Ctgas - Apostila de Instrumentaã-ã-o Bã-sica

Instrumentao Bsica

Centro de Tecnologias do Gs CTGS

1

INSTRUMENTAO

BSICA

(Aprendizagem Industrial)

Instrumentao Bsica


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SENAI PETROBRAS

CTGS

Instrumentao Bsica

2007

Instrumentao Bsica


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SUMRIO

PLANO DE CURSO........................................................................ Erro! Indicador no definido.

IDENTIFICAO....................................................................... Erro! Indicador no definido. CONTEDO ............................................................................... Erro! Indicador no definido.

CAPTULO 1 - Introduo A INSTRUMENTAO ..................................................................... 4 1.1 - Conceito de Instrumentao ............................................................................................. 4 1.2 - Histrico ............................................................................................................................ 4 1.4 - Funes de Instrumentos .................................................................................................. 6 1.5 - Terminologia ..................................................................................................................... 8 1.6 - TELEMETRIA ................................................................................................................. 14

CAPTULO 2 - PRESSO ........................................................................................................... 21 2.1 - Conceitos Fundamentais ................................................................................................. 21 2.2 - Medio de Presso ........................................................................................................ 25 2.3 - NBR 14105- Manmetros como Sensor de Elemento .................................................... 31 2.4 - Transmissores de Presso ............................................................................................... 35 2.6 - Instrumentos Conversores de Sinais .............................................................................. 42 2.7 - Resumo ............................................................................................................................ 47

CAPTULO 3 - ............................................................................................................................. 48 TEMPERATURA......................................................................................................................... 48

3.1 - Introduo :..................................................................................................................... 48 3.2 - Escalas de Temperatura.................................................................................................. 49 3.3 - Medidores de Temperatura ............................................................................................ 52 3.4 - Escala Internacional de Temperaturas (Its - 90)............................................................ 57 3.5 - Termopares ..................................................................................................................... 58 3.6 - Termoresistncias............................................................................................................ 72 3.7 - Medio de Temperatura por Infravermelho ................................................................ 85 3.8 - Termostatos ..................................................................................................................... 90 3.9 Banhos e Fornos de Temperatura..................................................................................... 91 3.11 - Indicador de Temperatura............................................................................................ 93 3.12 - Registrador de Temperatura com Carta Circular....................................................... 93 3.13 - Resumo .......................................................................................................................... 94

CAPTULO 4 - MEDIO DE VAZO...................................................................................... 95 4.1 - Introduo ....................................................................................................................... 95 4.2 - Conceitos Fsicos Bsicos Para Medio De Vazo........................................................ 97 4.3 - Tipos e Caractersticas dos Medidores de Vazo ........................................................... 99 CAPTULO 5 - MEDIO DE NVEL............................................................................... 139 5 Introduo Medio de Nvel ....................................................................................... 139 MEDIO DIRETA............................................................................................................... 139 Medio de nivel indireta ........................................................................................................ 141 MEDIO DE NVEL POR ULTRA SOM ........................................................................... 147 MEDIO DE NVEL POR RADAR .................................................................................... 148 medio de nvel Descontnua ................................................................................................. 148

medio de nvel de slidos......................................................................................................... 149 5.3 - Resumo .......................................................................................................................... 149 REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS..................................................................................... 150

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CAPTULO 1 - Introduo A INSTRUMENTAO

Aps este capitulo voc estar apto para:

Conceituar instrumentao e sua rea de atuao

Conhecer os principais termos tcnicos utilizados pelo profissional da

rea de instrumentao

Conhecer as normas e simbologias usadas em projetos de

instrumentao

Conhecer o protocolo de comunicao (HART ) utilizados nos

dispositivos de campo como transmissores e posicionadores.

1.1 - Conceito de Instrumentao a cincia que aplica e desenvolve tcnicas para

adequao de instrumentos de medio, transmisso,

indicao, registro e controle de variveis fsicas em

equipamentos nos processos industriais.

INSTRUMENTAO (ISA 5.1) : Coleo de

instrumentos ou suas aplicaes com o propsito de

observao, medio, controle ou combinao destes.

Nas indstrias de processos tais como siderrgica, petroqumica, alimentcia,

papel, etc.; a instrumentao responsvel pelo rendimento mximo de um processo,

fazendo com que toda energia cedida, seja transformada em trabalho na elaborao do

produto desejado. As principais grandezas que traduzem transferncias de energia no

processo so: PRESSO, NVEL, VAZO, TEMPERATURA; as quais denominamos de

variveis de um processo.

1.2 - Histrico Os processos industriais exigem controle na fabricao de seus produtos. Os

processos so muito variados e abrangem muitos tipos de produtos como, por exemplo: a

fabricao dos derivados do petrleo, produtos alimentcios, indstria de papel e

celulose, etc.

Em todos estes processos absolutamente necessrio controlar e manter

constantes algumas variveis, tais como presso, vazo, temperatura, nvel, PH,

condutividade , velocidade, umidade, etc. Os instrumentos de medio e controle

permitem manter constantes as variveis do processo com os seguintes objetivos:

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melhoria em qualidade do produto,

aumento em quantidade do produto

segurana.

No princpio da era industrial, o operrio atingia os objetivos citados atravs de

controle manual destas variveis utilizando somente instrumentos simples, manmetro,

termmetro e vlvulas manuais, etc. e isto era suficiente porque os processos eram

simples.

Com o passar do tempo os processos foram se complicando exigindo um aumento

da automao nos processos industriais, atravs dos instrumentos de medio e controle.

Enquanto isto os operadores iam se liberando de sua atuao

fsica direta no processo e ao mesmo tempo ia permitindo a

centralizao das variveis em uma nica sala.

Devido centralizao das variveis do processo

podemos fabricar produtos que seriam impossveis atravs do

controle manual. Mas para atingir o nvel que estamos hoje, os

sistemas de controle sofreram grandes transformaes tecnolgicas como veremos a

seguir: controle manual, controle mecnico e hidrulico, controle pneumtico, controle

eltrico, controle eletrnico e atualmente controle digital.

Os processos industriais podem dividir-se em dois tipos: processos contnuos e

processos descontnuos. Em ambos os tipos devem-se manter as variveis prximo aos

valores desejados.

O sistema de controle que permite fazer isto se define como aquele que compara o

valor da varivel do processo com o valor desejado e toma uma atitude de correo de

acordo com o desvio existente sem que a operao intervenha.

Para que se possa fazer esta comparao e conseqentemente a correo

necessrio que se tenha uma unidade de medida, uma unidade de controle e um

elemento final de controle no processo.

Elemento final de controle

Unidade de medida

Processo

Unidade de controle

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Este conjunto de unidades forma uma malha de controle. A malha de

controle pode ser aberta ou fechada. No exemplo acima vemos uma malha fechada e no

exemplo abaixo vemos uma malha de controle aberta.

1.4 - Funes de Instrumentos

Podemos denominar os instrumentos e dispositivos utilizados em instrumentao

de acordo com a funo que os mesmos desempenham no processo.

a) Indicador: Instrumento que

dispe de um ponteiro e de uma escala

graduada na qual podemos ler o valor da

varivel. Existem tambm indicadores

digitais que indicam a varivel em forma

numrica com dgitos ou barras grficas.

b) Registrador: Instrumento

que registra graficamente valores

instantneos medidos ao longo do

tempo, valores estes enviados pelo

detector, transmissor, Controlador etc.

Existem tambm, os registradores Paperless, que no utilizam cartas grficas,

pois possuem uma tela grfica onde plota os dados do processo e salva digitalmente.

Podem ser conectados a computadores, permitindo a visualizao dos dados no monitor

Unidade de medida

Processo

Indicao

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como tambm facilita o resgate de informaes, bastando apenas digitar o perodo a

ser analizado.

c) Transmissor: Instrumento que determina o

valor de uma varivel no processo atravs de um

elemento primrio, tendo o mesmo sinal de sada

(pneumtico ou eletrnico) cujo valor varia apenas em

funo da varivel do processo.

d) Transdutor: Instrumento que recebe informaes na forma

de uma ou mais quantidades fsicas, modifica caso necessrio as

informaes e fornece um sinal de sada resultante. Dependendo da

aplicao, o transdutor pode ser um elemento primrio, um

transmissor ou outro dispositivo. O conversor um tipo de transdutor

que trabalha apenas com sinais de entrada e sada padronizados.

e) Controlador: Instrumento que compara a varivel

controlada com um valor desejado e fornece um sinal de

sada a fim de manter a varivel controlada em um valor

especfico ou entre valores determinados. A varivel pode ser

medida, diretamente pelo controlador ou indiretamente

atravs do sinal de um transmissor ou transdutor.

f) Elemento Final de Controle: Instrumento que modifica

diretamente o valor da varivel manipulada de uma malha de controle.

Alm das denominaes acima podem ser classificados em instrumentos de painel,

campo, prova de exploso, poeira, lquido, etc. Combinaes dessas classificaes so

efetuadas formando instrumentos conforme necessidades.

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Simbologia ISA

1.5 - Terminologia

Com objetivo de simplificar e globalizar o entendimento dos documentos utilizados

para representar as configuraes utilizadas para representar as configuraes das

malhas de instrumentao, normas foram criadas em diversos pases.

No Brasil Associao Brasileira de Normas Tcnicas (ABNT) atravs de sua norma

NBR 8190 apresenta e sugere o uso de smbolos grficos para representao dos

diversos instrumentos e suas funes ocupadas nas malhas de instrumentao. No

entanto, como dada a liberdade para cada empresa estabelecer/escolher a norma a ser

seguida na elaborao dos seus diversos documentos de projeto de instrumentao

outras so utilizadas. Assim, devido a sua maior abrangncia e atualizao, uma das

normas mais utilizadas em projetos industriais no Brasil a estabelecida pela ISA (

conhecida anteriormente por Instrumentation Society of America, sendo atualmente chamada de The Instrumentation, Systems and Automation Society)

A seguir sero apresentadas as normas ABNT e ISA, de forma resumida, e que sero

utilizadas ao longo dos nossos trabalhos.

