Conceitos de Instrumentação

7/24/2019 Conceitos de Instrumentação

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Conceitos de Instrumentação

Instrumentação é a ciência que estuda as técnicas de medição, registro e controle devariáveis de processo. Onde processo é uma operação unitária, ou uma série deoperações realizadas em um equipamento onde haja uma variação de pelo menos uma

caracterstica !sica ou qumica de um material

"s variáveis de processo são condições internas e e#ternas de um processo ,como pressão, temperatura, velocidade etc. $las podem ser variável controlada, que éaquela que mais indica a !orma ou estado do produto, e variável manipulada, que éaquela so%re o controlador automático atua, para manter a variável controlada no valor desejado

O processo pode ser de malha a%erta ou !echada. &a malha a%erta a variávelcontrolada não é utilizada para compensar variações nas variáveis de processo. &a

malha !echada a sada 'variável controlada( é comparada com valor pré)esta%elecido'set point( e é usada para manipular variáveis manipuladas para corrigir a di!erençaentre a variável controlada e o set)point.

$ntende)se por controle automático um conjunto de operações que consistem emmedir comparar e corrigir. O detector detecta alterações nas variáveis de processo. Otransmissor converte sinais do detector em !orma que possa ser transmitida para uminstrumento recptor. O elemento !inal de controle modi!ica o valor da variável que levao processo ao valor desejado. *onversores rece%em sinais correspondentes as variáveisde processo e !ornece um sinal de sada

+entre os instrumentos destacam)se o controlador o indicador e o registrador. Ocontrolador é o instrumento que compara o valor medido com o desejado e emite sinalde correção para anular essa di!erença. O indicador é um Instrumento com ponteiro eescala graduada para ler o valor da variável, podem ser digitais que indicam a variávelem !orma numérica com dgitos ou %arras grá!icas. O registrador é um instrumento queregistra as variáveis através de um traço continuo ou ponto em um grá!ico

*ontrolador é um instrumento que compara variável manipulada com um valor desejado e emite um sinal de sada a !im de corrigir a variável controlada em um valor

especi!ico. *ontrolador single)loop- controla somente uma malha de uma determinadavariável. *ontrolador multi)loop- controla mais de uma malha de determinadasvariáveis simultaneamente.

O */ é um controlador que possui mem0ria programável para armazenamentode instruções para controlar vários tipos de maquinas e processos. O 1istema digital decontrole distri%udo possui ligações de controle local a um computador com monitoresde vdeo, teclado, impressora e traçador de grá!icos, para a visualização emonitoramento de todas in!ormações do processo.



Os instrumentos podem ser classi!icados pela sua !orma ou por sua !inalidade podemser de painéis ou de campos, podem ser de medição da variável, de controle da variávele de alarme. Os instrumentos podem ser indicadores, registradores, e controladores, noquais as variáveis são indicadas, registradas e controladas respectivamente.

&aturalmente podem desempenhar mais de uma !unção simultaneamente.

"!erir um instrumento é compará)lo e torná)lo coerente através de ajuste, ta%elade cali%ração ou outro meio. O erro é a di!erença entre o valor medido pelo instrumentoe o valor real da variável medida. 2uando a variável não estiver variando, podemos ter somente o $33O $1454I*O. 2uando a variável estiver variando, poderemos ter o$33O +I&67I*O e o $33O $1454I*O.

$scala é um *onjunto ordenado de marcas, associado a qualquer numeração."juste 'cali%ração( é destinado a !azer com que um instrumento de medir, tenha!uncionamento adequado 8 sua utilização. " *ali%ração 'a!erição( esta%elece a relaçãoentre os valores indicados por um instrumento de medição e os valores correspondentesdas grandezas esta%elecidos por padrões. O resultado de uma cali%ração permite tanto oesta%elecimento dos valores do mensurando para as indicações, como a determinaçãodas correções a serem aplicadas. 2uando registrada em um documento, temos umcerti!icado de cali%ração ou relat0rio de cali%ração

Propriedades dos instrumentos

• 1ensi%ilidade ) 2uociente da variação da resposta de um instrumento de medir

pela variação correspondente do estmulo.• 3esolução9 : a menor di!erença entre indicações de dispositivo mostrador que

pode ser signi!icativamente perce%ida• $#atidão9 O maior valor de erro estático que um instrumento possa ter ao longo

de sua !ai#a de tra%alho.• ;isterese9 : a di!erença má#ima apresentada por um instrumento, para um

mesmo valor, em qualquer ponto da !ai#a de tra%alho, quando a variável percorre toda a escala no sentido ascendente e descendente.

• 3epeti%ilidade9 : a má#ima di!erença entre diversas medidas de um mesmo

valor da variável, adotando sempre o mesmo sentido de variação.

Fundamentos de estatística, incerteza nos sistemas de medição e sua propagação.

