Instrumentao

Marco Antnio Ribeiro

Instrumentao

Marco Antnio Ribeiro

Dedicado a Marcelina e Arthur, meus pais, sem os quais este trabalho no teria sido possvel, em todos os sentidos.

Quem pensa claramente e domina a fundo aquilo de que fala, exprime-se

claramente e de modo compreensvel. Quem se exprime de modo obscuro e pretensioso mostra logo que no entende muito bem o assunto em questo ou ento, que tem razo para evitar falar claramente (Rosa Luxemburg)

2007, Marco Antonio Ribeiro Vero 2007

Prefcio

Qualquer planta nova, bem projetada para produzir determinado produto, sempre requer sistemas de instrumentao para fazer a medio, controle, monitorao e alarme das variveis. A escolha correta dos sistemas pode ser a diferena entre sucesso e fracasso para uma unidade, planta ou toda a companhia. Tambm, como h uma rpida evoluo das tecnologias e conseqente obsolescncia, periodicamente toda planta requer ampliaes e modificaes radicais que incluem a atualizao dos seus instrumentos e seus sistemas de controle.

Assim, tcnicos e engenheiros que trabalham com o projeto, especificao, operao e manuteno de plantas de processo devem estar atualizados com a instrumentao e as recentes tecnologias envolvidas. O presente trabalho foi escrito como suporte de um curso ministrado a engenheiros e tcnicos ligados, de algum modo, a estas atividades. Este trabalho de Instrumentao e um outro de Controle de processo constituem um conjunto completo para estudo e consulta.

Neste trabalho, d-se nfase aos equipamentos e instrumentos e so apresentados trs grandes temas: Fundamentos, Instrumentos e Medio das Variveis.

Na primeira parte, de Fundamentos de Instrumentao, so apresentados os conceitos relacionados com Instrumentao e Petrleo, Smbolos e Identificao dos instrumentos analgicos e digitais; vistos os instrumentos sob a ptica de Sistemas; mostradas a evoluo e as ondas da instrumentao.

Na parte de Funes de instrumentos, so estudados individualmente os instrumentos, tais como sensor, transmissor, condicionador de sinal, indicador, registrador, totalizador, controlador e vlvula de controle. So apresentados os parmetros para a Especificao correta do instrumento individual, considerando o processo, ambiente, risco e corroso.

Finalmente na terceira parte, so mostradas as tecnologias empregadas para medir as principais Variveis de Processo, como Presso, Temperatura, Vazo e Nvel, que so as variveis mais encontradas nas indstrias qumicas, petroqumicas e de petrleo.

Sugestes e crticas, principalmente as destrutivas so benvidas para o contnuo melhoramento do trabalho, no endereo: Rua Carmen Miranda 52, A 903, CEP 41820-230, Fone (071) 452-3195 e Fax (071) 452-4286 e no e-mail: marcotek@uol.com.br .

Marco Antnio Ribeiro Salvador, vero 2005

Autor Marco Antnio Ribeiro se formou no ITA, em 1969, em Engenharia de

Eletrnica blablabl, blablabl, blablabl, blablabl, blablabl, blablabl, blablabl, blablabl, blablabl, blablabl, blablabl, blablabl, blablabl, blablabl, blablabl, blablabl, blablabl.

Durante quase 14 anos foi Gerente Regional da Foxboro, em Salvador, BA, perodo da implantao do polo petroqumico de Camaari blablabl, blablabl, blablabl, blablabl, blablabl, blablabl, blablabl, blablabl, blablabl, blablabl, blablabl, blablabl, blablabl, blablabl, blablabl, blablabl, blablabl, blablabl.

Fez vrios cursos no exterior e possui dezenas de artigos publicados nas reas de Instrumentao, Controle de Processo, Automao, Segurana, Vazo e Metrologia e Incerteza na Medio blablabl, blablabl, blablabl, blablabl, blablabl, blablabl, blablabl, blablabl, blablabl, blablabl, blablabl.

Desde 1987, diretor da Tek Treinamento & Consultoria Ltda. blablabl, blablabl, blablabl, blablabl, blablabl, blablabl, blablabl, blablabl, blablabl, blablabl, blablabl, blablabl, blablabl, blablabl, blablabl, firma que presta servios nas reas de Instrumentao e Controle de Processo.

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Contedo

1. INSTRUMENTAO....................................... 1 Objetivos de Ensino .................................. 1

1. INSTRUMENTAO....................................... 1 1.1. Conceito e aplicaes........................ 1 1.2. Disciplinas relacionadas .................... 2 1.3. Vantagens e Aplicaes .................... 3

2. SMBOLOS E IDENTIFICAO...................... 5 OBJETIVOS DE ENSINO .................................... 5 1. INTRODUO............................................... 5 2. APLICAES ............................................... 5 3. ROTEIRO DA IDENTIFICAO......................... 5

3.1. Geral .................................................. 5 3.2. Tag completo tpico............................ 5 3.3. Identificao funcional ....................... 5 3.4. Identificao da malha ....................... 6 TE-301 ...................................................... 6 TIC-301-E.................................................. 6 4.3. Linhas entre os Instrumentos............. 9 4.4. Balo do Instrumento......................... 9

4. SIMBOLOGIA DE INSTRUMENTOS................. 13 4.1. Parmetros do Smbolo ................... 13 4.2. Alimentao dos instrumentos......... 13

5. MALHA DE CONTROLE ................................ 13 6. SISTEMAS COMPLETOS .............................. 15

3. INSTRUMENTOS ......................................... 19 Objetivos de Ensino ................................ 19

1. CLASSES DE INSTRUMENTOS ..................... 19 2. MANUAL E AUTOMTICO ............................ 19 3. ALIMENTAO DOS INSTRUMENTOS............ 19 4. PNEUMTICO OU ELETRNICO ................... 20

4.1. Instrumento pneumtico .................. 21 4.2. Instrumento eletrnico ..................... 21

5. ANALGICO OU DIGITAL............................. 22 5.1. Sinal ................................................. 22 5.2. Display ............................................. 23 5.3. Tecnologia........................................ 23 5.4. Funo Matemtica.......................... 23 5.5. Comparao Analgica Versus Digital................................................................ 24 5.6. Burro ou inteligente.......................... 25

7. CAMPO OU SALA DE CONTROLE .................. 25 7.1. Instrumento de campo ..................... 26 7.2. Instrumentos montados na sala de controle ................................................... 27

8. MODULAR OU INTEGRAL............................. 28 8.1. Painel de leitura ............................... 28 8.2. Armrio de instrumentos cegos ....... 29

8.3. Dedicado ou compartilhado............. 30 8.4. Centralizado ou distribudo.............. 30

11. REAL OU VIRTUAL ................................... 31 11.1. Instrumento real............................. 31 11.2. Instrumento virtual ......................... 31 11.3. Real e virtual .................................. 32

4. SISTEMAS DIGITAIS .................................. 34 1. INTRODUO ............................................ 34 2. SISTEMA DIGITAL DE CONTROLE DISTRIBUDO (SDCD) ....................................................... 34

2.1. Introduo........................................ 34 2.2. Emerson........................................... 35 2.3. Foxboro............................................ 36 2.4. Yokogawa ........................................ 37

3. CONTROLADOR LGICO PROGRAMVEL (CLP).................................................................... 37

3.1. Conceito........................................... 37 3.2. Construo....................................... 38 3.3. Operao do CLP ............................ 38 3.4. Varredura do CLP............................ 39 3.5. Capacidade do CLP......................... 39 3.6. Configurao de CLP ...................... 39 3.7. Equipamentos associados............... 40 3.8. Dimensionamento do CLP............... 41 3.9. Comunicao de dados ................... 41 3.10. Terminal de programao.............. 41

4. CONTROLE SUPERVISRIO E AQUISIO DE DADOS (SCADA) ......................................... 42

4.1. Introduo........................................ 42 4.2. Coleta de dados............................... 42 4.3.Estao de Operao ....................... 43 4.3. Programa Aplicativo (Software) ....... 45

5. PROTOCOLOS DE COMUNICAO ............... 46 5.1. Introduo........................................ 46 5.2. Protocolo HART............................... 47 5.3. Fieldbus Foundation ........................ 49