ISA 5.1 Instrumentation Symbols And Identification

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De acordo com a norma ISA-5.1, cada instrumento ou funo programada ser

identificado por um conjunto de letras que o classifica funcionalmente e um conjunto de

algarismos que indica a malha qual o instrumento ou funo programada pertence.

Eventualmente, para completar a identificao, poder ser acrescido um sufixo.

A figura abaixo mostra um exemplo de instrumento identificado de acordo com a

norma pr-estabelecida.

P RC 001 02 A

Varivel Funo rea da

Atividade

N0

Seqencial

da Malha

Identificao Funcional

Identificao da Malha

Identificao do Instrumento

Onde:

P - Varivel medida - Presso

R - Funo passiva ou de informao - Registrador

C - Funo ativa ou de sada - Controlador

001 - rea de atividade, onde o instrumento atua

02 - Nmero seqencial da malha

A - Sufixo

De acordo com a tabela pode-se obter combinaes possveis de acordo com o

funcionamento dos dispositivos automticos.

Exemplos:

T - Temperatura F - Vazo

R - Registrador C - Controladora

C - Controlador V - Vlvula

P - Presso L - Nvel

I - Indicador G - Visor

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1.5.1- Smbolos Utilizados nos Fluxogramas de Processo

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Tabela de Identificao Funcional dos Instrumentos

1A LETRA LETRAS SUCESSIVAS

Varivel

Medida Letra de

Modificao

Fun

o de Leitura

Passiva

Fun

o de Sada

Letra de

Modificao

A Analisador Alarme Alarm

e

B Queimador Botode Presso

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(Chama)

C Condutibilidade

Eltrica

Contr

olador

D Densidade ou

Peso

Especfico

Diferencial

E Tenso

(Fem)

Eleme

nto Primrio

F Vazo Relao

G Medida

Dimensional

Visor

H Comand

o Manual

Entrada

Manual

Alto

I Corrente

Eltrica

Indica

o ou

Indicador

J Potncia Varredura

K Tempo

ou Programa

Clcul

os em

Sistema

Digital

L Nvel Lmp

ada Piloto Baixo

M Umidade Mdia Mdio

ou

Intermedirio

N Vazo

Molar

O Orifcio

ou Restrio

P Presso Percentual Toma

da de

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Impulso

Q Quantida

de Integrao

R Remoto Regist

rador

S Velocida

de ou

Freqncia

Velocidade

/ Chave de

Segurana

Interru

ptor ou

Chave

T Tempera

tura

Trans

misso

Trans

missor

U Multivari

vel

Clcul

o feito por

Computador

Multifu

no

Multifun

o

V Vibrao Vlvul

a

W Peso ou

Fora Poo

Y Escolha

do Usurio

Solen

ide /

Conversor

de sinal

Rel

ou

Computador

Z Posio /

Deslocamento

Eleme

nto Final de

Controle

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Alguns arranjos tpicos de instrumentos

Alarme de presso alta

montagem local.

Poo para termmetro ou

termopar.

Indicador de temperatura no

painel com transmisso eltrica.

Registrador de nvel no painel,

com recepo eltrica e instrumento

transmissor externo.

1.6 - TELEMETRIA

Chamamos de Telemetria a tcnica de transportar medies obtidas no processo

distncia, em funo de um instrumento transmissor.

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A transmisso distncia dos valores medidos est to intimamente relacionada

com os processos contnuos, que a necessidade e as vantagens da aplicao da

telemetria e do processamento contnuo se entrelaam.

Um dos fatores que se destacam na utilizao da telemetria a possibilidade de

centralizar instrumentos e controles de um determinado processo em painis de controle

ou sala de controle.

Teremos, a partir daqui, inmeras vantagens, as quais no so difceis de imaginar:

a) Os instrumentos agrupados podem ser consultados mais facilmente e

rapidamente, possibilitando operao uma viso conjunta do desempenho da unidade.

b) Podemos reduzir o nmero de operadores com simultneo aumento da

eficincia do trabalho.

c) Cresce consideravelmente a utilidade e a eficincia dos instrumentos face s

possibilidades de pronta consulta, manuteno e inspeo, em situao mais acessvel,

mais protegida e mais confortvel.

TRANSMISSORES

Os transmissores so instrumentos que medem uma varivel do processo e a

transmitem, distncia, a um instrumento receptor, indicador, registrador, controlador ou

a uma combinao destas.

Existem vrios tipos de sinais de transmisso: pneumticos, eltricos, hidrulicos e

eletrnicos.

Transmisso Pneumtica

Em geral, os transmissores pneumticos geram um sinal pneumtico varivel,

linear, de 3 a 15 psi (libras fora por polegada ao quadrado) para uma faixa de medidas

de 0 a 100% da varivel. Esta faixa de transmisso foi adotada pela SAMA (Scientific

Apparatur Makers Association), Associao de

Fabricantes de Instrumentos adotada pela maioria

dos fabricantes de transmissores e controladores dos

Estados Unidos. Podemos, entretanto, encontrar

transmissores com outras faixas de sinais de

transmisso. Por exemplo: de 20 a 100 kPa.

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Nos pases que utilizam o sistema mtrico decimal, utilizam-se as faixas de 0,2 a 1

kgf/cm2 que equivalem aproximadamente de 3 a 15 psi.

O alcance do sinal no sistema mtrico aproximadamente 5% menor que o sinal

de 3 a 15 psi, sendo este um dos motivos pelos quais adotamos que devemos calibrar os

instrumentos de uma malha (transmissor, controlador, elemento final de controle, etc.),

todos utilizando uma mesma norma.

Note tambm que o valor mnimo do sinal pneumtico tambm no zero, e sim, 3

psi ou 0,2 kgf/cm2; deste modo, conseguimos calibrar corretamente o instrumento,

comprovando sua correta calibrao e detectando vazamentos de ar nas linhas de

transmisso.

Tambm podemos ver que se

tivssemos um transmissor pneumtico de

temperatura de range de 0 a 2000C e o mesmo

tivesse com o bulbo a 0 0C e com um sinal de

sada de 1 psi, o mesmo estaria descalibrado.

Se o valor mnimo de sada fosse 0 psi,

no seria possvel fazermos esta comparao

rapidamente e, para que pudssemos detect-

lo, teramos de esperar um aumento de

temperatura para que tivssemos um sinal de sada, o qual seria incorreto.

Vantagem

A grande e nica vantagem em seu utilizar os instrumentos pneumticos est no

fato de se poder oper-los com segurana em reas onde existe risco de exploso

(centrais de gs, por exemplo).

Desvantagens

a) Necessita de tubulao de ar comprimido (ou outro gs) para seu suprimento e

funcionamento.

b) Necessita de equipamentos auxiliares tais como compressor, filtro,

desumidificador, etc

..., para fornecer aos instrumentos ar seco, e sem partculas slidas.

c) Devido ao atraso que ocorre na transmisso do sinal, este no pode ser enviado

longa distncia, sem uso de reforadores. Normalmente a transmisso limitada a

aproximadamente 100 m.

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d) Vazamentos ao longo da linha de transmisso ou mesmo nos instrumentos so

difceis

de serem detectados.

e) No permite conexo direta aos computadores.

Transmisso Eletrnica

Os transmissores eletrnicos geram vrios tipos de sinais: 4 a 20 mA, 0 a 20 mA, 1

a 5V, 1 a 10V, sendo estes os mais utilizados. Temos estas discrepncias nos sinais de

sada entre diferentes fabricantes devido a estes instrumentos estarem preparados para

uma fcil mudana do seu sinal de sada.

A relao de 4 a 20 mA, 1 a 5 V est na mesma relao de um sinal de 3 a 15 psi

de um sinal pneumtico.

O zero vivo utilizado quando adotamos o valor mnimo de 4 mA, oferece a

vantagem tambm de podermos detectar uma avaria (rompimento dos fios), que

provocar a queda do sinal, quando o mesmo estiver em seu valor mnimo. Vantagens

a) Permite transmisso para longas distncias sem perdas.

b) A alimentao pode ser feita pelos prprios fios que conduzem o sinal de

transmisso.

c) Permite fcil conexo aos computadores.

d) Fcil instalao.

e) Permite de forma mais fcil realizao de operaes matemticas.

f ) Permite que o mesmo sinal (4~20mA) seja lido por mais de um instrumento,

ligando em srie os instrumentos. Porm, existe um limite quanto soma das resistncias

internas destes instrumentos, que no deve ultrapassar o valor estipulado pelo fabricante

do transmissor.

Desvantagens

a) Necessita de tcnico especializado para sua instalao e manuteno.

b) Exige utilizao de instrumentos e cuidados especiais em instalaes

localizadas em reas de riscos.

c) Exige cuidados especiais na escolha do encaminhamento de cabos ou fios de

sinais.

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d) Os cabos de sinal devem ser protegidos contra rudos

eltricos.

1.6.1- PROTOCOLO HART

O protocolo HART (Highway Adress Remote Transducer) um

sistema que combina o padro 4 a 20 mA com a comunicao digital.

um sistema a dois fios com taxa de comunicao de 1200 bits/s (BPS) e modulao

FSK (Frequency Shift Keying). O Hart baseado no sistema mestre escravo, permitindo a

existncia de dois mestres na rede simultaneamente.

As vantagens do protocolo Hart so as seguintes:

Usa o mesmo par de cabos para o 4 a 20 mA e para a comunicao digital.

Usa o mesmo tipo de cabo usado na instrumentao analgica.

Disponibilidade de equipamentos de vrios fabricantes.