O sistema medições pode ser dividido em três partes9 4ransdutor, inter!ace entre osistema !onte e o de medições< $stágio intermediário, modi!ica o sinal, ampli!icando,!iltrando ou tratando o sinal para a sada< $stágio !inal, indica, registra ou controla avariável. O transdutor trans!orma a grandeza !sica a ser medida, numa !orma de

energia, em outra grandeza mais !acilmente mensurável. O condicionamento do sinal é!eito por meio de9 "mpli!icação



Os instrumentos de medição são atri%udos com especi!icações acerca doslimites e#pectáveis para erros cometidos em medições, essas especi!icações sãoatri%udas em normas ou indicados pelos !a%ricantes. =eralmente são indicados como

porcentagem da leitura no !im de escala. " descrição de sistemas de medição passa peloconhecimento de algumas de suas caractersticas.

• >ai#a de medida 'range(9 *onjunto de valores compreendidos dentro do limite

superior e in!erior da capacidade de medida ou de transmissão do instrumento.• 3angea%ilidade ou largura da !ai#a 'rangea%ilit?(9 : a relação entre o valor

má#imo e mnimo, lidos com a mesma e#atidão, na escala de um instrumento.• "lcance 'span(9 +i!erença algé%rica entre o valor superior e in!erior da !ai#a de

medida do instrumento• $#atidão 'accurac?(9: o grau de concord@ncia entre o valor verdadeiro e o

resultado da medição.•

3epetitividade9 +e!ine o grau de concord@ncia entre resultados sucessivoso%tidos.

• 3eproduti%ilidade9 +e!ine o grau de concord@ncia entre os resultados das

medições de um mesmo mensurando, e!etuadas so% condições variadas demedição

• 3esolução9 : o menor incremento da variável a ser medida que pode ser

detectada pelo sistema de medição.• 1ensi%ilidade9 : a variação do sinal de sada de um sistema de medição em

resposta 8 variação da grandeza a ser medida.• ;isterese9 : identi!icada quando a resposta de um sistema de medição é

di!erente segundo o sentido da medição 'aumento ou diminuição do valor lido(

O sensor poderá indicar uma leitura que não é a do !enAmeno desejado, em%ora sejacorreta. " grandeza !sica que é o%tida através de um procedimento e#perimental ésempre uma apro#imação do valor verdadeiro da mesma grandeza.

Os erros podem ser classi!icados em classe con!orme sua origens

• $rros grosseiros9 são oriundos de cálculo e medições ou leitura incorreta. $les

são corrigidos realizando a operação novamente, desta vez corretamente.• $rro sistemático9 têm origem numa cali%ração mal !eita do sistema de

medições, ou em erros de interpretação !enAmeno !sico por parte doo%servador, não são !acilmente detectados ." análise estatstica não énormalmente Btil,

• $rro randAmico ou aleat0rio9 pode ter di!erentes e variadas origens9 di!erença

entre a variação do !enAmeno e a capacidade de detecção do instrumento,condições de controle do e#perimento, varia%ilidade das condições do!enAmeno medido ou do instrumento ou ainda das condições am%ientais, etc.$sta categoria de erros é de di!cil identi!icação, porém uma análise estatstica



de vários e#perimentos mostra que muitas vezes eles seguem uma distri%uiçãogaussiana de pro%a%ilidade.

+eve)se ainda distinguir os erros estáticos, que são o%servados em regime permanente e indicados por seu sinal, e os erros din@micos, caractersticos de medições

transientes, que representa sempre um atraso do valor lido em relação aocomportamento real.

$rro a%osluto é a di!erença entre o valor medido e o valor verdadeiro e errorelativo, e o erro relativo é a razão rm porcentagem do erro a%soluto em relação ao valor verdadeiro. /ara qualquer medição ou e#periência não é a conselhavel que haja apenasuma leitura, pois sempre e#iste o risco de erros groseeiros. Cma analise estatstica dosdados das medições permite a estimação analtica da incerteza .

: comum os termos de e#actidão e precisão, onde a e#actidão de!ine a maior ou

menor apro#imação entre o resultado o%tido e o verdadeiro , a precisão está associada adispersão dos valores das repetições de medição.: comum o uso das de!inições dovoca%ulário internacional de metrologia DI7, pu%licado pela isso.

Incerteza de uma medição é uma !ai#a centrada em torno do valor medido # edistante de dois desvios padrões 'Es( onde se supõe que o valor verdadeiro da medidaesteja a um nvel de con!ia%ilidade de FG,HG 'distri%uição normal( " $#istencia dasincertezas associadas as medições, podem ter varias causas, como os e!eitos dascondições climáticas e am%ientais, e!eito das caractersticas intrnsecas dos instrumentosde medição ou mesmo dos o%jetos que se pretende medir e e!eito atri%uveis ao

operador e#perimentador.

/odemos ter dois tipos de incerteza9

• Incerteza 4ipo " ) o%tida pela análise estatstica de uma série de o%servações.• Incerteza 4ipo J ) o%tida por outros meios que não a análise estatstica de

uma série de o%servações.

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