6. INTEGRAO DE SISTEMAS........................ 51 6.1. Cenrio da planta ............................ 51 6.2. Conceito de Integrao.................... 51 6.3. Pirmide da interoperabilidade........ 51 6.4. Parmetros da integrao ............... 52 6.5. Como integrar .................................. 54

OBJETIVOS DE ENSINO.................................. 55 1. INTRODUO ............................................ 55 2. MALHA DE MEDIO.................................. 55

2.1. Resultado da medio ..................... 55 2.2. Componentes da malha................... 55 2.3. Malha de medio de vazo............ 56

Introduo

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ELEMENTO SENSOR ................................... 59 1. CONCEITO ................................................ 59 2. TERMINOLOGIA.......................................... 59 3. PRINCPIOS DE TRANSDUO ..................... 60 4. SENSORES MECNICOS............................. 60 5. SENSORES ELETRNICOS.......................... 60

5.1. Sensor capacitivo............................. 61 5.2. Sensor indutivo ................................ 61 5.3. Sensor relutante............................... 62 5.4. Sensor eletromagntico ................... 62 5.5. Sensor piezeltrico........................... 62 5.6. Sensor resistivo................................ 62 5.7. Sensor potenciomtrico ................... 62 5.8. Sensor strain gauge......................... 63 5.9. Sensor fotocondutivo ....................... 63 5.10. Sensor fotovoltico......................... 63 5.11. Sensor termoeltrico...................... 63 5.12. Sensor inico ................................. 63

6. ESCOLHA DO SENSOR................................ 64 7. CARACTERSTICAS DESEJVEIS DO SENSOR.................................................................... 64

CONDICIONADOR DE SINAL ....................... 65 1. CONCEITO ................................................ 65

2. Aplicaes........................................... 65 3. Funes desenvolvidas ...................... 66

4. LINEARIZAO DA VAZO........................... 67 4.1. Introduo ........................................ 67 4.2. Medidores Lineares e No-lineares . 68

5. COMPENSAO......................................... 69 5.1. Introduo ........................................ 69 5.2. Condies normal, padro e real..... 70 5.3. Compensao da Temperatura de Lquidos................................................... 71 5.4. Tomadas de Presso e Temperatura................................................................ 71

6. TOTALIZAO DA VAZO............................ 71 TRANSMISSOR ............................................. 73

1. CONCEITOS BSICOS................................. 73 1.1. Introduo ........................................ 73 1.2. Justificativas do Transmissor........... 73 1.3. Terminologia .................................... 74 1.4. Transmisso do sinal ....................... 75 1.5. Sinais padro de transmisso.......... 76

2. NATUREZA DO TRANSMISSOR..................... 77 2.1. Transmissor pneumtico.................. 77 2.2. Transmissor eletrnico..................... 78

3. TRANSMISSOR E MANUTENO .................. 81 3.1. Transmissor analgico descartvel . 81 3.2. Transmissor analgico convencional82 3.3. Transmissor inteligente digital ......... 82 3.4. Transmissor hbrido analgico digital................................................................ 83

4. RECEPTORES ASSOCIADOS........................ 84 4.1. Instrumentos associados ................. 84 4.2. Alimentao ..................................... 84 4.3. Transmissor como controlador ........ 84

5. SERVIOS ASSOCIADOS............................. 84 5.1. Especificao................................... 84 5.2. Instalao......................................... 85 5.3. Configurao.................................... 85 5.4. Operao ......................................... 85 5.5. Calibrao........................................ 85 5.6. Manuteno ..................................... 87

INDICADOR ................................................... 88 1. CONCEITO ................................................ 88 2. VARIVEL MEDIDA..................................... 88 3. LOCAL DE MONTAGEM............................... 89 4. TIPO DA INDICAO................................... 89 5. RANGEABILIDADE DA INDICAO ................ 90 6. ASSOCIAO A OUTRA FUNO................. 91 7. SERVIOS ASSOCIADOS ............................ 91

REGISTRADOR ............................................. 93 1. INTRODUO ............................................ 93 2. TOPOGRAFIA............................................. 93 3. ACIONAMENTO DO GRFICO ...................... 94 4. PENAS...................................................... 94 5. GRFICOS ................................................ 95 6. ASSOCIAO A OUTRA FUNO................. 96 7. SERVIOS ASSOCIADOS ............................ 96

COMPUTADOR DE VAZO .......................... 97 1. CONCEITO ................................................ 97 2. PROGRAMVEIS ........................................ 97 3. DEDICADO ................................................ 97 4. APLICAES CLSSICAS ........................... 98

4.1. Vazo de liquido .............................. 98 4.2. Vazo de gs com compensao ... 98 4.3. Sistema com 2 transmissores e uma placa ....................................................... 99 4.5. Vazo de massa de gs .................. 99

5. SELEO DO COMPUTADOR ...................... 99 6. PLANMETRO........................................... 100

6.1. Histrico ......................................... 100 6.2. Clculo matemtico ou aritmtico.. 100 6.3. Mtodo do corte e peso ................. 100 6.4. Mtodo do planmetro.................... 100 6.5. Grficos Circulares Uniformes....... 101 6.6. Seleo e Especificao do Planmetro............................................. 101

CONTROLADOR ......................................... 102 1. CONCEITO .............................................. 102 2. COMPONENTES BSICOS......................... 102

2.1. Medio ......................................... 102 2.2. Ponto de Ajuste ............................. 102 2.3. Estao Manual Integral ................ 103 2.4. Unidade de Balano Automtico ... 103 2.5. Malha Aberta ou Fechada ............. 103 2.6. Ao Direta ou Inversa .................. 103

3. ESPECIFICAO DO CONTROLADOR ......... 105 3.1. Controlador Liga-Desliga ............... 105 3.2. Controlador de Intervalo Diferencial.............................................................. 106 3.3. Controlador Proporcional............... 106

Introduo

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3.4. Controlador Proporcional mais Integral.............................................................. 107 3.5. Controlador Proporcional mais Derivativo .............................................. 108 3.6. Proporcional + Integral + Derivativo.............................................................. 109 3.7. Controlador Tipo Batelada ............. 110 3.8. Controlador Analgico ................... 111 3.9. Controlador Digital ......................... 112

4. CONTROLADOR MICROPROCESSADO ........ 113 4.1. Conceito ......................................... 113 4.2. Caractersticas ............................... 113 4.3. Controladores comerciais .............. 113

5. ESTAO MANUAL DE CONTROLE ............ 114 5.1. Estao Manual ............................. 115 5.2. Estao de Chaveamento A/M ...... 115 5.3. Estao A/M e Polarizao............ 116 5.4. Servios Associados...................... 116

VLVULA DE CONTROLE .......................... 117 1. INTRODUO........................................... 117 2. ELEMENTO FINAL DE CONTROLE .............. 117 3. VLVULA DE CONTROLE .......................... 118 4. CORPO ................................................... 118

4.1. Conceito ......................................... 118 4.2. Sede............................................... 119 4.3. Plug ................................................ 119

5. CASTELO ................................................ 119 6. ATUADOR................................................ 120

6.1. Operao Manual ou Automtica .. 120 6.2. Atuador Pneumtico....................... 120 6.3. Aes do Atuador........................... 121 6.4. Escolha da Ao ............................ 122 6.5. Mudana da Ao .......................... 122 6.6. Dimensionamento do Atuador ....... 122 6.7. Atuador e outro Elemento Final ..... 122

7. ACESSRIOS........................................... 123 7.1. Volante ........................................... 123 7.2. Posicionador .................................. 123 7.3. Booster........................................... 124

8. CARACTERSTICA DA VLVULA ................. 124 8.1. Conceito ......................................... 124 8.2. Caractersticas da Vlvula e do Processo ............................................... 125 8.3. Escolha de Caractersticas ............ 126

9. OPERAO DA VLVULA .......................... 127 9.1. Aplicao da Vlvula...................... 127 9.2. Desempenho.................................. 127 9.3. Rangeabilidade .............................. 128

10. VEDAO E ESTANQUEIDADE................. 128 10.1. Classificao................................ 128 10.2. Fatores do Vazamento................. 129 10.3. Vlvulas de Bloqueio ................... 129