As desvantagens so que existe uma limitao quanto velocidade de transmisso

das informaes. O protocolo HART permite a comunicao digital bi-direcional entre instrumentos inteligentes sem causar distrbios ao sinal analgico

de 4 a 20 mA. Ambos os sinais analgicos(4 a 20 mA) e digital(HART) podem ser transmitidos simultaneamente sobre o mesmo fio.

A varivel primria e o sinal de controle so transportados pelo sinal de 4 a 20 mA, enquanto que medies adicionais, parmetros do

processo, configurao do equipamento, calibrao e informaes de diagnstico so acessadas pelo protocolo HART.

A tecnologia HART

O protocolo HART faz uso do padro Bell 202 Frequency Shift Keying (FSK) para

superpor o sinal de comunicao digital de baixa intensidade sobre o sinal de 4 a 20 mA.

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O nvel lgico 1 representado por uma freqncia de 1200Hz e o nvel lgico 0

representado por uma freqncia de 2200 Hz como indicado abaixo.

Hart um protocolo principalmente mestre-escravo que significa que o

equipamento de campo (transmissor) fala somente quando questionado pelo mestre.

Dois mestres (primrio e secundrio) podem se comunicar com equipamento de campo

numa rede HART. Mestre secundrios como Handheld (configurador porttil) podem ser

conectados quase em qualquer lugar da rede de comunicao sem atrapalhar o mestre

primrio. O mestre primrio geralmente um CLP, um DCS (digital control system) ou um

PC.

possvel usar cabos com comprimento maior de 3000 metros( para par de cabos

tranados com shield) e 1500 metros para cabos com mltiplos pares com um shied

comum. Cabos sem shield podem ser usados para pequenas distncias. Barreiras de

segurana intrnseca e isoladores com passagem par sinais HART podem ser usados em

reas perigosas.

Para acessar dados e alterar parmetros dos equipamentos (que podem ser

transmissores, posicionadores, analisadores, etc..) que tenham o protocolo HART, utiliza-

se comunicadores que devem ser ligados em paralelo com os cabos de alimentao do

Instrumentao Bsica


20

equipamento ou em ponto de conexo especfico que disponibilizado na caixa de

ligao. Lembrando que o loop deve ter no mnimo uma resistncia de 250 ohms presente

entre o comunicador e a fonte de alimentao.

Exemplo de ligao de comunicador da Yokogawa.

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CAPTULO 2 - PRESSO

OBJETIVO

Apresentar os principais conceitos e termos tcnicos associados

medio de presso

Descrever o funcionamento de dispositivo de controle e medio de

presso

Comentar os principais itens de normas relacionadas a dispositivos de

medio de presso

Conhecer os dispositivos de segurana utilizados para proteger

pessoas e instalaes contra sobrepresses.

2.1 - Conceitos Fundamentais

Medio de presso dos mais importante padro de medida, pois as

medidas de vazo, nvel, etc. podem ser feitas utilizando-se esse princpio.

Presso definida como uma fora atuando em uma unidade de rea.

AFP onde P = Presso

F = Fora

A = rea

Instrumentao Bsica


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Presso atmosfrica

Presso atmosfrica a presso que o ar da atmosfera exerce sobre a superfcie do planeta. Essa presso pode mudar de acordo com a variao de altitude, ou seja, quanto maior a altitude menor a presso e, consequentemente, quanto menor a altitude maior a presso exercida pelo ar na superfcie terrestre.

Como podemos medir a presso atmosfrica? Em 1643, o matemtico e fsico italiano Evangelista Torricelli conseguiu determinar a medida da presso atmosfrica ao nvel do mar. Primeiramente ele encheu um tubo de aproximadamente um metro de comprimento com mercrio, e logo em seguida mergulhou o tubo em um recipiente tambm com mercrio como mostra a figura abaixo, logo aps ele notou que o mercrio descia um pouco, se estabilizando aproximadamente a 76 cm acima da superfcie.

Torricelli interpretou essa experincia dizendo que o que mantinha a coluna de mercrio nesta altura era a presso atmosfrica. A coluna de 76 cm s obtida no nvel do mar, pois quando a altitude varia a presso atmosfrica tambm varia como citado anteriormente. Com essa experincia defini-se que ao nvel do mar 1 atm (uma atmosfera) a presso equivalente a exercida por uma coluna de 76cm de mercrio, onde g = 9,8 m/s, portanto:

1 atm = 76 cmHg = 760 mmHg = 1,01.105 P

a fora exercida pela atmosfera na superfcie terrestre. Esta fora

equivale ao peso dos gases que esto presentes no ar e que compem a atmosfera.

Instrumentao Bsica


23

A presso atmosfrica pode variar de um lugar para o outro, em funo da

altitude e das condies meteorolgicas (como a umidade e a densidade do ar). Ao nvel

do mar esta presso aproximadamente de 760 mmHg, ou 1 atm. Quanto mais alto o

local, mais rarefeito o ar e, portanto, menor a presso atmosfrica. O instrumento que

mede a presso atmosfrica o barmetro.

PRESSO RELATIVA

determinada tomando-se como referncia a presso atmosfrica local.

Para medi-la, usam-se instrumentos denominados manmetros; por essa razo, a

presso relativa tambm chamada de presso manomtrica.

A maioria dos manmetros calibrada em zero para a presso atmosfrica

local. Assim, a leitura do manmetro pode ser positiva (quando indica o valor da presso

acima da presso atmosfrica local) ou negativa (quando se tem um vcuo).

Quando se fala em presso de uma tubulao de gs, refere-se presso

relativa ou manomtrica.

PRESSO ABSOLUTA

a soma da presso relativa e atmosfrica. No vcuo absoluto, a presso

absoluta zero e, a partir da, ser sempre positiva.

Importante: Ao se exprimir um valor de presso, deve-se

determinar se a presso relativa ou absoluta.

Exemplo :

3 Kgf/cm2 ABS Presso Absoluta

4 Kgf/cm2 Presso Relativa

O fato de se omitir esta informao na indstria significa que a maior parte dos

instrumentos mede presso relativa.

PRESSO NEGATIVA OU VCUO

Instrumentao Bsica


24

quando um sistema tem presso relativa menor que a presso

atmosfrica.

DIAGRAMA COMPARATIVO

PRESSO DIFERENCIAL

a diferena entre 2 presses, sendo representada pelo smbolo P (delta

P). Essa diferena de presso normalmente utilizada para medir vazo, nvel, presso,

etc.

PRESSO ESTTICA o peso exercido por um lquido em repouso ou que esteja fluindo

perpendicularmente a tomada de impulso, por unidade de rea exercida.

PRESSO DINMICA OU CINTICA

Instrumentao Bsica


25

a presso exercida por um fludo em movimento. medida fazendo a tomada de impulso de tal forma que recebe o impacto do fluxo

o Mtodos e dispositivos para medio de presso e Sistema de selagem 2.2 - Medio de Presso UNIDADES DE PRESSO

As unidades de presso mais usadas so:

quilograma-fora por centmetro quadrado (kgf/cm2)

atmosfera (atm)

libras por polegada quadrada (psi)

polegada de coluna de gua (ca)

milmetro de coluna de gua (mm H2O ou mm ca)

bar

Pascal (Pa)

Como existem muitas unidades de Presso, necessrio saber a

correspondncia entre elas, pois nem sempre na indstria temos instrumentos padres

com todas as unidades e para isto necessrio saber fazer a converso.

A tabela a seguir apresenta as converses entre vrias unidades de

presso:

Instrumentao Bsica


26

Converter Para as unidades abaixo, multiplique por

de

kgf/cm2 atm psi ca kPa mm ca bar

kgf/cm2 1 0,9678 14,223 394,70 98,0665 9996,59 0,9806

atm 1,0332 1 14,696 406,78 101,325 10328,75 1,0133

psi 0,0703 0,0680 1 27,68 6,8948 702,83 0,0689

ca 0,0025 0,0024 0,036 1 0,2491 25,39 0,0025

kPa 0,0102 0,0099 0,145 4,02 1 101,94 0,0100

mm ca 0,0001 0,0001 0,0014 0,04 0,0098 1 0,0001

Bar 1,0797 0,9869 14,503 402,46 100,000 10193,68 1

Exemplo:

10 psi = ______?______ kgf/cm2

De acordo com a tabela 1 psi = 0,0703 kgf/cm2

10 x 0,0703 = 0,703 kgf/cm2

2.2.1-Dispositivos de Medio de Presso

O instrumento mais simples para se medir presso o manmetro, que

pode ter vrios elementos sensveis e que podem ser utilizados tambm por

transmissores e controladores. Vamos ento ao estudo de alguns tipos de elementos

sensveis.

Tubo de Bourdon

O princpio de funcionamento de um dispositivo de medio baseado neste

elemento sensvel bastante simples e idntico a um brinquedo muito conhecido: a

lngua de sogra, que se v na figura abaixo. Quando soprada, a lngua de sogra se

enche de ar e se desenrola, por causa da presso exercida pelo ar. No caso do

Instrumentao Bsica


27

manmetro, esse desenrolar gera um movimento que transmitido ao ponteiro, que vai

indicar a medida de presso.

Lngua de sogra

Quanto forma, o tubo de Bourdon pode se apresentar nas seguintes formas: tipo

C, espiral e helicoidal.

a) Tipo C b) Tipo Espiral C) Tipo Helicoidal

Instrumentao Bsica


28

Detalhes de um manmetro tipo bourdon C

Manmetros anti-vibrante com Glicerina

Manmetro com sensor tipo Bourdon construdo em caixa

de lato forjado com anel de encaixe externo, com recheio de

glicerina (lquido anti-vibrante).

So aplicveis em instalaes onde haja excessiva vibrao

mecnica e pulsao em medies associadas com cargas

dinmicas envolvendo rpidas alteraes

da linha.

