1. Instrumentao emsistemas de controleAcadmicos: Anglica BenedettiBruna FavassaRafael SarolliThas PortoThalyta BassoUniversidade Estadual do Oeste do Paran UNIOESTECentro de Engenharias e Cincias Exatas - CECECurso de Engenharia QumicaDISCIPLINA: Controle de ProcessosDOCENTE: Fernando Pal

2. O engenheiro de controle de processosencontra hoje, disponvel no mercado uma enormevariedade de sistemas de controle.Os fabricantes de equipamentos procuramsuperar seus concorrentes com lanamentos queoferecem maior flexibilidade paramodificaes, maior facilidade para implantao desistemas de controle avanado, melhor interfacehomem-mquina, menor custo e maior preciso notratamento das informaes. 3. InstrumentaoEsquema: Tanque de aquecimento com sistema de controle 4. CONCEITO DE SENSOR E TRANSMISSORO instrumento que transforma a varivel medida(presso, nvel, temperatura) em um sinal padronizadopara transmisso (4-20 mA, 3-15 psi) chamado detransmissor.O transmissor, em geral, consiste de duas partesprincipais : o transdutor ou sensor que, no caso dostransmissores eletrnicos, transforma a varivel medidaem um sinal eltrico mensurvel, e o transmissorpropriamente dito, que transforma este sinal em umsinal padronizado de 4 a 20 mA. 5. Sensores definido com um dispositivo que sensvel umfenmeno fsico.Dentro de um processo, o sensor que detecta a varivelfsica de interesse.Classificao: Ativos x PassivosDigitais x AnalgicosContnuos x DiscretosAbsolutos x Incrementais 6. SensoresOs critrios de seleo de um sensor so: Faixa de medio; Linearidade; Sensibilidade; Material de construo; Prioridade de uso; Potencial de expelir materiais no meio ambiente; Classificao eltrica; Histerese. 7. SensoresAs variveis encontradas com frequncia dentro de umprocesso so:Temperatura: Os sensores mais usados na indstria so ostermmetros baseados em bimetal e os sensores do tipotermopar e termoresistncia. 8. SensoresTemperatura Sensores baseados no princpio bimetlico. Sensor termopar. Sensor baseado em termorresistncia.VANTAGENS:Possuem maior preciso dentro da faixa deutilizao do que outros tipos de sensores.Com ligao adequada no existe limitao paradistncia de operao.Se adequadamente protegido, permite utilizaoem qualquer ambiente.Em alguns casos substitui o termopar comgrande vantagem.DESVANTAGENS:So mais caras do que os sensores utilizados nessamesma faixa.Deterioram-se com mais facilidade, caso hajaexcesso na sua temperatura mxima de utilizao.Temperatura mxima de utilizao 630 C. necessrio que todo o corpo do bulbo esteja coma temperatura equilibrada para indicarcorretamente.Alto tempo de resposta. 9. SensoresPresso Presso absoluta, presso manomtrica, pressoatmosfrica, vcuo. Sensores baseados na deformao elstica dos materiais. Vantagens: Baixo custo (compra ou manuteno), funcionamentosimples, fcil instalao e fabrica-se no Brasil. Desvantagens: Indicao da varivel somente no campo, com selos muito sensvel a choques. Sensor baseado na capacitncia eltrica. Sensor baseado em condutores eltricos distendidos. 10. SensorVazoNa escolha do medidor so considerados aspetoscomo: Natureza do material (lquido/gs/slido); Material corrosivo (ou no); Natureza do sinal; Custo; Espao fsico; Manuteno necessria. 11. SensoresVazo Sensores de vazo baseados na presso. Sensores de vazo por turbinas. Sensores de vazo magnticos. 12. SensoresNvelA medio de nvel em unidades industriais temdois objetivos:Avaliao de estoques em tanques dearmazenamento;Controle de processos contnuos. Visor de Nvel. Sensores por pressodiferencial. 13. SensoresComposio Qumica considerado o parmetro com maior dificuldade demedio. Exemplos:cromatgrafos, potenciometros, condutmetros, espectrmetros.Propriedades Fsicas Como propriedades fsicas, considera-se a densidade, opH, a turbidez, viscosidade,condutividade trmica. 14. TransmissoresA funo do transmissor converter a sada do sensorde maneira que ela fique compatvel com a entrada docontrolador.O sensor pode ou no estar acoplado ao transmissor. 15. Elemento final de Controle O dispositivo que permite que uma varivel deprocesso seja manipulada; Na maioria dos casos trata-se de VVULAS DECONTROLE; Outros: resistncias eltricas, bombas, motoresem geral, chaves de posio, variadoreseletromagnticos. 16. Exemplo: Trocador de calor 17. Vlvulas de Controle Provoca uma obstruo na tubulao para regular apassagem de fluido; Composio: Atuador: proporciona a fora motriz para ofuncionamento da vlvula ; Obturador: elemento vedante; Corpo: ocorre a passagem do fluido; 18. Vlvula- Atuador pneumtico 19. Tipos de vlvula 20. Acessrios das vlvulas:Posicionadores Trabalha junto com o atuador para posicionarcorretamente o obturador em relao sede da vlvula; Compara o sinal medido pelo controlador com a posio dahaste da vlvula e envia ao atuador; Opera adequadamente quando o seu tempo de respostasomado ao tempo de posicionamento da vlvula muitomais rpido que o tempo de atuao requerido peloprocesso. 