11. DIMENSIONAMENTO............................... 129 11.1. Filosofia........................................ 129 11.2. Vlvulas para Lquidos................. 130 11.3. Vlvulas para Gases.................... 130 11.4. Queda de Presso na Vlvula ..... 130

12. INSTALAO ......................................... 131 12.1. Introduo.................................... 131 12.2. Localizao da Vlvula ................ 131 12.3. Cuidados Antes da Instalao..... 131 12.4. Tenses da Tabulao ................ 131 12.5. Redutores .................................... 132 12.6. Instalao da Vlvula................... 132

13. PARMETROS DE SELEO ................... 132 13.1. Funo da Vlvula ....................... 133 13.2. Fluido do Processo ...................... 133 13.3. Perdas de Atrito do Fluido ........... 133 13.4. Condies de Operao.............. 133 13.5. Vedao....................................... 133 13.6. Materiais de Construo.............. 133 13.7. Elemento de Controle .................. 134

14. TIPOS DE VLVULAS.............................. 134 14.1. Vlvula Gaveta ............................ 135 14.2. Vlvula Esfera.............................. 136 14.3. Vlvula Borboleta......................... 137 14.4. Vlvula Globo .............................. 138 14.5. Vlvula Auto-regulada ................. 140

15. VLVULAS ESPECIAIS ............................ 142 15.1. Vlvula Reteno (Check Valve) . 142 15.2. Vlvulas de Reteno Tipo Levantamento ....................................... 143 15.3. Vlvulas de Reteno Esfera ...... 143 15.4. Vlvulas de Reteno Borboleta . 143 15.5. Vlvula de Reteno e Bloqueio . 143

16. VLVULA DE ALVIO DE PRESSO........... 143 16.1. Funo do Equipamento.............. 143 16.2. Definies e Conceitos ................ 144 16.3. Sobrepresso .............................. 144 16.4. Vlvula de Segurana.................. 144

17. VLVULAS SOLENIDES ........................ 146 17.1. Solenide..................................... 146 17.2. Vlvula Solenide ........................ 147 17.3. Operao e Ao......................... 147

18. VLVULA REDUTORA DE PRESSO......... 148 18.1. Conceito....................................... 148 18.2. Preciso da Regulao................ 148 18.3. Sensibilidade ............................... 148 18.4. Seleo da Vlvula Redutora de Presso................................................. 148 18.5. Instalao..................................... 149

4. ESPECIFICAES.................................. 150 1. INFORMAO DO PRODUTO ..................... 150

1.1. Propriedade (feature)..................... 150 1.2. Especificao................................. 150 1.3. Caracterstica................................. 150

2. PROPRIEDADES DO INSTRUMENTO ........... 151 2.1. Funcionalidade .............................. 151 2.2. Estabilidade ................................... 154 2.3. Integridade..................................... 154 2.4. Robustez........................................ 158 2.5. Confiabilidade ................................ 158 2.6. Disponibilidade .............................. 162 2.7. Calibrao...................................... 163 2.8. Manuteno .................................. 163 2.9. Resposta dinmica ........................ 164

Introduo

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3. ESPECIFICAES DO INSTRUMENTO ......... 166 3.1. Especificaes de Operao ......... 166 3.2. Especificao de desempenho ...... 166 3.3. Especificaes funcionais.............. 174 3.4. Especificaes fsicas.................... 175 3.5. Especificao de segurana .......... 176 3.6. Corroso dos Instrumentos............ 184 3.7. Processos Marginais...................... 187

7. VARIVEIS DO PROCESSO ....................... 189 OBJETIVOS DE ENSINO ................................ 189 1. INTRODUO........................................... 189 2. CONCEITO .............................................. 189 3. FAIXA DAS VARIVEIS .............................. 190

3.1. Faixa e Amplitude de Faixa ........... 190 3.2. Limites de Faixa ............................. 190 3.3. Faixa e Desempenho do Instrumento.............................................................. 190

4. PRESSO................................................ 191 4.1. Definio ........................................ 191 4.2. Unidades ........................................ 191 4.3. Tipos .............................................. 192 4.4. Medio da presso....................... 193 4.5. Sensores Mecnicos...................... 193 4.6. Sensores Eltricos ......................... 195 4.7. Selo de presso ............................. 196 4.8. Pressostato .................................... 196 4.9. Calibrao da presso ................... 197

5. TEMPERATURA........................................ 199 5.1. Definies ...................................... 199 5.2. Unidades ........................................ 199 5.3. Escalas........................................... 200 5.4. Escala Prtica Internacional de Temperatura (EPIT) .............................. 200 # ............................................................ 201 5.5. Medio da Temperatura............... 202 5.6. Termopar........................................ 205 5.7. Resistncia detectora de temperatura (RTD)..................................................... 208 5.8. Acessrios...................................... 210

6. ANLISE POR CROMATOGRAFIA ................ 212 6.1. Introduo e Histrico .................... 212 6.2. Tipos de Cromatografia ................. 212 6.3. Cromatografia Gs-Lquido............ 213 6.4. Cromatgrafo para gs natural ...... 213 6.5. Cromatgrafo em linha .................. 213

8. NVEL........................................................ 215 1. Introduo ......................................... 215

2. MEDIO MANUAL................................... 217 Introduo ............................................. 217 Geral...................................................... 217 Fita de imerso ..................................... 217 Peso de imerso ................................... 219 Rgua Ullage ........................................ 220 Rgua detectora de gua ..................... 222

3. MEDIO AUTOMTICA............................ 223 3.1. Introduo ...................................... 223 3.2. Exigncias metrolgicas ................ 223 3.3. Exigncias tcnicas........................ 225

3.4. Exigncias da instalao ............... 225 3.5. Exigncias para medidor eletrnico225 3.6. Controle metrolgico...................... 226 3.7. Procedimentos de teste ................. 227 3.8. Testes adicionais ........................... 229 3.9. Instalao e operao ................... 229 3.10. Seleo do medidor..................... 230

4. MEDIDORES DA ANP............................... 235 4.1. Medidores aprovados .................... 235 4.2. Medidor com Bia.......................... 235 4.3. Medio com Deslocador .............. 235 4.4. Medio com Radar....................... 237

9. VAZO ...................................................... 239 1. INTRODUO .......................................... 239 2. CONCEITO DE VAZO .............................. 239 3. VAZO EM TUBULAO............................ 239 4. TIPOS DE VAZO..................................... 240

Vazo Ideal ou Real ............................. 241 Vazo Laminar ou Turbulenta .............. 241 Vazo Estvel ou Instvel .................... 242 Vazo Uniforme e No Uniforme.......... 242 Vazo Volumtrica ou Mssica ............ 243 Vazo Incompressvel e Compressvel 243 Vazo Rotacional e Irrotacional............ 244 Vazo monofsica e bifsica ................ 244 Vazo Crtica ........................................ 245

5. PERFIL DA VELOCIDADE........................... 246 6. SELEO DO MEDIDOR............................ 247

6.1. Sistema de Medio ...................... 247 6.2. Tipos de Medidores ....................... 247 6.3. Parmetros da Seleo ................. 249 6.4. Medidores aprovados pela ANP.... 252

PLACA DE ORIFCIO ..................................... 253 1. INTRODUO HISTRICA.......................... 253 2. PRINCPIO DE OPERAO E EQUAES.... 254 3. ELEMENTOS DOS SISTEMA....................... 255

3.1. Elemento Primrio ......................... 256 3.2. Elemento Secundrio .................... 256

4. PLACA DE ORIFCIO ................................. 256 4.1. Materiais da Placa ......................... 256 4.2. Geometria da Placa ....................... 256 4.3. Montagem da Placa....................... 258 4.4. Tomadas da Presso Diferencial .. 259 4.5. Perda de Carga e Custo da Energia.............................................................. 260 4.6. Protuses e Cavidades.................. 261 4.7. Relaes Matemticas .................. 261 4.8. Fatores de Correo...................... 262 4.9. Dimensionamento do da Placa... 263 4.10. Sensores da Presso Diferencial 265

TURBINA....................................................... 267 1. INTRODUO .......................................... 267 2. TIPOS DE TURBINAS ................................ 267