Em manmetros scos estas condies levam a uma acentuada reduo de vida e

deteriorao do movimento de engrenagens. O enchimento com lquido garante a

preciso do instrumento, facilidade de leitura pela minimizao de oscilaes das partes.

Opera com gases e lquidos no agressivos s ligas de lato, e, que no sejam viscosos

ou cristalizveis.

Instrumentao Bsica


29

Manmetro com ponteiro de arraste

Os manmetros com ponteiro de arraste so aplicveis em

equipamentos onde haja variaes rpidas da presso que

impossibilitam o operador observar qual a presso mxima atingida.

Nestes casos o ponteiro de arraste torna-se indispensvel.

O ponteiro arrastado para cima pelo ponteiro indicador, permanecendo no ponto

mximo mesmo quando o ponteiro indicador retorna a posio mais baixa, por esta razo

denominado ponteiro de arraste para registro de mxima presso.

Manmetro petroqumico com caixa de

Fenol

Manmetro com sensor tipo Bourdon,

construdo em caixa de Fenol tipo torre, frente

aberta e internos em ao inoxidvel. Suas

principais aplicaes so em indstrias

qumicas, petroqumicas, farmacuticas, papel e celulose, usinas de acar e lcool e

equipamentos industriais que exigem preciso e durabilidade.

Sua caixa com anel em polipropileno roscado, oferece perfeita vedao s

intempries, impactos ou agresso qumica do ambiente. Este modelo possibilita a

instalao de contato eltrico ou enchimento de glicerina (G), silicone (S) ou outro lquido.

Manmetro de teste Padro

Manmetro padro, sistema

Bourdon, construdo em caixa de

ao carbono pintado em epoxi preto,

internos em ao inox AISI-304, para

teste, calibrao e aferio de

instrumentos de presso com

Instrumentao Bsica


30

aplicao em laboratrios de instrumentao, no campo ou em linha de produo

industrial, onde estreita preciso e alta legibilidade so exigidas. O mostrador, com escala

em arco de 270o e subdivises que permitem perfeita interpolao na leitura

complementada por uma faixa espelhada ao seu redor, refletindo a extremidade do

ponteiro, minimizando a possibilidade de erros por paralaxe. Preciso: 0,25% do fim de

escala

Manmetro com selo diafragma

Em processos industriais que manipulam fluidos corrosivos,

viscosos, txicos, sujeitos alta temperatura e/ou radioativos, a

medio de presso com manmetro tipo elstico se torna

impraticvel pois o Bourdon no adequado para essa aplicao,

seja em funo dos efeitos da deformao proveniente da

temperatura, seja pela dificuldade de escoamento de fluidos

viscosos ou seja pelo ataque qumico de fluidos corrosivos. Nesse

caso, a soluo recorrer a utilizao de algum tipo de isolao para

impedir o contato direto do fluido do processo com o Bourdon.

Existem basicamente dois tipos de isolao, (que tecnicamente

chamado de selagem), utilizada. Um com selagem lquida, utilizando um fluido lquido

inerte em contato com o Bourdon e que no se mistura com o fluido do processo. Nesse

caso usado um pote de selagem. Outro, tambm com selagem lquida porm

utilizando um diafragma como selo. O fluido de selagem mais utilizado nesse caso

a

glicerina, por ser inerte a quase todos os fluidos.

Instrumentao Bsica


31

Manmetro com selo sanitrio

Manmetro em inox, acoplado com mini selo tipo sanitrio

para desmontagem e limpeza no prprio local, sem afetar a

selagem do manmetro. Suas aplicaes principais so nas

indstrias alimentcias, petroqumicas, papel e celulose, usinas e

principalmente em processos de pintura.

Manmetro com Contato eltrico

Manmetro com contato eltrico so utilizados para

medir e controlar presses. O contato eltrico liga ou desliga

um circuito eltrico na presso ajustada ou com contato

eltrico duplo fazendo a funo de pressostato.

Os contatos eltricos de encosto ou magnticos agem

como informativos, proporcionando ALERTA quando a presso

ou temperatura atinge limites mximo ou mnimo pr-

determinados.

2.3 - NBR 14105- Manmetros como Sensor de Elemento

OBJETIVO: Estabelece os critrios para a fabricao e uso de manmetros,

vacumetros e manovacumetros com sensor de elemento elstico para indicao de

presso e/ou vcuo para uso industrial, no que concerne aos aspectos de :

Classificao em classes de exatido e faixas de presso

Requisitos das condies a serem aplicadas na fabricao dos instrumentos

Padronizao de dimetros nominais, do contedo mnimo de dimenses da

conexo de presso e das graduaes das escalas

Mtodo de calibrao para verificao das caractersticas metrolgicas

Mtodo de ensaio

Condies mnimas para a utilizao dos indicadores, visando garantir

durabilidade e segurana

Instrumentao Bsica


32

Calibrao:

Manmetro de coluna lquida: Padro de calibrao empregado para

manmetros de baixas presses, onde a medida de presso funo do peso especfico

e da altura do lquido da coluna. Ele geralmente vlido para uma faixa nominal de

100kPa at +100kPa

Balana de presso ou balana de peso morto : Padro de calibrao direta de manmetros.

Recomenda seu uso para manmetros de classes

superiores de exatido. O princpio desta baseia-se no equilbrio entre

a fora proveniente da presso do fluido e o peso das massas calibradas. Serve para

todas as faixas nominais de presso.

Manmetro padro: O manmetro padro(A4 A1) o instrumento de calibrao

mais freqentemente usado. Ele montado em uma bomba comparadora hidrulica ou

pneumtica e serve como padro para o manmetro submetido a calibrao.

Mtodos de calibrao :

A temperatura de (20 2)C considerada adequada. Deve-se evitar oscilaes

de temperatura.

O nmero de ciclos de calibrao deve ser no mnimo 2.

Aplicar a presso mxima da faixa. Aps esta aplicao, liberar a

mesma,deixando o instrumento em repouso para acomodao do elemento elstico.

Iniciar a aplicao crescente de presso desde o incio da faixa at a indicao

mxima da faixa de indicao.

Anotar as indicaes dos valores correspondentes aos pontos selecionados

Em seguida, liberar a presso, anotando as indicaes a partir da mxima, agora

de forma decrescente.

O manmetro a ser calibrado pode ser levemente batido antes de cada leitura, de

modo a minimizar os erros de atrito.

MANMETROS COM MEMBRANA OU DIAFRAGMA

Instrumentao Bsica


33

constitudo por um disco de material elstico (metlico ou no), fixo pela borda. Uma

haste fixa ao centro do disco est ligada a um mecanismo de indicao.

Quando uma presso aplicada, a membrana se desloca e esse deslocamento

proporcional presso aplicada.

O diafragma geralmente ondulado ou corrugado para aumentar sua rea efetiva.

FOLE

O fole tambm muito empregado na medio de presso. Ele basicamente um

cilindro metlico, corrugado ou sanfonado.

Quando uma presso aplicada no interior do fole, provoca sua distenso, e como

ela tem que vencer a flexibilidade do material e a fora de oposio da mola, o

deslocamento proporcional presso aplicada parte interna.

Coluna de lquido

Instrumentao Bsica


34

Consiste, basicamente, num tubo de vidro, contendo certa quantidade de lquido,

fixado a uma base com uma escala graduada.

As colunas podem ser basicamente de trs tipos: coluna reta vertical, reta inclinada

e em forma de U.

Os lquidos mais utilizados nas colunas so: gua (normalmente com um corante )

e mercrio.

Quando se aplica uma presso na coluna o lquido deslocado, sendo que este

deslocamento proporcional a presso aplicada.

Manmetro de tubo em U

Quando o manmetro est separado da linha de gs, os dois lados do manmetro esto

com o nvel de gua no zero da escala. Isso acontece porque os dois lados do manmetro esto

sujeitos presso atmosfrica ambiente. Com um lado do manmetro ligado tubulao de

distribuio de gs (para medir a presso do gs) e o outro lado ainda sujeito presso

atmosfrica local, a coluna de gua ser forada para baixo no lado pressurizado e elevada no

lado sob ao da atmosfera. A presso do gs na tubulao medida pelo deslocamento total da

coluna de gua e seu valor dado em milmetros de coluna de gua (mm ca ou mmH2O).

O deslocamento total da coluna de gua (DT) dado pela soma da elevao (E) no

lado atmosfrico e do abaixamento (A) no lado pressurizado. O abaixamento (A) no lado

pressurizado igual elevao (E) no lado atmosfrico. Por isso, o deslocamento total

(DT) pode ser medido multiplicando-se o abaixamento (A) ou a elevao (E) por 2.

Instrumentao Bsica


35

2.4 - Transmissores de Presso

Os transmissores de presso foram projetados para aplicaes industriais e

comerciais que exigem medies precisas em gases e lquidos de vrias espcies.

Construdos a partir de uma pastilha cermica de alta estabilidade mecnica e grande

resistncia a temperaturas extremas, a escolha ideal para sistemas de refrigerao,

vapor e compressores.

TIPO CAPACITIVO

A principal caracterstica dos sensores capacitivos a completa eliminao

dos sistemas de alavancas na transferncia da fora/deslocamento entre o processo e o

sensor.

Este tipo de sensor resume-se na deformao, diretamente pelo processo de

uma das armaduras do capacitor. Tal deformao altera o valor da capacitncia total que

medida por um circuito eletrnico.

Esta montagem, se por um lado, elimina os problemas mecnicos das partes

mveis, expe a clula capacitiva s rudes condies do processo, principalmente a

temperatura do processo. Este inconveniente pode ser superado atravs de circuitos

sensveis temperatura montados juntos ao sensor.

Outra caracterstica inerente a montagem, a falta de linearidade entre a

capacitncia e a distncia das armaduras devido deformao no linear, sendo

necessrio portanto, uma compensao (linearizao) a cargo do circuito eletrnico.

