Instrumentação Eletroeletrônica AULA ZERO · Conceitos básicos de instrumentação. Transdutores. Métodos e sistemas de medição. Calibração. Teoria de erros: precisão de

Prof. Afrânio Ornelas Ruas Vilela

Instrumentação Eletroeletrônica

AULA ZERO

Apresentação dos Alunos

Instrumentação Eletroeletrônica 2

Nome do Aluno

De onde é?

Empresa que trabalha

Se já atua ou não na área de Engenharia

Se atua, quanto tempo?

O que espera após a conclusão do curso

Engenharia?

Plano de Ensino: Qual o conteúdo que vamos estudar no semestre?


Ementa:

Conceitos básicos de instrumentação. Transdutores.Métodos e sistemas de medição. Calibração. Teoria de erros:precisão de medidas físicas e propagação deindeterminações. Principais transdutores sensores.Especificação e análise de transdutores sensores.Condicionadores de sinais. Indicadores e registradores.Introdução aos sistemas de aquisição de dados einstrumentação virtual.

Como posso colaborar para que tenhamos uma excelente aula?


1) Ambiente de Aula: A sala de aula é um Ambiente coletivo oque pressupõe o exercício simultâneo de direitos de todos quea frequentam, ESTUDAR , é o direito em questão.

2) Uso de telefone celular? Ambiente de sala é incompatível eo telefone celular deve permanecer desligado.

3) Uso de computador? Somente para anotações einteratividade com o conteúdo da matéria.

4) Como participo da aula? Ordem de pedido, intervenção aqualquer momento, participação livre e aberta sempre.

Avaliação do Conteúdo Ministrado: como serei avaliado (a)?


1) Avaliações Oficiais: 10 pontos cada avaliação com peso 2.8 (Oficial 01 –28 pontos) e 4.2 (Oficial 02 – 42 pontos).

2) Avaliações Parciais: 10 pontos cada avaliação com peso 1.2 (Parcial 01 –12 pontos) e 1.8 (Parcial 02 – 18 pontos).

3) Conteúdo da Avaliação: Conteúdo acumulativo em todas as avaliações.

4) Questões: abertas, fechadas com múltipla escolha ou mistas. Com ousem consulta.

5) Avaliação Suplementar: em uma única data, até o máximo de trêsavaliações sendo uma de cada disciplina. Conteúdo acumulativo em todas asavaliações, independentemente de qual avaliação perdida.

6) Requisito de Aprovação: Mínimo de 6,0 (60 pontos).

7) Exame especial: Avaliação valendo 100 pontos. Somam-se todos ospontos obtidos no semestre com aqueles obtidos no exame especial. Divide-se o resultado por dois, devendo o resultado ser igual ou maior quesessenta para aprovação.

Frequência na Disciplina: é importante? É requisito de aprovação?


1) Quando se faz a chamada? A verificação de presença podeser feita no início, meio ou ao fim das aulas.

2) Qual o período de lançamento da frequência: Oslançamentos de frequência são feitos semanalmente.

3) Justificativas de ausências: As justificativas paraausências nos casos admitidos no regimento.

4) Prazo Para Justificativa de ausência: Medianteapresentação do documento original no prazo de até 05(Cinco) dias do evento.

Assuntos de Interesse Acadêmico. Há doação de pontinhos?


1) Doação de Pontos Existe? Ao final do semestre oprofessor pode “me dar um pontinho”? Não há doação depontos!

2) Existe “arredondamento de nota”? Não, ela representa oresultado numérico exato do seu esforço!

3) Material de Apoio: Aulas postadas semanalmente.Obs.: Não há envio de material de aula pelo e-mailda turma e ou particular do aluno.

4)Contato: [email protected]

Calendário Acadêmico


Oficial 1: 26 a 30/09Oficial 2: 28/11 a 02/12

Segunda chamada: 12 a 14/12Exame final: 19/12 a 22/12

Introdução


Definição


Instrumentação é a ciência que aplica e desenvolvetécnicas de medição, indicação, registro e controle deprocessos de fabricação.

Aplicações da Instrumentação


A instrumentação trata do uso de instrumentos de medidapara, basicamente, três tipos de aplicações:

O monitoramento de processos e operações;

o controle de processos e operações;

a análise experimental.

Introdução


Elementos Funcionais:

• Instrumento de medida: dispositivo utilizado para realizarmedições, individualmente ou associado a um ou maisdispositivos suplementares,

• sistema de medição: corresponde a um ou mais instrumentosde medição e seus insumos,

• cadeia de medição: é uma série de elementos de um sistemade medição que formam um caminho único desde a entradaaté a saída do instrumento

Introdução


Cadeia de Medição:

m) Mensurando;

A) Elemento sensor primário;

B) Elemento conversor de variável;

C) Elemento de manipulação de variável;

D) Elemento de transmissão de dados;

E) Armazenamento ou exibição.

Conceitos básicos


Processo: é toda operação ou sequência de operaçõesunitárias que envolvam uma ou mais alterações (físicas,químicas ou biológicas) na substância em tratamento e queresultará num produto final desejado. Um processo podeser simples, como um bombeamento de água ou pode sercomplexo, como a produção de gasolina por destilação damistura de produtos químicos

Conceitos básicos


Equipamentos Industriais: são todos os equipamentos deprocesso em indústrias nas quais materiais sólidos oulíquidos ou gasosos sofrem transformações físicas ouquímicas.