Turbina mecnica ................................. 267 3. TURBINA CONVENCIONAL ........................ 268

Princpio de Funcionamento ................. 268 Partes Constituintes.............................. 268

Introduo

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Detectores da Velocidade Angular ....... 270 Classificao Eltrica ............................ 271 Fluido Medido........................................ 271 Caractersticas ...................................... 272 Condicionamento do Sinal .................... 272 Desempenho......................................... 273 Fatores de Influncia............................. 274 Seleo da turbina ................................ 275 Dimensionamento ................................. 276 Consideraes Ambientais ................... 276 Instalao da Turbina............................ 277 Operao .............................................. 277 Manuteno .......................................... 278 Calibrao e Rastreabilidade................ 278 Cuidados e procedimentos ................... 279 Folha de Especificao: Medidor de Vazo Tipo Turbina .......................................... 280

DESLOCAMENTO POSITIVO ......................... 281 1. INTRODUO........................................... 281 2. PRINCPIO DE OPERAO......................... 281 3. CARACTERSTICAS................................... 281 4. TIPOS DE MEDIDORES ............................. 283

Disco Nutante........................................ 283 Lmina Rotatria................................... 283 Pisto Oscilatrio .................................. 283 Pisto Reciprocante .............................. 284 Lbulo Rotativo ..................................... 284 Medidor com Engrenagens Ovais......... 284

5. MEDIDORES PARA GASES ........................ 285 Aplicaes............................................. 286 Calibrao dos Medidores de Gases.... 286

6. VANTAGENS E DESVANTAGENS ................ 286 7. CONCLUSO ........................................... 287

CORIOLIS...................................................... 289 1. INTRODUO........................................... 289 2. EFEITO CORIOLIS .................................... 289 3. RELAES MATEMTICAS........................ 290 4. CALIBRAO ........................................... 290 5. MEDIDOR INDUSTRIAL.............................. 291 6. CARACTERSTICAS................................... 292 7. APLICAES ........................................... 292 8. CRITRIOS DE SELEO .......................... 292 9. LIMITAES ............................................ 292 10. CONCLUSO ......................................... 293

ULTRA-SNICO............................................. 295 17.1. INTRODUO...................................... 295 17.2. DIFERENA DE TEMPO........................ 295 17.2. DIFERENA DE FREQNCIA............... 296 17.3. EFEITO DOPPLER ............................... 296 17.4. RELAO MATEMTICA ...................... 296 17.5. REALIZAO DO MEDIDOR .................. 297 17.6. APLICAES ...................................... 297

Especificaes ...................................... 298 Concluso ............................................. 298

MAGNTICO ............................................... 299 8.1. Princpio de funcionamento ........... 299 8.2. Sistema de Medio ...................... 299 8.3. Tubo Medidor................................. 299 8.4. Transmissor de Vazo................... 300 8.5. Vantagens...................................... 300 8.6. Desvantagens e limitaes............ 300

TERMINOLOGIA............................................ 302 2.1. INTRODUO ....................................... 302 2.2. DEFINIES E CONCEITOS ................... 302

Ao do Controlador............................. 302 Ao de Controle .................................. 302 Acessvel............................................... 302 Ajuste .................................................... 302 Alarme................................................... 302 Amortecimento...................................... 303 Amplificador .......................................... 303 Analisador ............................................. 303 Anlise .................................................. 303 Analgico .............................................. 303 Aquecimento (warm up)........................ 303 rea de ambiente.................................. 303 Armrio (Rack)...................................... 303 Atenuador ............................................. 304 Atraso (delay)........................................ 304 Atuador ................................................. 304 Auto aquecimento.............................. 304 Auto - regulao.................................... 304 Auto - sintonia ....................................... 304 Backlash ............................................... 304 Banda Proporcional .............................. 304 Bourdon C............................................. 304 Banda morta ......................................... 304 Base de numerao.............................. 304 Binrio................................................... 304 Bico-Palheta.......................................... 305 Bocal ..................................................... 305 Bode, Diagrama de............................... 305 Bulbo..................................................... 305 Bypass .................................................. 305 Calibrao............................................. 305 Campo .................................................. 305 Carga .................................................... 305 Cavitao .............................................. 305 Clula de carga..................................... 305 Centro de Controle ............................... 305 Chave.................................................... 305 Choque mecnico................................. 306 Cclico ................................................... 306 Condies de Operao ....................... 306 Condutncia.......................................... 306 Condutividade (eltrica)........................ 306 Confiabilidade ....................................... 306 Conhecimento (Acknowledgement)...... 306 Compartilhado....................................... 306 Compensao....................................... 306 Compensador ....................................... 306 Computador Analgico ......................... 306 Computador Digital ............................... 306

Introduo

6

Configurao......................................... 307 Conformidade........................................ 307 Constante de Tempo............................. 307 Consumo de ar...................................... 307 Controlador ........................................... 307 Controle Compartilhado ........................ 307 Controle Digital Direto........................... 307 Controle Liga-Desliga............................ 307 Controle Lgico Programvel ............... 307 Controle Multivarivel............................ 308 Controle Processo................................. 308 Controle Preditivo Antecipatrio ........... 308 Controle Realimentao Negativa ........ 308 Controle Supervisrio............................ 308 Conversor.............................................. 308 Coriolis .................................................. 308 Correo ............................................... 308 Corpo Negro.......................................... 308 Correlao............................................. 308 Corroso ............................................... 309 Cristal piezoeltrico............................... 309 Caracterstica, Curva ............................ 309 Caracterstica de Vlvula ...................... 309 Dedicado ............................................... 309 Default ................................................... 309 Densidade ............................................. 309 Desvio (drift) .......................................... 309 Detector................................................. 309 Dew Point.............................................. 309 Diafragma.............................................. 309 Diagrama ladder.................................... 309 Digital .................................................... 309 Display................................................... 310 Distrbio ................................................ 310 dp Cell ................................................... 310 Driver..................................................... 310 Elemento Final ...................................... 310 Eletrnico .............................................. 310 Elo de Comunicao............................. 310 Equipamento ......................................... 310 Erro........................................................ 310 Espiral ................................................... 310 Estao Automtico-Manual ................. 311 Estao Manual de Controle................. 311 Exatido (accuracy) .............................. 311 Excitao............................................... 311 Faixa...................................................... 311 Falha ..................................................... 311 Fator de Escala ..................................... 311 Fibra ptica ........................................... 311 Fieldbus.............................................. 312 Fio ......................................................... 312 Flacheamento (flashing)........................ 312 Fole ....................................................... 312 Foreground/background........................ 312 Freqncia ............................................ 312 Funo .................................................. 312 Ganho.................................................... 312 Hardware (HD) ...................................... 312 HART.................................................. 312

Hidrmetro ............................................ 312 Histerese............................................... 312 Hot Standby (Reserva a quente) .......... 313 Impedncia ........................................... 313 Indicador ............................................... 313 Interface ................................................ 313 Interferncia eletromagntica ............... 313 Intertravamento..................................... 313 Instrumentao ..................................... 313 Instrumento inteligente ......................... 313 Instrumento virtual ................................ 313 Invlucro ............................................... 313 IPTS 1990 ............................................. 313 Isolao................................................. 314 Junta ..................................................... 314 Lmpada Piloto ..................................... 314 LASER .................................................. 314 Linear .................................................... 314 Linearidade ........................................... 314 Local de Risco (classificado) ................ 314 LVDT..................................................... 314 Malha .................................................... 314 Magntico, Medidor de Vazo.............. 314 Medio ................................................ 315 Microprocessador ................................. 315 Modulao ............................................ 315 Mdulo .................................................. 315 Multiplexador......................................... 315 No incenditivo ..................................... 315 Nvel...................................................... 315 Normal .................................................. 315 Oscilao .............................................. 315 Otimizao de Controle ........................ 315 Padro .................................................. 315 Painel de Leitura (Display).................... 316 P & I ...................................................... 316 Peso...................................................... 316 Pirmetro .............................................. 316 Pitot....................................................... 316 pH ......................................................... 316 Placa de orifcio .................................... 316 Pneumtico ........................................... 316 Poo termal........................................... 316 Ponto de Ajuste..................................... 316 Posio ................................................. 316 Posicionador ......................................... 316 Presso................................................. 317 Pressurizao ....................................... 317 Procedimento........................................ 317 Processo ............................................... 317 Protocolo............................................... 317 Prova de exploso ................................ 317 Prover (l-se prver)............................. 317 Reao ao Processo ............................ 318 Regime permanente ............................. 318 Registrador ........................................... 318 Regulador ............................................. 318 Rel....................................................... 318 Repetitividade ....................................... 318 Reprodutitividade.................................. 318