Instrumentao Bsica


36

O sensor formado pelos seguintes componentes :

Armaduras fixas metalizadas sobre um isolante de vidro fundido

Dieltrico formado pelo leo de enchimento (silicone ou fluorube)

Armadura mvel (Diafragma sensor)

Uma diferena de presso entre as cmaras de alta (High) e de baixa (Low) produz uma

fora no diafragma isolador que transmitida pelo lquido de enchimento.

A fora atinge a armadura flexvel (diafragma sensor) provocando sua deformao,

alterando portanto, o valor das capacitncias formadas pelas armaduras fixas e a armadura mvel.

Esta alterao medida pelo circuito eletrnico que gera um sinal proporcional variao de

presso aplicada cmara da cpsula de presso diferencial

Tip Fita Extensiomtrica (Strain Gauge

Instrumentao Bsica


37

Baseia-se no principio de variao da resistncia de um fio. Mudando-se as suas dimenses.

Tip

o Piezoeltrico.

Os elementos piezoeltricos so cristais, como o quartzo que geram uma tenso

quando sofrem uma deformao fsica, por ao de uma presso. So elementos

pequenos e de construo robusta. Seu sinal de resposta linear com a variao da

presso, so capazes de fornecer sinais de altssimas freqncias de milhes de ciclos

por segundos.

Pressostato

um instrumento de medio de presso

utilizado como componente do sistema de proteo

Instrumentao Bsica


38

de equipamento ou processos industriais. Sua funo bsica de proteger a integridade

de equipamentos contra sobrepresso ou subpresso aplicada aos mesmos durante o

seu funcionamento.

constitudo em geral por um sensor, um mecanismo de ajuste de set-point e uma

chave de duas posies (aberto ou fechado).

Como elemento sensor, pode-se utilizar qualquer um dos tipos j estudado, sendo

o mais

utilizado nas diversas aplicaes o diafragma.

Como mecanismo de ajuste de set-point utiliza-se na maioria das aplicaes uma

mola com faixa de ajuste selecionada conforme presso de trabalho e ajuste, e em

oposio presso aplicada.

O mecanismo de mudana de estado mais utilizado o micro interruptor, podendo

ser utilizado tambm ampola de vidro com mercrio fechando ou abrindo o contato que

pode ser do tipo normal aberto ou normal fechado.

Tipos de Pressostatos

a) Diferencial fixo ou ajustvel

Quanto ao intervalo entre atuao e desarme os pressostato podem ser fornecidos

com diferencial fixo e diferencial ajustvel.

O tipo fixo s oferece um ponto de ajuste, o de set-point, sendo o intervalo entre o

ponto de atuao e desarme fixo.

O tipo ajustvel permite ajuste de set-point e tambm alterao do intervalo entre o

ponto de atuao e desarme do pressostato.

b) Contato SPDT e DPDT

Quanto ao tipo de contato disponvel no microinterruptor pode-se selecionar o do

tipo SPDT que composto basicamente por um terminal comum, um contato normal

aberto (NA) e um contato normal fechado (NF), ou selecionar o tipo DPDT que

composto de duplo contato, ou seja, dois comuns, dois NA e dos NF sendo um reserva do

outro.

Instrumentao Bsica


39

Vlvulas de segurana e alvio

As vlvulas de Segurana e Alvio foram projetadas

para proteger automaticamente equipamentos e instalaes

contra sobrepresses. Para assegurar confiabilidade

em seu processo de fabricao, obedecem

rigorosamente normas tcnicas a que esto subordinadas.

Vasta gama de aplicaes em:

Ar, gases, vapor d'gua e lquidos.

Cuidadosamente testadas;

robustez;

Vlvula de Alvio:

um dispositivo automtico de alvio de presso, acionado pela presso

esttica montante da vlvula, cuja abertura proporcional ao aumento de

presso, acima da presso de abertura. usada principalmente em aplicaes

com fluidos no estado lquido.

Vlvula de Alvio e Segurana:

um dispositivo automtico de alvio de presso, adequado para atuar tanto como

uma vlvula de segurana como de alvio, dependendo da aplicao.

Quando ocorrer um surto de sobrepresso interna no tanque, que ultrapasse a

presso de calibrao da vlvula, esta ir atuar imediatamente aliviando a sobrepresso

interna excedente, preservando assim a integridade fsica do tanque e dos equipamentos

a ele ligados. Aps o alvio da presso, a vlvula retorna posio original

automaticamente. Vlvulas equipadas com ou sem contatos eltricos, possuem um pino

sinalizador situado no centro das mesmas, que ficar exposto aps sua atuao,

acionando os contatos (se houver), permanecendo assim at o seu rearme manual.

Instrumentao Bsica


40

Instrumentao Bsica


41

Disco de ruptura

um dispositivo de segurana que protegem vasos de um presso excessiva.

O disco alivia a sobrepresso por meio da abertura de suas linhas vincadas ao

longo de seu permetro e dobra-se em um piv no alojamento de entrada.

Este disco alivia a sobrepresso atravs da reverso e abertura ao longo de suas

linhas vincadas, fazendo com que o disco se divida na forma de quatro ptalas.

Instrumentao Bsica


42

2.6 - Instrumentos Conversores de Sinais

Os conversores tm como funo bsica modificar a natureza ou amplitude de um

sinal para permitir a interligao de instrumento que trabalham com sinais diferentes.

Existem diversas situaes para justificar sua aplicao, dentre elas as converses

de sinais de termopares para corrente ou tenso padro de transmisso ( 4 a 20 mA e 1 a

5 VDC respectivamente), as converses eletropneumticas, e etc... Todas as converses

so de iguais importncia, entretanto como as mais comuns so as que permitem a

comunicao entre sinais eltricos e pneumticos, abordaremos aqui este tipo.

Conversores eletro-pneumticos e pneumticos-eltricos

Esses conversores, tambm conhecidos como I/P e P/I, tem como funo

interfacear a instrumentao pneumtica com a eltrica, bem como permitir a utilizao de

atuadores pneumticos na instrumentao eletrnica analgica ou digital.

Conversores eletro-pneumticos (I/P)

Este instrumento recebe um sinal de 4 a 20 mA DC que aplicado a uma unidade

magntica (bobina) criando um campo magntico proporcional a intensidade de corrente

que a excitou. Esse campo proporciona deflexo em uma barra fletora que atua como

anteparo em relao a um bico de passagem de ar para exausto. A aproximao desta

barra, conhecida como palheta, ao bico cria uma contra-presso que amplificada

atravs de uma unidade denominada rel piloto para um sinal pneumtico proporcional

entrada. A presso de sada realimentada atravs do fole para permitir o equilbrio do

sistema.

Instrumentao Bsica


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Estes instrumentos necessitam basicamente de ajuste de zero, obtido pela variao de carga

de uma mola, e ajuste de largura de faixa (span) conseguido mudando a relao do momento de

fora. Como exemplo, temos o esquemtico de um conversor na figura a seguir.

Posicionador inteligente de vlvula

Instrumentao Bsica


44

O posicionador inteligente pode ser usado para vlvulas de

controle linear de ao simples (retorno por mola) ou ao dupla, como

por exemplo: globo, gaveta, diafragma, etc. vlvulas de controle rotativa

como: esfera, borboleta, ou plugado com atuadores pneumticos como:

diafragma, pisto etc.

baseado no bico-palheta, consagrado pelo uso no campo e no

sensor de posio por efeito Hall, sem contato fsico, que fornece alto

desempenho e operao segura. Permite a escolha de vrios tipos de

curva de caracterizao, possui uma interface simples entre o campo e a sala de controle

e muitas caractersticas interessantes, que consideravelmente reduzem o custo de

instalao, operao e manuteno.

O posicionador inteligente, alm das funes usuais oferecidas por outros

posicionadores, oferece as seguintes funes:

Tabela Em adio as funes usuais,como: linear, igual porcentagem

e abertura rpida

(hiperblica), o sinal de setpoint da vlvula pode ser linearizado pelo usurio

de acordo com uma tabela de 16 pontos. Isso permite fazer a curva de caracterizao

parecer uma combinao de linear e igual porcentagem, etc.

Ajuste Local Permite o ajuste do curso, da curva de caracterizao, da sintonia,

do modo de operao, da indicao, do setpoint e dos parmetros PI;

Senha - Possui trs nveis para funes diferentes; Contador de Operaes - Mostra o nmero de mudanas em cada funo; Auto Ajuste - Calibrao automtica do curso da vlvula; Diagnstico - Monitora permanentemente a condio da vlvula para manuteno

preventiva.

Descrio Funcional do Transdutor As partes principais do mdulo de sada so: piloto, servo, sensor de efeito Hall e circuito de

controle de sada.

O circuito de controle recebe um sinal de setpoint digital da CPU e um sinal de

realimentao proveniente do sensor de efeito HALL.

Instrumentao Bsica


45

A parte pneumtica baseada numa tecnologia, que descrita no item bico

palheta e vlvula carretel.

Um disco piezoeltrico usado como palheta no estgio piloto. A palheta

defletida quando nela aplicada uma tenso pelo circuito de controle. O pequeno fluxo de

ar que circula pelo bico obstrudo, causando uma alterao na presso da cmara

piloto, que chamada presso piloto.

A presso piloto muito baixa e no tem capacidade de vazo e, por isso, deve ser

amplificada na seo servo. A seo servo tem um diafragma na cmara piloto, e outro

diafragma menor na cmara do carretel. A presso piloto aplica uma fora no diafragma

da cmara piloto, que no estado de equilbrio ser igual fora que a vlvula carretel

aplica no diafragma menor na cmara do carretel.

