIFICAÇÃO POR FUNÇÃO: Todos os componentes de uma malha desempenham uma função, são elas: 01. INDICADOR: É aquele responsável por mostrar o valor da variável em determinado momento. 02. REGISTRADOR: É aquele que guarda o histórico da variável, armazenando os dados indicados. 03. SENSORES: São aqueles responsáveis por coletar os sinais do processo e convertê-los em sinais elétricos. 04. TRANSMISSORES: Padroniza o sinal para mandar ao controlador. 05. TRANSDUTOR: Transforma o sinal em outro de natureza distinta; diferentemente do CONVERSOR que transforma o sinal em outro de mesma natureza (EX: transformar tensão em corrente). 06. CONTROLADOR: É aquele que toma a decisão para que o elemento final de controle possa agir. 07. ELEMENTO FINAL: É aquele que atua diretamente na variável manipulada. // Os elementos 01, 02, 03, 04, são elementos primários. Os elementos 05 e 06 são secundários, e o elemento 07 é final. CLASSIFICAÇÃO POR SINAL TRANSMITIDO: TIPO: Pneumático (3 a 15 PSI ou 0,2 a 1,0 kgf./cm²): Hidráulico:
CARACTERÍSTICA: VANTAGENS: DESVANTAGENS: Trabalha com a variação do ar Operá-los com segurança em Transmissão lenta, equipamentos comprimido. áreas com risco de explosão. de auxílio, difícil de detectar vazamentos e tubos específicos.
Trabalha-se com a variação de Gera força elevada e tem Tubos específicos, manutenção óleos hidráulicos. resposta rápida. dos óleos e equipamentos auxiliares. Elétrico: Trabalha-se utilizando sinais Fácil conexão com máquinas, Técnicos especializados, cuidados (4 a 20 mA elétricos e tensões. Muito usado transmissões à longa distância em áreas de risco e com cabos. ou 1 a 5 V). em todas as indústrias. e via fio. Poucos E. Auxiliares. Imune a ruídos. Digital: Trabalha-se com informações Menor custo pelo uso de fibra Difícil comunicação(Hart, padronizadas e existência dos ótica. Não necessita de ligação equipamentos diferentes. Fieldbus, “protocolos de comunicação” direta com os equipamentos. Rompimento de cabos = perda Profibus...). total. Via Rádio: Trabalha-se com a frequência de Não necessita cabos e Alto custo e técnicos altamente ondas de rádio. transmissões em movimento. especializados. Via Modem: Trabalha-se com transmissões Baixo custo e transmissões à Sujeito a violações e transmissões com linhas telefônicas. longa distância. lentas.
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Telemetria e característica dos Instrumentos:
Telemetria é um ramo que desenvolve o estudo das medições, garantindo a precisão de informações e estabelecendo um padrão para cada caso. Os laboratórios especializados em metrologia são os responsáveis por realizar os estudos na área, e devem obedecer a uma série de questões normativas, como segurança, para que possam continuar em funcionamento. FAIXA DE MEDIÇÃO (RANGE): Corresponde ao limite superior e inferior que a variável se encontra (EX: Temperatura 100- 250°C). LARGURA DA FAIXA (SPAN): Diferença algébrica do valor superior com relação ao inferior. ERRO: Diferença algébrica do valor medido com relação ao valor ideal. EXATIDÃO: Capacidade que o instrumento tem em dar respostas próximas ao valor verdadeiro. Pode ser medida pelo Percentual do Fundo de Escala, Percentual do Span e Percentual do Valor Lido. PRECISÃO: Capacidade do instrumento de indicar o mesmo valor em diversas medições. RANGEABILIDAE: Relação entre o valor superior e o valor inferior da variável, ambos com mesma precisão (EX: No casa de uma variável com range 0-200 m³/h +/- 1%, de rangeabilidade de 1:10, deve-se ser respeitado um valor entre 20m³/h e 200m³/h) SENSIBILIDADE: É a mínima variação que a variável pode ter, provocando alteração na indicação ou sinal de saída de um instrumento. EX: Um sensor de temperatura com range de 50 a 250°C e valor medindo 100°C, determine o intervalo provável do valor de erro do FE, do Span e do valor lido. EXATIDÃO: Valor real = 100°C ± (0,01 x 250) = 100°C ± 2,5°C SPAN: Valor real= 100°C ± (0,01 x 200) = 100°C ± 2,0°C VALOR LIDO: Valor real= 100°C ± (0,01 x 100) = 100°C ± 1,0°C
Erros.
Em geral, são dois os tipos de erro mais comuns nos instrumentos: DE ZERO: É aquele que permanece constante do início até o final da escala, podendo ser pra mais ou pra menos quando comparado ao valor real. EXEMPLO: Um instrumento de Faixa 40 °C encontra-se dividido em 10, 20, 30, 40 e 50. Entretanto, os valores lidos estão em 13, 23, 33, 43 e 53 (Erro de +3). Descreve, portanto, uma função afim, tal que o coeficiente “B” representa o erro de zero (ax +b). DE MULTIPLICAÇÃO: É aquele que é crescente do início ao fim da escala, podendo também ser pra mais ou para menos. EXEMPLO: Um instrumento de faixa 20°C encontra-se dividido em 10, 15, 20, 25 e 30. Contudo, os valores lidos são 10, 13, 16, 19 e 21 (Soma-se o valor do erro de multiplicação continuamente, no caso: 03). Os valores lidos representam nesse caso um erro de 2x para menos. Descreve também uma função afim, porém apresenta pequena diferença em relação à do erro de zero:
ERRO DE ZERO
ERRO MULT.
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Válvula Reguladora de Pressão (PRV):
São instrumentos destinados a manter a pressão de saída constante, independente do suprimento. A única exigência que é feita para que a pressão de saída mantenha-se constante é que o suprimento tenha um valor superior ao do SP. São constituídas pelo atuador (geralmente um volante), vent (orifício por onde sai o excesso de pressão, quando a válvula de exaustão se abre), diafragma, válvulas de admissão e exaustão, molas de retorno e de range, plug (elemento que une as válvulas de admissão e exaustão), filtro (supressão de impurezas sólidas) e válvula de dreno (eliminação de líquido condensado). Essas válvulas podem manter constante diferentes pressões de acordo com o sinal de atuação. Se giradas no sentido anti- horário elas diminuem a pressão, e consequentemente a força do diafragma somada à força da mola de retorno fica maior do que a força da mola de range, gerando movimento ascendente. Quando giradas no sentido horário elas aumentam a pressão, a força do diafragma somada à força da mola de retorno fica menor que a força da mola de range, gerando movimento descendente.
Possíveis Falhas na PRV.
1º Caso: Entupimento na Válvula de Exaustão: Ao se aumentar a pressão, tudo funciona corretamente, uma vez que a válvula de admissão é aberta. Porém ao diminuir a pressão, a situação pode trazer problemas, já que a diminuição da pressão necessitará de tal válvula (válvula de exaustão). 2º Caso: Entupimento na Válvula de Admissão. A pressão da saída tenderá a diminuir (caso tenha consumo), se a válvula reguladora for considerada ideal (sem consumo) a pressão permanecerá a mesma. E a diminuição da pressão pode ser feita já que a válvula de admissão se fecha.
¹ Aluno do segundo ano do curso de automação, turma 5822, N°: 21.