Introduo

7

Reset ..................................................... 318 Resoluo ............................................. 318 Resposta ............................................... 318 Ressonncia ......................................... 318 Reynolds, nmero de............................ 318 RTD....................................................... 318 Rotmetro ............................................. 319 Rudo..................................................... 319 Saturao.............................................. 319 SI ........................................................... 319 Sinal ...................................................... 319 Segurana intrnseca ............................ 319 Segurana aumentada.......................... 319 Sensitividade......................................... 319 Sensor................................................... 319 Servomecanismo .................................. 320 Sistema de Aquisio de Dados ........... 320 SCADA (Supervisory Control And Data Acquision) ............................................. 320 SDCD (Sistema Digital de Controle Distribudo)............................................ 320 Sistema de Controle.............................. 320 Software (SW)....................................... 320 Solenide .............................................. 320 Strain gage............................................ 320 Tacmetro ............................................. 320 Telemetria ............................................. 320 Temperatura.......................................... 320 Tempo ................................................... 321 Termistor ............................................... 321 Termmetro........................................... 321 Termopar............................................... 321 Teste, Ponto de..................................... 321 Teste, Chave de.................................... 321 Torque................................................... 321 Transdutor............................................. 321 Transfervel ........................................... 321 Transiente ............................................. 322 Transmissor .......................................... 322 Tubo de vazo (flow tube ou meter run) ..... 322 Turbina medidora de vazo .................. 322 Umidade................................................ 322 Vlvula de Controle............................... 322 Vlvula de segurana............................ 322 Vapor..................................................... 322 Varivel de Processo ............................ 322 Vazo .................................................... 322 Venturi ................................................... 322 Vibrao ................................................ 323 Viscosidade........................................... 323 Visor de nvel ........................................ 323 Vortex.................................................... 323 Wheatstone, ponte de........................... 323

16. REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS ............ 324

1

1. Instrumentao

Objetivos de Ensino 1. Conceituar instrumentao, distinguindo seus diferentes enfoques de fabricao, projeto,

especificao, instalao, operao e manuteno. 2. Identificar as variveis analgicas envolvidas. 3. Listar os tipos de equipamentos que podem ser benficiados com a medio e controle de

suas variveis. 4. Determinar qual tipo de indstria possui processo onde se pode aplicar a instrumentao. 5. Listar as principais vantagens de se usar instrumentos de medio e controle.

1. Instrumentao

1.1. Conceito e aplicaes Instrumentao o conjunto de

instrumentos e equipamento auxiliar usado em uma experincia, teste ou processo ou em uma planta, mquina ou veculo. Estes instrumentos so usados para detectar, observar, medir, controlar automaticamente, computar automaticamente, comunicar ou processar dados e sinais.

A instrumentao o ramo da engenharia que trata de instrumentos industriais de medio. Os enfoques da instrumentao podem ser de

1. Fabricao: construo de componentes e instrumentos.

2. Projeto: detalhamento bsico e especfico de sistemas equipamentos e instrumentos.

3. Especificao: estabelecimento de caractersticas fsicas, funcionais e de segurana dos instrumentos.

4. Vendas: comercializao, marketing e promoo de instrumentos

5. Montagem: instalao correta dos instrumentos no local de trabalho, para que ele operem conforme o previsto.

6. Operao: monitorao do desempenho dos instrumentos e atuao manual, quando necessrio, para garantir segurana e eficincia do processo envolvido.

7. Manuteno dos instrumentos: reparo do instrumento quando inoperante, calibrao e ajuste do instrumento quando o seu desempenho metrolgico o exigir.

As principais funes dos instrumentos so:

1. Sensor: deteco da varivel medida. 2. Indicao: apresentao do valor

instantneo da varivel. 3. Condicionamento do sinal: operao de

tornar mais amigvel o sinal original. 4. Registro: apresentao do valor

histrico e em tempo real da varivel. 5. Controle: garantia de que o valor de

uma varivel permanea igual, em torno ou prximo de um valor desejado.

6. Alarme e intertravamento: gerao de sinais para chamar a ateno do operador para condies que exijam sua interferncia ou para atuar automaticamente no processo para mant-lo seguro.

As variveis envolvidas incluem mas no se limitam a

1. Anlise 2. Nvel 3. Presso 4. Temperatura 5. Vazo Os instrumentos esto associados e

aplicados aos seguintes equipamentos: 1. Caldeira: equipamento para gerar

vapor. 2. Reator: equipamento onde se realiza

uma reao qumica ordenada. 3. Compressor: equipamento para mover

gases. 4. Bomba: equipamento para mover

lquidos. 5. Coluna de destilao: equipamento

para separar diferentes produtos com diferentes pontos de ebulio.

6. Forno: equipamento para aquecer algum produto.

7. Refrigerador: equipamento para esfriar algum produto.

8. Condicionador de ar: equipamento para manter a temperatura e a umidade

Instrumentao

2

relativa do ar ambiente dentro de determinados limites estabelecidos.

As indstrias que utilizam os instrumentos de medio e de controle do processo, de modo intensivo e extensivo so:

1. Qumica 2. Petroqumica 3. Refinaria de petrleo 4. Gs e leo 5. Dutos e Terminais 6. Txtil 7. Fertilizante 8. Papel e celulose 9. Alimentcia 10. Farmacutica 11. Cimento 12. Siderrgica 13. Minerao 14. Nuclear 15. Hidreltrica 16. Termeltrica 17. Tratamento d'gua e de efluentes

1.2. Disciplinas relacionadas O projeto completo do sistema de controle

de um processo envolve vrios procedimentos e exige os conhecimentos dos mais diversos campos da engenharia, tais como:

1. Mecnica dos fluidos, para a especificao de bombas, dimensionamento de tubulaes, disposio de bandejas da coluna de destilao, dimensionamento de trocadores de calor, especificao de bombas e compressores.

2. Transferncia de calor, para a determinao da remoo do calor dos reatores qumicos, pr-aquecedores, caldeiras de recuperao e dimensionamento de condensadores.

3. Cintica das reaes qumicas, para o dimensionamento dos reatores, escolha das condies de operao (presso, temperatura e nvel) e de catalisadores,

4. Termodinmica, para o calculo da transferncia de massa, do nmero e da relao das placas de refluxo e das condies de equilbrio do reator.

5. Informtica para a operao de sistemas de controle que usam computadores digitais como interface humano-mquina.

6. Telecomunicao para aplicar em redes de comunicao que interligam sistemas digitais separados por pequenas e grandes distancias.

7. Estatstica para a estimativa das incertezas associadas com as medies e o desenvolvimento de tcnicas para determinar e minimizar

estas incertezas dos instrumentos e das medies em uso industrial, garantindo sua preciso e exatido.

8. Aritmtica para expressar corretamente os resultados da medio, com o nmero correto de algarismos significativos, havendo coerncia e conformidade com as especificaes metrolgicas dos instrumentos da malha de medio.

9. Legislao, normas tcnicas e boas prticas, para atender exigncias legais e contratos comerciais entre comprador e vendedor de produtos em transferncia de custdia.

Esses conhecimentos auxiliam na escolha e na aplicao do sistema de controle automtico associado ao processo. Os modelos matemticos, as analogias e a simulao do processo so desenvolvidos e dirigidos para o entendimento do processo e sua dinmica e finalmente para a escolha do melhor sistema de controle.

A especificao dos instrumentos requer o conhecimento dos catlogos dos fabricantes e das funes a serem executadas, bem como das normas, leis e regulamentaes aplicveis.