Assim sendo, quando tem-se uma alterao de posio via posicionador, a presso

piloto aumenta ou diminui como explicado no estgio do piloto. Essa mudana na presso

Instrumentao Bsica


46

piloto fora a vlvula para cima ou para baixo, alterando a presso da sada 1 e da sada

2, at um novo equilbrio ser alcanado, o que resulta numa nova posio da vlvula.

Descrio Funcional do Circuito

Para entender o funcionamento eletrnico do transdutor refira-se ao diagrama de

bloco (Figura abaixo). A funo de cada bloco descrita a seguir.

A/D Recebe o sinal de 4-20 mA e converte-o no formato digital para a CPU. D/A Recebe o sinal da CPU e converte-o para uma tenso analgica proporcional

posio desejada, usada pelo controle.

Controle Controla a posio da vlvula de acordo com os sinais recebidos da CPU

e o feedback do sensor de efeito HALL.

Sensor de Efeito HALL Mede a posio atual da vlvula, faz a realimentao para

o controle e informa-a para a CPU.

Sensor de Temperatura Mede a temperatura do circuito do transdutor. Isolao Sua funo isolar o sinal de 4-20 mA do sinal piezoeltrico. EEPROM Memria no-voltil que guarda os dados de configurao do

posicionador como BACKUP, no caso de troca da placa principal do mesmo.

Unidade Central de Processamento (CPU), RAM, PROM e EEPROM A unidade

central de processamento (CPU) a parte inteligente do posicionador, responsvel pelo

gerenciamento, operao, controle e o auto-diagnstico e a comunicao. O programa

armazenado na PROM. Para armazenamento temporrio de dados, a CPU tem

uma RAM interna. A CPU possui uma memria interna no voltil (EEPROM) onde dados

de configurao so armazenados. Exemplos de tais dados so: calibrao e

configurao da vlvula.

Modem HART A funo deste sistema tornar possvel a troca de informaes

entre o programador e o posicionador, atravs de comunicao digital utilizando o

protocolo HART.

Sendo assim, o posicionador demodula da linha de corrente a informao digital

transmitida pelo programador e, aps process-la, modula na linha a resposta a ser

enviada. O 1 representa 1200Hz e 0 representa 2200Hz, como especifica o padro.

O sinal de freqncia simtrico e no afeta o nvel DC da corrente de entrada de

4-20mA.

Instrumentao Bsica


47

Fonte de Alimentao Para alimentar o circuito do posicionador, utiliza-se uma

fonte de corrente de 4-20 mA ou atravs da linha de transmisso do sinal (sistema a dois

fios). Ela necessita de no mnimo 3,8 mA para funcionar corretamente.

Controlador do Indicador Recebe dados da CPU e controla o indicador de cristal

lquido (LCD). Ajuste Local So duas chaves que so ativadas magneticamente, sem nenhum

contato externo eltrico ou mecnico, atravs de uma chave de fenda de cabo imantado.

Bico Palheta com Piezo A unidade bico-palheta converte o movimento do disco

piezoeltrico num sinal pneumtico de presso de controle na cmara piloto.

Restrio A restrio e o bico formam um circuito divisor de presso. O ar

fornecido para o bico atravs de uma restrio.

Carretel O carretel assegura rpido posicionamento da vlvula com a ampliao do

fluxo de ar.

2.7 - Resumo

Presso definida como uma fora atuando em uma unidade de rea.

As unidades de presso mais usadas so:

quilograma-fora por centmetro quadrado (kgf/cm2)

atmosfera (atm)

libras por polegada quadrada (psi)

polegada de coluna de gua (ca)

milmetro de coluna de gua (mm H2O ou mm ca)

bar e Pascal (Pa

O instrumento mais simples para se medir presso o manmetro ,

sendo regulamentado seu uso e fabricao pela norma NBR 14105- Manmetros

Como Sensor De Elemento , que tem como objetivo estabelecer os critrios para a

fabricao e uso de manmetros, vacumetros e manovacumetros com sensor de

elemento elstico para indicao de presso e/ou vcuo para uso industrial, no que

concerne aos aspectos de classificao em classes de exatido e faixas de

presso, mtodo de calibrao para verificao das caractersticas metrolgicas e

as condies mnimas para a utilizao dos indicadores, visando garantir

durabilidade e segurana

.

Instrumentao Bsica


48

As PSVs so os principais dispositivos de segurana de vasos e

instalaes contra sobrepresses. Tambm utilizado os discos de rupturas e

pressostatos para indicao e controle.

CAPTULO 3 - TEMPERATURA

OBJETIVO:

Apresentar os principais conceitos relacionados medio e controle

de temperatura

Conhecer as principais escalas termomtricas e converso de

unidades

Conhecer os principais dispositivos e sensores utilizados na medio

de temperatura

Conhecer as normas tcnicas aplicadas a termmetros bimetlicos e

sensores de temperatura como termopares e termoresistncias.

3.1 - Introduo :

A temperatura talvez a varivel mais importante nos processos industriais, e sua

medio e controle, embora difceis, so vitais para a qualidade do produto e a

segurana, no s do equipamento, como tambm do homem. No difcil de se chegar

a esta concluso, basta verificar que todas caractersticas fsico-qumicas de qualquer

substncia altera-se de forma bem definida em funo de temperatura. Assim sendo, uma

determinada substncia pode ter suas dimenses, seu estado fsico (slido, liquido,

gasoso), sua densidade, sua condutividade, etc., alteradas pela mudana de seu estado

trmico.

Instrumentao Bsica


49

Conceito de temperatura :

Ainda que a temperatura seja uma propriedade bastante familiar, difcil

encontrar-se uma definio exata para ela. Estamos acostumados noo de

"temperatura" antes de tudo pela sensao de calor ou frio quando tocamos um

objeto. Alm disso, aprendemos logo, por experincia, que ao colocarmos um

corpo quente em contato com um corpo frio, o corpo quente se resfria e o corpo

frio se aquece. Se esses corpos permanecem em contato por um determinado

tempo, eles parecero ter o mesmo grau de aquecimento ou resfriamento.

Entretanto, sabemos que essa sensao no bastante segura. Algumas

vezes os corpos frios podem parecer quentes e os corpos de materiais

diferentes, que esto na mesma temperatura, parecem estar a temperaturas

diferentes.

Isto acontece porque a temperatura uma propriedade da matria que

est relacionada com o movimento dos tomos de uma substncia.

Normalmente estes tomos possuem uma determinada energia cintica que se

traduz na forma de vibrao ou deslocamento (para os lquidos e gases).

Quanto mais rpido o movimento das molculas mais quente se

encontra o corpo, e quanto mais lento o movimento, mais frio se apresenta o

corpo. Esta condio pode ser descrita como um potencial trmico ou como

uma energia efetiva da substncia (energia cintica).

Baseado nisto podemos definir a temperatura como sendo " A

propriedade da matria que reflete a mdia de energia cintica de um

corpo". Na prtica a temperatura representada em uma escala numrica, onde, quanto maior o seu valor, maior a energia

cintica mdia dos tomos do corpo em questo.

3.2 - Escalas de Temperatura Desde o incio da termometria, os cientistas, pesquisadores e fabricantes de termmetro

sentiam dificuldades para atribuir valores de forma padronizada temperatura por meio de

escalas reproduzveis. Essa dificuldade fez com que se buscassem pontos nos quais se pudesse

reproduzir de forma definida os valores medidos. Muitas escalas baseadas em pontos diferentes

foram desenvolvidas ao longo do tempo. Dentre elas as mais importantes foram a

FAHREINHET, a CELSIUS, a RANKINE e a KELVIN.

Instrumentao Bsica


50

A escala FAHREINHEIT , ainda, utilizada nos Estados Unidos e em

parte da Europa.

Porm, a tendncia de se usar exclusivamente nos processos

industriais de todo o mundo a escala de CELSIUS.

A escala RANKINE e a escala KELVIN que so escalas absolutas so

mais usadas nos meios cientficos sendo que atualmente usa-se quase que

exclusivamente a escala KELVIN.

Escala de CELSIUS

A escala CELSIUS definida como sendo o intervalo de temperatura

unitrio igual a 1 KELVIN, numa escala de temperatura em que o ponto 0 (zero)

coincida com 273,15 K.

A identificao de uma temperatura na escala CELSIUS feita com o

smbolo C colocado aps o nmero; exemplo 245,36C.

A escala CELSIUS tem como valor 0 (zero) o ponto de fuso do gelo e

como valor 100 o ponto de ebulio da gua sendo estes pontos tomados na

condio de presso igual a 1 atm.

uma escala relativa obtida atravs da escala KELVIN, sendo esta

relao definida pela equao :

C = K 273,15

Instrumentao Bsica


51

Escala FAHREINHEIT

A escala Fahreinheit definida como sendo o intervalo de temperatura

unitrio igual a 1 grau RANKINE , numa escala em que o ponto zero coincide

com 459,67 R. A identificao de uma, temperatura na escala FAHREINHEIT

feita com o smbolo "F" colocado aps o nmero; exemplo : 23,40 F.

A escala FAHREINHEIT tem como ponto de fuso do gelo o valor 32 e

como ponto de ebulio da gua o valor 212, sendo estes pontos tomados na

condio de presso igual a 1 atm. Esta escala tambm relativa, obtida pela

escala RANKINE, sendo esta definida pela equao a seguir.

F = R - 459,67

Escala KELVIN (Temperatura Termodinmica)

Escala Absoluta:

O fsico irlands William Thomson (lorde Kelvin) chegou concluso de

que, se a temperatura mede a agitao das molculas, ento a menor

temperatura possvel aconteceria quando as molculas estivessem em repouso

absoluto. A esse estado de repouso trmico chamamos zero absoluto.

Baseado no conceito de temperatura, ele criou a Escala Absoluta, conhecida

como Escala Kelvin.