21. Aplicaes dos Posicionadores Diminuir o atrito na haste; Modificar o sinal do controlador; Aumentar a velocidade de resposta;Por exemplo, o posicionador recebe umsinal de 3 a 15 psi do controlador e emiteum sinal de 6 a 30 para o atuador 22. Telemetria Tcnica de transportar medies obtidas no processo adistncia, em funo de um instrumento transmissor. Processos contnuos. A necessidade e a vantagem dessa aplicao seentrelaam. 23. Transmissores Instrumentos que medem uma varivel do processo e atransmitem, a distncia, a um instrumentoreceptor, indicador, registrador, controlador ou a umacombinao destes. 24. Tipos de sinais de transmisso Pneumticos; Eltricos; Hidrulicos; Eletrnicos. 25. Transmisso pneumtica Os transmissores pneumticos geram um sinalpneumtico varivel, linear, de 3 a 15psi (0,2 a 1kgf/cm para uma faixa de medidas de 0 a 100% davarivel. Devemos calibrar os instrumentos de uma malha(transmissor, controlador, elemento final de controleetc.), sempre utilizando uma mesma norma. 26. Transmisso pneumtica Para melhor calibrao nota-se que o sinal pneumticono 0 (zero), e sim 0,2 ou 3 (variando conformeunidade), comprovando sua correta calibrao edetectando vazamentos de ar nas linhas detransmisso. 27. Transmisso eletrnica Os transmissores eletrnicos geram vrios tipos desinais em painis, sendo os mais utilizados: 4 a 20mA, 10 a 50 mA e 1 a 5 V. A relao de 4 a 20 mA, 1 a 5 V est na mesma relaode um sinal de 3 a 15psi de um sinal pneumtico. 28. Transmisso eletrnica O zero vivo utilizado, quando adotamos o valormnimo de 4 mA, oferece a vantagem tambm depodermos detectar uma avaria (rompimento dosfios), que provoca a queda do sinal, quando ele est emseu valor mnimo. 29. Protocolo Hart Consiste num sistema que combina o padro 4 a 20mA com a comunicao digital. um sistema a dois fios com taxa de comunicao de1.200 bits/s (BPS) e modulao FSK (Frequency ShiftKeying). Sistema mestre/escravo 30. Fieldbus um sistema de comunicao digital bidirecional, queinterliga equipamentos inteligentes de campo com osistema de controle ou com equipamentos localizadosna sala de controle. 31. Sistema Fieldbus 32. Fieldbus Este padro permite comunicao entre uma variedadede equipamentos; Eles podem ser de fabricantes diferentes; Ter controle distribudo (cada instrumento tem acapacidade de processar um sinal recebido e enviarinformaes a outros instrumentos para correo deuma varivel presso, vazo, temperatura etc.). 33. Sistemas de unidades geomtricase mecnicas 34. Preciso na instrumentao Instrumentos de processo Medio Controle Manipulao Medio: Determina a existncia ou valor de uma varivel. 35. Preciso na instrumentao Controle Fazer a varivel controlada se manter em um valorespecificado ou dentro de limites especificados. Manipulao Fazer um elemento final de controle variar diretamenteuma varivel de processo de modo a conseguir o controlede outra varivel do processo.Exemplo: termostato para controle de temperatura edamper de ar como elemento final de controle. 36. InstrumentaoInstrumentos decontrole sofacilmenteinfluenciados pelatemperatura, umidade, slidos emsuspenso, contaminantes, agentesbiolgicos, etc. 37. Problemas de medio Qualquer que seja a varivel envolvida, h muitadificuldade para se medir trs coisas: Valores muito pequenos; Valores muito altos; Faixas muito estreitas. 38. Problemas de medio Alguns instrumentos, atualmente, podem medirdimenses sobre uma faixa de mcron a anos-luz, podem medir intervalos de tempo de 10e-10 a 10e10anos, pesos menores que 10e-9 gramas at vriastoneladas. 39. Preciso na instrumentao A preciso (erro) na alimentao de umprocesso, geralmente, aceito na faixa de 1 a 2%. Entre as etapas do processo a ordem da preciso (erro)chega a 10%. 40. Preciso na instrumentao Equipamentos modernos, como medidores de pressoe temperatura conseguem preciso menor que 1%(0,25%, alguns at 0,075%). ExemplosTransmissorsubmersvelmedidor denvel porpressohidrostticaMedidor depressomanomtrica,absoluta, diferencial e nvel0,25% 0,075% 41. Calibrao Utilizada para diminuir a ocorrncia de erros eaumentar a preciso. realizada: Determinando os pontos em que a graduao deve sercolocada; Ajustando a sada do instrumento para os valoresdesejados; Avaliando o erro, comparando o valor real lido com ovalor ideal da sada. 42. Calibrao 43. Preciso na instrumentao 44. Preciso na instrumentao 45. Referncias Bibliogrfica SAMSON, Posicionador Electro-Pneumtico (Tipo3767); Edio de Maro-1996. Centro de treinamento Smar EquipamentosIndustriais- Captulo 8: Elemento Final de Controle. Apostila SENAI: Instrumentao- Elementos Finais deControle, Departamento Regional do Esprito Santo. 46. Referncias BibliogrficasTAGLIAFERRO,G.V. Instrumentao e Controle.EEL/USP.Sensores e Transdutores. Grupo de Mecnica dosSlidos e Impactos em Estruturas, USP.Arajo, O.Q.F. Controle e Instrumentao deProcessos. Escola de Qumica, UFRJ.http://www.ime.eb.br/~aecc/Automacao/Sensores_Parte_2.pdfSEBORG, D.E.; EDGAR, T.F.; MELLICHAMP, D.A.Process Dynamics and Control. 2ed. 2004. 47. http://www.eletronicosforum.com/cursos/Eletronica/cursos/Apostila_de_Instrumentacao_Petrobras.pdf http://www.trajanocamargo.com.br/arquivos/eletroeletronica/apostila_clp_completa.pdf http://www.ebah.com.br/content/ABAAAARMMAE/controle-processo-petroquimicos