A manuteno dos instrumentos exige o conhecimento dos circuitos mecnicos, pneumticos e eletrnicos dos instrumentos, geralmente fornecidos pelos fabricantes dos instrumentos. Para a manuteno da instrumentao pneumtica exige-se a habilidade manual e uma pacincia bovina para os ajustes de elos, alinhamento de foles, estabelecimento de ngulos retos entre alavancas, colocao de parafusos em locais quase inacessveis. A manuteno dos instrumentos eletrnicos requer o conhecimento da eletrnica bsica, do funcionamento dos amplificadores operacionais e atualmente das tcnicas digitais. O fabricante correto fornece os circuitos eletrnicos e os diagramas de bloco esquemticos dos instrumentos.

Para a sintonia do controlador e o entendimento dos fenmenos relativos ao amortecimento, oscilao e saturao til o conhecimento rigoroso dos conceitos matemticos da integral e da derivada. A analise terica da estabilidade do processo requer uma matemtica transcendental, envolvendo a funo de transferncia, os zeros e os plos de diagramas, as equaes diferenciais, a transformada de Laplace e os critrios de Routh-Hurwitz.

Instrumentao

3

Fig. 1.2. Vista da Sala de Controle

1.3. Vantagens e Aplicaes Nem todas as vantagens da

instrumentao podem ser listadas aqui. As principais esto relacionadas com a qualidade e com a quantidade dos produtos, fabricados com segurana e sem subprodutos nocivos. H muitas outras vantagens. O controle automtico possibilita a existncia de processos extremamente complexos, impossveis de existirem apenas com o controle manual. Um processo industrial tpico envolve centenas e at milhares de sensores e de elementos finais de controle que devem ser operados e coordenados continuamente.

Como vantagens, o instrumento de medio e controle 1. no fica aborrecido ou nervoso, 2. no reclama, 3. no fica distrado ou atrado por pessoas

bonitas, 4. no assiste a um jogo de futebol na

televiso nem o escuta pelo rdio, 5. no pra para almoar ou ir ao banheiro, 6. no fica cansado de trabalhar, 7. no tem problemas emocionais, 8. no abusa seu corpos ou sua mente, 9. no tem sono, 10. no folga do fim de semana ou feriado, 11. no sai de frias, 12. no reivindica aumento de salrio.

Porm, como desvantagens, o instrumento 1. sempre apresenta erro de medio 2. opera adequadamente somente quando

estiver nas condies previstas pelo fabricante,

3. requer calibraes e ajustes peridicos, para se manter exato

4. requer manuteno corretiva, preventiva ou preditiva, para que sua preciso se mantenha dentro dos limites estabelecidos pelo fabricante e

5. provvel que algum dia ele falhe e pela lei de Murphy, esta falha geralmente acontecer na pior hora possvel e poder acarretar grandes complicaes.

Qualidade do Produto A maioria dos produtos industriais

fabricada para satisfazer determinadas propriedades fsicas e qumicas. Quanto melhor a qualidade do produto, menores devem ser as tolerncias de suas propriedades. Quanto menor a tolerncia, maior a necessidade dos instrumentos para a medio e o controle automtico.

Os fabricantes executam testes fsicos e qumicos em todos os produtos feitos ou, pelo menos, em amostras representativas tomadas aleatoriamente das linhas de produo, para verificar se as especificaes estabelecidas foram atingidas pela produo. Para isso, so usados instrumentos tais como indicadores de densidade e viscosidade, espectrmetros de massa, analisadores de infravermelho, cromatgrafos e outros.

Os instrumentos possibilitam a verificao, a garantia e a repetitividade da qualidade dos produtos.

Atualmente, o conjunto de normas ISO 9000 exige que os instrumentos que impactam a qualidade do produto tenham um sistema de monitorao, onde esto includas a manuteno e calibrao documentada deles.

Instrumentos analticos so a base da obteno de produtos dentro de suas especificaes desejadas.

Quantidade do Produto As quantidades das matrias primas, dos

produtos finais e das utilidades devem ser medidas e controladas para fins de balano do custo e do rendimento do processo. Tambm freqente a medio de produtos para venda e compra entre plantas diferentes.

Os instrumentos de indicao, registro e totalizao da vazo e do nvel fazem a aquisio confivel dos dados atravs das medies de modo continuo e preciso.

Os instrumentos asseguram a quantidade precisa e exata das substncias transferidas, compradas e vendidas.

Fig. 1.4. Instrumentos de medio de nvel

Instrumentao

4

Economia do Processo O controle automtico economiza energia,

pois elimina o superaquecimento de fornos, de fornalhas e de secadores. O controle de calor est baseado geralmente na medio de temperatura e no existe nenhum operador humano que consiga sentir a temperatura com a preciso e a sensitividade do termopar ou da resistncia.

Instrumentos tambm permitem a realizao de reaes qumicas em quantidades estequiomtricas e econmicas.

Os instrumentos garantem a conservao da energia e a economia do processo .

Fig. 1.5. Instrumentao aplicada indstria

Ecologia Na maioria dos processos, os produtos que

no so aproveitveis e devem ser jogados fora, so prejudiciais s vidas animal e vegetal. A fim de evitar este resultado nocivo, devem ser adicionados agentes corretivos para neutralizar estes efeitos. Pela medio do pH dos efluentes, pode se economizar a quantidade do agente corretivo a ser usado e pode se assegurar que o efluente esteja no agressivo.

Os instrumentos garantem efluentes limpos e inofensivos.

Segurana da Planta O processo deve ter alarme e proteo

associados ao sistema de medio e controle. O alarme realizado atravs das mudanas de contatos eltricos, monitoradas pelos valores mximo e mnimo das variveis do processo. Os contatos dos alarmes podem atuar (ligar ou

desligar) equipamentos eltricos, dispositivos sonoros e luminosos.

til o uso do sistema de desligamento automtico ou de trip do processo. Deve-se proteger o processo, atravs de um sistema lgico e seqencial que sinta as variveis do processo e mantenha os seus valores dentro dos limites de segurana, ligando ou desligando os equipamentos e evitando qualquer seqncia indevida que produza condio perigosa.

Fig. 1.6. Planta industrial Muitas plantas possuem uma ou vrias

reas onde podem estar vrios perigos, tais como o fogo, a exploso, a liberao de produtos txicos. Haver problema, a no ser que sejam tomados cuidados especiais na observao e no controle destes fenmenos. Hoje so disponveis instrumentos que podem detectar a presena de concentraes perigosas de gases e vapores e o aparecimento de chama em unidades de combusto.

Finalmente, todos os instrumentos que so instalados em reas que contenham gases, ps ou fibras explosivas ou incendirias devem ter protees adicionais, para que sua presena no local no aumente o risco de exploso ou incndio no local.

Os instrumentos protegem vidas humanas, meio ambiente e equipamentos

.

5

2. Smbolos e Identificao Objetivos de Ensino

1. Mostrar as normas, aplicaes da simbologia e identificao dos instrumentos na indstria. 2. Apresentar os parmetros para a identificao completa e correta dos instrumentos, quanto a

local, filosofia, varivel, funo e modificadores de instrumentos analgicos e digitais. 3. A partir de uma descrio, elaborar um diagrama P&I (Processo & Instrumentos). 4. A partir de um P&I, descrever de modo completo e correto os equipamentos e instrumentos

envolvidos.

1. Introduo A simbologia de instrumentao analgica

e digital, compartilhada e integral, distribuda e centralizada se baseia nas seguintes normas:

1. ABNT 03.004, NBR 8190, 1983: Simbologia de Instrumentao.

2. ISA S5.1, Instrumentation Symbols and Identification, 1984

3. ISA S5.3, Graphic Symbols for Distributed Control/Shared Display Instrumentation, Logic and Computer Systems, 1983

2. Aplicaes Os smbolos de instrumentao so

encontrados principalmente em 1. Fluxogramas de processo e de engenharia, 2. Desenhos de detalhamento de

instrumentao instalao, diagramas de ligao, plantas de localizao, diagramas lgicos de controle, listagem de instrumentos,

3. Painis sinpticos e semigrficos na sala de controle,

4. Diagramas de telas de vdeo de estaes de controle.

3. Roteiro da identificao

3.1. Geral Cada instrumento ou funo a ser

identificada designado por um conjunto alfanumrico, chamado de tag. A parte de identificao da malha correspondente ao nmero e comum a todos os instrumentos da mesma malha. O tag pode ainda ter sufixo para completar a identificao. O nmero da malha

do instrumento pode incluir o cdigo da informao da rea .