Ele descobriu em laboratrio que, para cada grau Celsius abaixado, a

presso de um gs diminuia 1/273, portanto a presso seria zero quando ele

abaixasse 273 graus. Em um gs a presso tambm depende do movimento

das molculas, por isso a presso zero s poderia acontecer quando as

molculas estivessem em repouso absoluto. E, assim, foi estabelecido o zero

absoluto.

Seguindo o raciocnio, isto , subindo de grau em grau, Kelvin definiu o

ponto de fuso do gelo de gua em 273K e o ponto de ebulio da gua em

373K.

Na escala absoluta no usamos grau, pois uma escala definida e calculada

experimentalmente, com "compromisso com a realidade fsica".

Instrumentao Bsica


52

Esta escala possui a mesma diviso da escala CELSIUS, isto , um (1) grau

KELVIN, corresponde a um (1) grau de CELSIUS, porm, seu zero inicia no ponto de

temperatura mais baixo possvel, 273,15 graus abaixo de zero da escala CELSIUS. A

representao feita com o smbolo "K", colocado aps o nmero.

Escala RANKINE

Assim como a escala KELVIN, a escala RANKINE uma escala

absoluta tendo como zero absoluto, o valor 0 (zero), porm ao ponto de fuso e

ao ponto de ebulio da gua foram dados os valores de 491,67 e 671,67,

respectivamente.

R = F + 459,67

Converso entre as escalas de temperatura Colocando em um mesmo ambiente cinco termmetros: um CELSIUS, um

FAHREINHEIT, um REAUNMUR, um KELVIN e um RANKINE.

As diferentes leituras representam, em escalas diversas, uma mesma

temperatura. A equao 7.5, nos permite relacionar a leitura de uma escala

para outra, de uma mesma temperatura.

9492

5273

4Re

932

5

RKFC

3.3 - Medidores de Temperatura

A temperatura no pode ser determinada diretamente, mas deve ser

deduzida a partir de seus efeitos eltricos ou fsicos produzidos sobre uma

substncia, cujas caractersticas so conhecidas. Os medidores de

temperatura so construdos baseados nesses efeitos.

Podemos dividir os medidores de temperatura em dois grupos conforme

a tabela abaixo :

1 Grupo (Contato direto) - Termmetro dilatao de lquido, de slido

- Termmetro presso de lquido, de gs, de vapor

- Termmetro a par termoeltrico

Instrumentao Bsica


53

- Termmetro resistncia eltrica.

2 Grupo (Contato indireto) - Pirmetro ptico

- Pirmetro fotoeltrico

- Pirmetro de radiao

O primeiro grupo abrange os medidores nos quais o elemento sensvel

est em contato direto com o material cuja temperatura se deseja medir. J no

segundo grupo esto os medidores nos quais o elemento sensvel no est em

contato direto com o material cuja temperatura se deseja medir.

A aplicao dos diversos tipos apresentados depende em cada caso de

fatores tcnicos e econmicos.

Termmetro de dilatao de lquido

Princpios de funcionamento

Os termmetros de dilatao de lquido baseia-se na lei de expanso

volumtrica de um lquido com a temperatura dentro de um recipiente fechado.

Termmetro de vidro

Construo

Este termmetro consta de um bulbo de vidro ligado

e, um tubo capilar, tambm de vidro, de seo uniforme e

fechado na parte superior. O bulbo e parte do capilar so

preenchidos por um lquido, sendo que, na parte superior

do capilar existe uma cmara de expanso para proteger o

termmetro no caso da temperatura exceder o seu limite

mximo. Sua escala linear e normalmente fixada no tubo

capilar no invlucro metlico.

Os termmetros industriais, o bulbo de vidro

protegido por um poo metlico e o tubo capilar pelo invlucro metlico.

Tipos de lquidos utilizados:

Diversos lquidos tais como o mercrio, tolueno, lcool etlico, pentano,

etc., so utilizados na fabricao de termmetros de vidro.

Instrumentao Bsica


54

Utilizao dos termmetros de vidro

Por se tratar de um medidor barato, o termmetro de vidro industrial

utilizado na indicao de temperatura de pequena flutuao, no processo em

que a leitura da temperatura no prprio local no se constitui problema.

1) Recomendaes na instalao:

- No utilizar nos pontos em que haja mudanas bruscas de

temperatura, pois poderia trincar o capilar de vidro;

- Para evitar erros devido a temperatura ambiente o bulbo

dever estar completamente imerso;

- Instalar o bulbo dentro de um poo metlico para proteo

mecnica, resistncia corroso e permitir retirada em operao;

- O bulbo do termmetro deve ser instalado na mesma

direo e sentido oposto ao do fluxo, a fim de que a vazo mdia do

fluido seja suficiente para dar uma rpida transferncia de calor.

Termmetro de lquido em capilar metlico 1) Construo

Este termmetro consta de um bulbo de metal ligado a um capilar

metlico e um elemento sensor. Neste caso, o lquido preenche todo o

instrumento e com uma variao da temperatura, se dilata, deformando

elasticamente o elemento sensor. Este elemento sensor acoplado a um

ponteiro que pode girar livremente sobre uma escala graduada. Como a

relao entre a deformao do elemento sensor e a temperatura

proporcional, este instrumento fornece uma leitura linear. A figura abaixo

apresenta um tipo de termmetro de lquido com capilar metlico.

Instrumentao Bsica


55

2) Tipos de elemento sensor

Basicamente, trs tipos de elemento sensor podem ser utilizados para

medio de temperatura neste tipo de instrumento.

Utilizao de termmetro de lquido com capilar metlico

bastante utilizado nas indstrias para indicao e

registro, pois permite leituras remotas .

Recomendaes

Instalar o bulbo dentro

de um poo protetor para

permitir manuteno com o

processo em operao.

- Sempre que for instalado dentro de um

poo protetor preencher o espao entre o bulbo

e o poo a fim de reduzir o atraso na resposta.

Para tal, podemos usar mercrio, leo, grafite,

glicerina, etc.

- No dobrar o capilar com curvatura acentuada para que no se formem

restries que prejudicariam o movimento do liquido no seu interior, causando

falha no funcionamento do termmetro.

- O comprimento mximo do capilar deste sistema deve ser de 60

metros para os lquidos orgnicos e de 15 metros para enchimento com

mercrio.

Termmetro dilatao slido (termmetro bimetlico)

Instrumentao Bsica


56

Princpio de funcionamento

O termmetro bimetlico baseia-se no fenmeno da dilatao linear dos

metais com a temperatura.

Construo

Baseado no fato de que dois metais diferentes modificam as suas

dimenses de modo desigual ao variar a temperatura, o termmetro bimetlico

consiste em duas lminas de metal justapostas, formando uma s pea e

geralmente na forma helicoidal. Uma extremidade da hlice fixa e a outra,

ligada a um ponteiro que pode girar livremente sobre uma escala circular

graduada.

Utilizao dos termmetros bimetlicos

Estes termmetros tm aplicao similar s dos termmetros de vidro,

porm por serem resistentes, admitem condies de trabalho mais pesadas.

So utilizados para medir temperatura na faixa de 50~ + 500C .

Recomendaes na instalao

Utilizar sempre poo protetor metlico para evitar corroso, dar proteo

mecnica e permitir manuteno com o processo em operao.

Em baixa temperatura a caixa do termmetro deve ser hermeticamente

selada para evitar que a penetrao de umidade venha a formar gelo,

prejudicando os componentes internos dos instrumentos.

Para evitar erros devido temperatura ambiente, o bimetlico deve estar

completamente imerso no fluido.

A velocidade do fluido deve ser bastante alta a fim de assegurar uma

rpida transferncia de calor.

Instrumentao Bsica


57

3.4 - Escala Internacional de Temperaturas (Its - 90)

Para melhor expressar as leis da termodinmica, foi criada uma escala

baseada em fenmeno de mudana de estado fsico de substncias puras, que

ocorrem em condies nicas de temperatura e presso. So chamados de

pontos fixos de temperatura.

Chama-se esta escala de IPTS - Escala Prtica Internacional de

Temperatura. A primeira escala prtica internacional de temperatura surgiu em

192, modificada em 1948 (IPTS-48). Em 1960 mais modificaes foram feitas e

em 1968 uma nova Escala Prtica Internacional de Temperatura foi publicada

(IPTS-68).

A ainda atual IPTS-68 cobre uma faixa de -259,34 a 1064,34C baseada

em pontos de fuso, ebulio e pontos triplos de certas substncias puras

como por exemplo, o ponto de fuso de alguns metais puros.

Hoje j existe a ITS-90 Escala Internacional de Temperatura, definida

em fenmenos determinsticos de temperatura e que definiu alguns novos

pontos fixos de temperatura.

Pontos Fixos IPTS-68 IPTS-90

Ebulio do

Oxignio -182,962C -182,954C

Ponto Triplo da

gua +0,010C +0,010C

Solidificao do

Estanho +231,968C +231,928C

Solidificao do

Zinco +419,580C +419,527C

Solidificao do

Prata +961,930C +961,780C

Solidificao do

Ouro +1064,430C +1064,180C

Instrumentao Bsica


58

o Mtodos e dispositivos para medio de temperatura

Tipos de Sensores de Temperatura

Sensores, detetores ou elementos primrios de temperatura so

transdutores que alteram algumas de suas caractersticas fsicas ao se

equalizar com o meio a ser determinada a temperatura. Como exemplo

poderamos citar a dilatao do mercrio num termmetro de vidro, a gerao

de tenso num termopar, a variao de resistncia hmica num termistor entre

outras.

Dos inmeros tipos de sensores de temperatura existentes, como

termmetros de vidro, termmetros bimetlicos, termmetros de gs,

termistores, termmetros de quartzo, termopares, termoresistncias,

termmetros de germnio e outros; os mais utilizados industrialmente so os

termopares e as termoresistncias.

3.5 - Termopares

Os Termopares so sensores de maior uso industrial para medio de

temperatura.