Variáveis de controle: são grandezas físicas ou químicasque podem alterar seu valor com o tempo, as quais podemser mensuráveis. Em princípio, qualquer variável deprocesso que venha a produzir um movimento ou umaforça, poderá ser detectada por instrumentos.

Conceitos básicos


Variáveis de controle mais importantes:

Pressão, temperatura, vazão, nível, umidade, velocidade,tensão, etc.

A partir do controle dessas variáveis se consegue o controleda composição do produto final.

As variáveis de controle são classificadas em:

• Processo ou Controlada (PV);

• Manipulada (MV);

• Aleatórias ou distúrbios.

Conceitos básicos


Variável Controlada (PV)

• É a variável mantida dentro de um valor desejado ouentre valores pré-determinados pelo processo.

• Às vezes, se mede uma variável indiretamente, por meioda medição de outra variável.

• Para toda variável controlada, possuímos um meiocontrolado. Meio controlado é a energia ou material queestá contida na variável controlada.

Conceitos básicos


Variável Manipulada (MV)

• É uma variável de entrada do processo, que sofrerámodificações para manter a variável controlada no valordesejado.

• Para toda variável manipulada, possuímos um agente decontrole.

Conceitos básicos


Variável Aleatória ou distúrbio

São todas as variáveis que o processo possui, que não são medidas, controladas e manipuladas, mas que afetam a estabilidade da variável controlada.

Esses distúrbios podem ocorrer:

• na entrada do processo;

• na saída do processo.

São também considerados distúrbios do processo:

• condições de operação;

• condições ambientais;

• desgaste dos equipamentos e dos instrumentos;

• falha de equipamentos;

• fenômenos internos ao processo.

Conceitos básicos


Exemplo

Malhas de Controle


Malha de Controle Fechada – Manual


Malha de Controle Fechada – Automática


Malha de Controle aberta


Terminologia


Terminologia


Faixa de indicação (FI)

A faixa de indicação (FI) é o intervalo entre o menor e maior valor que o dispositivo mostrador do Sistema de Medição teria condições de apresentar como indicação direta (ou indicação). Nos medidores de indicação analógica a FI corresponde ao intervalo limitado pelos valores extremos da escala.

Exemplos de faixas de indicação:

• Termômetro: 700 a 1200°C

• Contador: 5 dígitos (isto é, 99999 pulsos)

Terminologia


Faixa de indicação (FI)

Quando o mesmo sistema de medição permite que várias faixas de medição sejam selecionadas através da ação de controles do Sistema de Medição, isto é, em seu mostrador estão presentes várias escalas, sendo que apenas uma é selecionada ativa a cada momento, cada uma destas faixas é denominada de faixa nominal.

Terminologia


Faixa de medida (FM) - Range

Conjunto de valores da variável medida que estão compreendidos dentro do limite superior e inferior da capacidade de medida ou de transmissão do instrumento. Expressa-se determinando os valores extremos.

Exemplos:

• Termômetro: FM = -50 a 280 °C

• Medidor de deslocamento: FM = ± 50 mm (ou FM = - 50 a + 50 mm)

Terminologia


Amplitude de Medição - Span

É um escalar que indica a amplitude do intervalo de medição, ou seja, é a diferença algébrica entre o valor superior e o inferior da faixa de medida do instrumento (range).

Exemplo:

• para uma faixa de medida de -10V a +10V a amplitude da faixa nominal é 20V.

Terminologia


Exatidão

Podemos definir como a aptidão de um instrumento de medição para dar respostas próximas a um valor verdadeiro

Nos catálogos dos fabricantes de sensores, transdutores e equipamentos, a exatidão é definida como o erro máximo entre o valor verdadeiro e o valor medido.

• Percentual do Fundo de Escala (% do FE)

• Percentual do Span (% do span)

• Percentual do Valor Lido (% do VL)

Terminologia


Exatidão

Terminologia


Precisão

Refere-se ao grau de concordância de uma medição realizada diversas vezes em condições de repetibilidade. A precisão é uma medida de dispersão e geralmente é expressa como um desvio padrão, variância ou coeficiente de variação. A precisão está ligada a um erro aleatório.

Baixa precisão Baixa precisãoAlta precisão Alta precisão

Terminologia


Resolução

É a menor mudança incremental do parâmetro de entrada que causa uma variação detectável no valor de saída do sensor.

Terminologia


Sensibilidade

É a relação da grandeza elétrica de saída pela grandeza física(química) de entrada.

A dimensão da sensibilidade depende das grandezas deentrada e saída.

Ex: Termopar: 40 [mV/ºC]

A sensibilidade também pode ser avaliada em termospercentuais e neste caso é adimensional.

Terminologia


Linearidade

A linearidade é uma característica típica de equipamentos ousensores cuja relação entre entrada e saída pode serconsiderada linear.

Terminologia


Histerese

A histerese é a tendência de um material ou sistema deconservar suas propriedades na ausência de um estímulo queas gerou.

Terminologia


Saturação

Dispositivos onde há um valor máximo (ou mínimo) para asaída a partir do qual incrementos na entrada não acarretamem modificações na saída apresentam saturação.

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