Por exemplo, os tags TIC 500-103 e TIC 500-104 so de dois Controladores Indicadores de Temperatura, ambos da rea 500 e os nmeros seqenciais so 103 e 104.

3.2. Tag completo tpico

TIC 103 Identificao do instrumento ou tag do instrumento

T... Primeira letra: varivel da malha, Temperatura

...C ltima letra: identificao funcional: Controlador

...I... Modificador ou complemento da funo: Indicador

103 Nmero da malha de temperatura

3.3. Identificao funcional A identificao funcional do instrumento ou

seu equivalente funcional consiste de letras da Tab. 2.5 e inclui uma primeira letra, que a varivel do processo medida ou de inicializao. A primeira letra pode ter um modificador opcional. Por exemplo, PT o transmissor de presso e PDT o transmissor de presso diferencial.

A identificao funcional do instrumento feita de acordo com sua funo e no de sua construo. Assim, um transmissor de presso diferencial para medir nvel tem o tag LT (transmissor de nvel) e no o de PDT, transmissor de presso diferencial. Embora o transmissor seja construdo e realmente mea a presso diferencial, seu tag depende de sua aplicao e por isso pode ser LT, quando mede nvel ou FT, quando mede vazo.

Outro exemplo, uma chave atuada por presso ligada sada de um transmissor

Smbolos e Identificao

6

pneumtico de nvel tem tag LS, chave de nvel e no PS, chave de presso.

O tag tambm no depende da varivel manipulada, mas sempre da varivel inicializada ou medida. Assim, uma vlvula que manipula a vazo de sada de um tanque para controlar nvel, tem tag de LV ou LCV e no de FV ou FCV.

Quando h somente duas letras, a segunda letra a funo do instrumento. FT o tag de um transmissor (T) de vazo (F).

Tambm a segunda letra, que corresponde a funo do instrumento, pode ter um ou mais modificadores. FIA o tag de um indicador de vazo, com alarme. Alarme o modificador da funo indicao. Tambm pode se detalhar o tipo de alarme, p. ex., FIAL o tag de um indicador de vazo com alarme de baixa.

O tag pode ter modificador da varivel (primeira letra) e da funo (segunda letra). Por exemplo, PDIAL um indicador de presso diferencial (modificador de presso) com alarme (modificador do indicador) de baixa (modificador do alarme).

Quando o tag possuir vrias letras, pode-se dividi-lo em dois tags. O instrumento simbolizado por dois bales se tangenciando e o tag por ser, por exemplo, TIC-3 para o controlador indicador de temperatura e TSH-3 para a chave manual associada ao controlador.

Todas as letras de identificao de instrumentos so maisculas. Por isso, deve-se evitar usar FrC para controlador de relao de vazes e usar FFC, controlador de frao de vazes.

As funes de condicionamento de sinal ou de computao matem[atica (+. -, x, , ), seleo (), lgica e covnerso (i/p, p/i) deve ter os smbolos ao lado do balo, para esclarecer a funo executada.

3.4. Identificao da malha A identificao da malha geralmente feita

por um nmero, colocado ao final da identificao funcional do instrumento associado a uma varivel de processo. Esta numerao no est na norma, mas se baseia em bom senso ou cdigos locais da empresa.

A numerao pode ser serial ou paralela. Numerao paralela comea de 0 ou 1 para cada varivel, TIC-100, FIC-100, LIC-100 e AI-100. Numerao serial usa uma nica seqncia de nmeros, de modo que se tem TIC-100, FIC-101, LIC-102 e AI-103. A numerao pode comear de 0, 1 ou qualquer outro nmero conveniente, como 101, 1001, 1201.

Quando a malha tem mais de um instrumento com a mesma funo, geralmente

a funo de condicionamento, deve-se usar apndice ou sufixo ao nmero. Por exemplo, se a mesma malha de vazo tem um extrator de raiz quadrada e um transdutor corrente para pneumtico, o primeiro pode ser FY-101-A e o segundo, FY-101-B. Quando se tem um registrador multiponto, com n pontos, comum numerar as malhas como TE-18-1, TE-18-2, TE-18-3 at TE-18-n.

Quando um registrador tem penas dedicadas para vazo, presso, temperatura, seu tag pode ser FR-2, PR-5 e TR-13. Se ele registra trs temperaturas diferentes, seu tag pode ser TR-7/8/9.

Acessrios de instrumentos, como purgador, regulador de presso, pote de selagem e poo de temperatura, que s vezes nem mostrado explicitamente no diagrama, precisam ser identificados e ter um tag, de acordo com sua funo e deve ter o mesmo nmero da malha onde utilizado. Esta identificao no implica que o acessrio deva ser representado no diagrama. Tambm pode usar o mesmo tag da malha e colocando-se a palavra de sua funo, como selo, poo, flange, purga. H acessrio que possui letra correspondente na norma, como W para poo (well) termal.

Pode haver diferenas de detalhes de identificao. Por exemplo, para a malha 301 de controle de temperatura, pode-se ter a seguinte identificao:

TE-301 sensor de temperatura TT 301 transmissor de temperatura TC-301 controlador de temperatura TCV-301 vlvula controladora (ou de

controle) de temperatura Porm, h quem prefira e use:

TIC-301-E sensor de temperatura TIC 301-T transmissor de temperatura TIC-301-C controlador de temperatura TIC-301-V vlvula controladora (ou de

controle) de temperatura

Tambm possvel encontrar em diagramas o tag de TIC ou TC para o controlador de temperatura. Como praticamente todo controlador tambm indicador, comum simplificar e usar TC.

Alguns projetistas usam pequenas diferenas de tag para distinguir vlvulas auto controladas (reguladoras) de vlvulas convencionais que recebem o sinal do controlador. Assim, a vlvula auto controlada de temperatura tem tag de TCV e a vlvula convencional de TV.

Smbolos e Identificao

7

Tab. 2.1. Vlvulas de controle

Vlvula de controle com atuador pneumtico

Vlvula atuada por cilindro (ao dupla)

Vlvula auto regulada ou reguladora

Reguladora com tomada de presso externa

Reguladora de vazo autocontida

Vlvula solenide com trs vias com reset

Atuada por diafragma com presso balanceada

Vlvula com atuador a diafragma e posicionador

Ao da vlvula FC Falha fechada FO Falha aberta

Vlvula de controle com atuador manual

Tab. 2.2. Vlvulas manuais

(*)

Vlvula gaveta (*) Pode ser acoplado atuador ao corpo

(*)

Vlvula globo

Vlvula reteno

Vlvula plug

Vlvula controle manual

(*)

Vlvula esfera

(*)

Vlvula borboleta ou damper

Vlvula de reteno e bloqueio

Vlvula de blowdown

(*)

Vlvula diafragma

(*)

Vlvula ngulo

(*)

Vlvula trs vias

Vlvula quatro vias

Corpo de vlvula isolado

Vlvula agulha

Outras vlvulas com abreviatura sob o corpo

S R

FO ou FC

IhV

NV

TSO

Smbolos e Identificao

8

Tab. 2.3. Miscelnea

Vlvula de segurana de presso, ajuste em 100 kPa

Vlvula de segurana de vcuo, ajuste em 50 mm H2O vcuo

Disco de ruptura (presso)

Disco de ruptura (vcuo)

C = selo qumico P = amortecedor de

pulsao S = sifo

Plug

Mangueira

Filtro, tipo Y

Purgador de vapor

Dreno contnuo

Cdigo item #1234

Funil de dreno (Ver abreviaturas)

Instrumento de nvel tipo deslocador, montado externamente ao tanque

Filtro tipo T

Placa de orifcio com flange

Totalizador indicador de vazo a DP

Indicador de vazo tipo rea varivel

Tubo venturi ou bocal medidor de vazo

Turbina medidora de vazo ou elemento propelente

Placa de orifcio em porta placa

Tubo pitot ou Annubar

Espetculo cego instalado com anel em linha (passagem livre)

Espetculo cego instalado com disco em linha (bloqueado)

Transmissor de nvel a presso diferencial

PSV

PSV

PSE

PSE

C

T

LSV

T

LSV

o

FQI

FI

FE

FE

FE

FE

LT

FE

LT

Smbolos e Identificao

9

4.3. Linhas entre os Instrumentos As linhas de ligaes entre os instrumentos devem ser mais finas que as linhas de processo e so

simbolizadas como mostrado a seguir.