Eles cobrem uma faixa bastante extensa de temperatura que vai de -200 a

2300C aproximadamente, com uma boa preciso e repetibilidade aceitvel,

tudo isto a um custo que se comparado com outros tipos de sensores de

temperatura so mais econmicos.

Teoria Termoeltrica

O fenmeno da termoeletricidade foi descoberto em 1821 por T. J.

Seebeck, quando ele notou que em um circuito fechado formado por dois

condutores metlicos e distintos A e B, quando submetidos a um diferencial

entre as suas junes, ocorre uma circulao de corrente eltrica ( i ).

Instrumentao Bsica


59

A existncia de uma fora eletro-motriz (F.E.M.)EAB no circuito

conhecida como Efeito Seebeck, e este se produz pelo fato de que a densidade

de eltrons livres num metal, difere de um condutor para outro e depende da

temperatura.

Quando este circuito interrompido, a tenso do circuito aberto (Tenso de

Seebeck ) torna-se uma funo das temperaturas das junes e da

composio dos dois metais.

Denominamos a juno na qual est submetida temperatura a ser

medida de Juno de Medio (ou junta quente) e a outra extremidade que

vais se ligar no instrumento medidor de juno de referncia (ou junta fria).

Quando a temperatura da juno de referncia (Tr) mantida constante,

verifica-se que a F.E.M. trmica (EAB) uma funo da temperatura da juno

de medio (T1). Isto permite utilizar este circuito como um medidor de

temperatura, pois conhecendo-se a Tr e a F.E.M. gerada, determina-se a T1.

Instrumentao Bsica


60

Abaixo, a Curva de Correlao F.E.M. x Temperatura dos Termopares

Definio de Termopar

O aquecimento de dois metais diferentes com temperaturas diferentes

em suas extremidades, gera o aparecimento de uma F.E.M. (da ordem de mV).

Este princpio conhecido com efeito Seebeck propiciou a utilizao de

termopares para medio de temperatura.

Um termopar ou par termomtrico consiste de dois condutores metlicos

de natureza distinta, na forma de metais puros ou ligas homogneas. Os fios

so soldados em um extremo ao qual se d o nome de juno de medio; a

outra extremidade, juno de referncia levada ao instrumento medidor por

onde flui a corrente gerada.

Convencionou-se dizer que o metal A positivo e B negativo, pois a tenso e

corrente gerada so na forma contnua (cc).

Instrumentao Bsica


61

Compensao da Temperatura Ambiente ( Tr )

Para se usar o termopar como medidor de temperatura, necessrio

conhecer a F.E.M. gerada e a temperatura da juno de referncia Tr, para

sabermos a temperatura da juno de medio T1.

E = ET1 - ETr

Portanto no podemos encontrar a temperatura T1 a no ser que

saibamos quanto a temperatura Tr.

Ex: Termopar

tipo K sujeito a

100C na

juno de

medio e 25C

na

borneira do

instrumento

(juno de

referncia)

Se no existisse a compensao, o sinal de 3,095V seria transformado

em indicao de temperatura pelo instrumento e corresponderia a

aproximadamente 76C; bem diferente dos 100C ao qual o termopar est

submetido (erro de -24C).

Como o instrumento medidor, est incorporado um sistema de compensao

da temperatura ambiente, este gera um sinal como se fosse um outro termopar

que chamamos de E1;

Instrumentao Bsica


62

O sinal total que ser convertido em temperatura pelo instrumento ser a

somatria do sinal do termopar e da compensao, resultando na indicao

correta da temperatura na qual o termopar est submetido (independendo da

variao da temperatura ambiente).

A indicao no instrumento ser de 100C, que a temperatura do

processo (juno de medio do termopar).

Tipos e Caractersticas dos Termopares

Foram desenvolvidas diversas combinaes de pares de ligas metlicas

com o intuito de se obter uma alta potncia termoeltrica (mVC) para que seja

detectvel pelos instrumentos de medio, aliando-se ainda s caractersticas

de homogeneidade dos fios, resistncia corroso, relao razoavelmente

linear entre temperatura e tenso entre outros, para que se tenha uma maior

vida til do mesmo. Podemos dividir os termopares em trs grupos:

- Termopares de Base Metlica ou Bsicos

- Termopares Nobres ou a Base de Platina

- Termopares Novos

Os termopares de base metlica ou bsicos so os termopares de maior

uso industrial, em que os fios so de custo relativamente baixo e sua aplicao

admite um limite de erro maior.

As nomenclaturas adotadas esto de acordo com as normas IEC 584-2 de

julho de 1982.

*Tipo T

- Composio: Cobre (+) / Cobre - Nquel (-)

O fio negativo cobre - nquel conhecido comercialmente como Constantan.

Instrumentao Bsica


63

- Faixa de Utilizao: -200 a 350C

- Caractersticas:

Estes termopares so resistentes a corroso em atmosferas midas e so

adequados para medidas de temperaturas abaixo de zero. Seu uso no ar ou

em ambientes oxidantes limitado a um mximo de 350C devido a oxidao

do fio de cobre. Podem ser usados em atmosferas oxidantes (excesso de

oxignio), redutoras (rica em hidrognio, monxido de carbono) e no vcuo;

na faixa de -200 a 350C.

- Identificao da polaridade:

O cobre (+) avermelhado e o cobre - nquel (-) no.

- Aplicao:

Sua maior aplicao est em indstrias de refrigerao e ar condicionado e

baixas temperaturas em geral.

*Tipo J

- Composio: Ferro (+) / Cobre - Nquel (-)

O fio negativo cobre - nquel conhecido comercialmente como constantan.

- Faixa de utilizao: -40 a 750C

- Caractersticas:

Estes termopares so adequados par uso no vcuo, em atmosferas oxidantes,

redutoras e inertes.

A taxa de oxidao do ferro rpida acima de 540C e o uso em tubos de

proteo recomendado para dar uma maior vida til em altas temperaturas.

O termopar do tipo J no deve ser usado em atmosferas sulfurosas (contm

enxofre) acima de 540C.

O uso em temperaturas abaixo de 0C no recomendado, devido rpida

ferrugem e quebra do fio de ferro, o torna seu uso em temperaturas negativas

menor que o tipo T.

Devido a dificuldade de obteno de fios de ferro com alto teor de pureza, o

termopar tipo J tem custo baixo e um dos mais utilizados industrialmente.

- Identificao da Polaridade:

Indstrias em geral em at 750C.

Instrumentao Bsica


64

*Tipo E

- Composio: Nquel - Cromo (+) / Cobre - Nquel (-)

O fio positivo nquel - cromo conhecido comercialmente como Cromel e o negativo cobre - nquel conhecido como Constantan.


- Caractersticas:

Estes termopares podem ser utilizados em atmosferas oxidantes e inertes. Em

atmosferas redutoras, alternadamente oxidante e redutora e no vcuo, no

devem ser utilizados pois perdem suas caractersticas termoeltricas.

adequado para uso em temperaturas abaixo de zero, desde que no esteja

sujeito a corroso em atmosferas midas.

O termopar tipo E o que apresenta maior gerao de V/C do que todos os

outros termopares, o que o torna til na deteco de pequenas alteraes de

temperatura.


O nquel - cromo (+) mais duro que o cobre - nquel (-).

- Aplicao:

Uso geral at 900C.

Nota: Os termopares tipo T, J e E tem como fio negativo a liga

constantan, composto de cobre e nquel, porm a razo entre estes dois

elementos varia de acordo com as caractersticas do fio positivo (cobre, ferro e

nquel - cromo). Portanto a constantan do fio negativo no deve ser

intercambiado entre os trs tipos de termopares.

*Tipo K

- Composio: Nquel - Cromo (+) / Nquel - Alumnio (-)

O fio positivo nquel - cromo conhecido comercialmente como Cromel e o negativo nquel - alumnio conhecido como Alumel. O alumel uma liga de

nquel, alumnio, mangans e silcio.


- Caractersticas:

Instrumentao Bsica


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Os termopares tipo K so recomendveis para uso em atmosferas oxidantes

ou inertes no seu range de trabalho. Por causa de sua resistncia em oxidao,

so melhores que os tipos T, J e E e por isso so largamente usados em

temperaturas superiores a 540c.

Podem ser usados ocasionalmente em temperaturas abaixo de zero

graus.

O termopar de Nquel - Cromo (ou Cromel) / Nquel - Alumnio (ou Alumel)

como tambm conhecido, no deve ser utilizado em:

1. Atmosferas redutoras ou alternadamente oxidante e redutora.

2. Atmosferas sulfurosas, pois o enxofre ataca ambos os fios e causa rgida

ferrugem e quebra do termopar.

3. Vcuo, exceto por curtos perodos de tempo, pois o cromo do elemento

positivo pode vaporizar causando descalibrao do sensor.


O Nquel - Cromo (+) no atrai m e o Nquel - Alumnio (-) levemente

magntico.

Aplicao:

o termopar mais utilizado na indstria em geral devido a grande faixa de

atuao at 1200C.

Os termopares nobres so aqueles cujas ligas so constitudas de

platina. Possuem um custo elevado devido ao preo do material nobre, baixa

potncia termoeltrica e uma altssima preciso dada a grande homogeneidade

e pureza dos fios.

*Tipo S

- Composio: Platina 90%- Rdio 10% (+) / Platina (-)

*Tipo R

Instrumentao Bsica


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- Composio: Platina 87% - Rdio 13% (+) / Platina (-)

- Faixa de Utilizao: 0 a 1600C

- Caractersticas:

Os termopares tipo S e R so recomendados para uso em atmosferas

oxidantes ou inertes no seu range de trabalho.

O uso contnuo em altas temperaturas causam excessivo crescimento de gro,

ao qual

A diferena entre os termopares do tipo S e R est s

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