Sinal indefinido: conexo com processo, elo mecnico ou alimentao do instrumento

Sinal pneumtico, tpico de 20 a 100 kPa (3 a 15 psi) Sinal eletrnico, tpico de 4 a 20 mA cc Sinal binrio ou discreto (sada de chave) Sinal de ligao por programao ou elo de comunicao Elo mecnico ~ ~ ~ Sinal eletromagntico ou snico (guiado) ~ ~ ~ Sinal eletromagntico ou snico (no guiado) L L L Sinal hidrulico Tubo capilar Linha de processo

4.4. Balo do Instrumento O instrumento completo simbolizado por um pequeno balo circular, com dimetro aproximado

de 12 mm. Porm, os avanos nos sistemas de controle com instrumentao aplicando microprocessador, computador digital, que permitem funes compartilhadas em um nico instrumento e que utilizam ligaes por programao ou por elo de comunicao, fizeram surgir outros smbolos de instrumentos e de interligaes.

Tab. 2.4. Representao dos instrumentos em Diagramas P&I

Sala de Controle Central Painel Auxiliar Campo Acessvel ao

operador Atras do painel ou inacessvel ao operador

Acessvel ao operador

Atras do painel ou inacessvel ao operador

Montado no campo

Equipamento Instrumento discreto

Equipamento compartilhado Instrumento compartilhado

Software Funo de computador

Lgica compartilhada Controle Lgico Programvel

Instrumentos compartilhando o mesmo invlucro. No mandatrio mostrar uma caixa comum.

Smbolos e Identificao

10

Tab. 2.5. Letras de Identificao

Varivel Modificador Funo display Funo sada Modificador A Anlise (5,19) Alarme

B Queimador (burner) Escolha (1) Escolha (1) Escolha (1)

C Condutividade Escolha (1)

Controle (13)

D Densidade Escolha (1)

Diferencial

E Tenso (f.e.m.) Elemento sensor

F Vazo (flow) Frao ou relao (4)

G Escolha (1) Visor (9) ou indicador local

H Manual (hand) Alto (high) (7, 15, 16)

I Corrente Indicao (10)

J Potncia Varredura (scan) (7)

K Tempo Tempo de mudana (4, 21)

Estao controle (22)

L Nvel (level) Lmpada (11) Baixo (low) (7, 15, 16)

M Escolha (1) Momentneo Mdio (7, 15)

N Escolha (1) Escolha (1) Escolha (1) Escolha (1)

O Escolha (1) Orifcio ou Restrio

P Presso, Vcuo Ponto de teste

Q Quantidade Integral, Total (4) Quantificador

R Radiao Registro (17)

S Velocidade (speed)

Segurana (8) Chave (13)

T Temperatura Transmisso (18)

U Multivarivel (6) Multifuno (12) Multifuno (12) Multifuno (12)

V Vibrao, Anlise mecnica

Vlvula, damper (13)

W Peso, Fora Poo (well)

X No classificado (2) Varivel a definir

Eixo X No classificado (2) No classificado (2)

Y Evento, Estado Funo a definir

Eixo Y No classificado (2)

Rel, computao (13, 14, 18)

Z Posio ou Dimenso Eixo Z Elemento final

Smbolos e Identificao

11

Notas para a Tabela das Letras de Identificao 1. Uma letra de escolha do usurio tem o objetivo de cobrir significado no listado que necessrio em uma determinada aplicao. Se usada, a letra

pode ter um significado como de primeira letra ou de letras subsequentes. O significado precisa ser definido uma nica vez em uma legenda. Por exemplo, a letra N pode ser definida como mdulo de elasticidade como uma primeira letra ou como osciloscpio como letra subsequente.

2. A letra X no classificada tem o objetivo de cobrir significado no listado que ser usado somente uma vez ou usado em um significado limitado. Se usada, a letra pode ter qualquer nmero de significados como primeira letra ou como letra subsequente. O significado da letra X deve ser definido do lado de fora do crculo do diagrama. Por exemplo, XR pode ser registrador de consistncia e XX pode ser um osciloscpio de consistncia.

3. A forma gramatical do significado das letras subsequentes pode ser modificado livremente. Por exemplo, I pode significar indicador, ou indicao; T pode significar transmisso ou transmissor.

4. Qualquer primeira letra combinada com as letras modificadoras D (diferencial), F (relao), M (momentneo), K (tempo de alterao) e Q (integrao ou totalizao) representa uma varivel nova e separada e a combinao tratada como uma entidade de primeira letra. Assim, os instrumentos TDI e TI indicam duas variveis diferentes: diferena de temperatura e temperatura. As letras modificadoras so usadas quando aplicvel.

5. A letra A (anlise) cobre todas as anlises no descritas como uma escolha do usurio. O tipo de anlise deve ser especificado fora do circulo de identificao. Por exemplo, anlise de pH, anlise de O2. Anlise varivel de processo e no funo de instrumento, como muitos pensam principalmente por causa do uso inadequado do termo analisador.

6. O uso de U como primeira letra para multivarivel em lugar de uma combinao de outras primeiras letras opcional. recomendvel usar as primeiras letras especificas em lugar da letra U, que deve ser usada apenas quando o nmero de letras for muito grande. Por exemplo, prefervel usar PR/TR para indicar um registrador de presso e temperatura em vez de UR. Porm, quando se tem um registrador multiponto, com 24 pontos e muitas variveis diferentes, deve-se usar UR.

7. O uso dos termos modificadores alto (H), baixo (L), mdio (M) e varredura (J) opcional. 8. O termo segurana se aplica a elementos primrios e finais de proteo de emergncia. Assim, uma vlvula auto atuada que evita a operao de

um sistema de fluido atingir valores elevados, aliviando o fluido do sistema tem um tag PCV (vlvula controladora de presso). Porm, o tag desta vlvula deve ser PSV (vlvula de segurana de presso) se ela protege o sistema contra condies de emergncia, ou seja, condies que so perigosas para o pessoal ou o equipamento e que so raras de aparecer. A designao PSV se aplica a todas as vlvulas de proteo contra condies de alta presso de emergncia, independente de sua construo, modo de operao, local de montagem, categoria de segurana, vlvula de alvio ou de segurana. Um disco de ruptura tem o tag PSE (elemento de segurana de presso).

9. A funo passiva G se aplica a instrumentos ou equipamentos que fornecem uma indicao no calibrada, como visor de vidro ou monitor de televiso. Costuma-se aplicar TG para termmetro e PG para manmetro, o que no previsto por esta norma.

10. A indicao normalmente se aplica a displays analgicos ou digitais de uma medio instantnea. No caso de uma estao manual, a indicao pode ser usada para o dial ou indicador do ajuste.

11. Uma lmpada piloto que parte de uma malha de instrumento deve ser designada por uma primeira letra seguida pela letra subsequente L. Por exemplo, uma lmpada piloto que indica o tempo expirado deve ter o tag KQL (lmpada de totalizao de tempo). A lmpada para indicar o funcionamento de um motor tem o tag EL (lmpada de voltagem), pois a voltagem a varivel medida conveniente para indicar a operao do motor ou YL (lmpada de evento) assumindo que o estado de operao est sendo monitorado. No se deve usar a letra genrica X, como XL

12. O uso da letra U para multifuno, vem vez da combinao de outras letras funcionais opcional. Este designador no especfico deve ser usado raramente.

13. Um dispositivo que liga, desliga ou transfere um ou mais circuitos pode ser uma chave, um rel, um controlador liga-desliga ou uma vlvula de controle, dependendo da aplicao. Se o equipamento manipula uma vazo de fluido do processo e no uma vlvula manual de bloqueio liga-desliga, ela projetada como vlvula de controle. incorreto usar o tag CV para qualquer coisa que no seja uma vlvula de controle auto atuada. Para todas as aplicaes que no tenham vazo de fluido de processo, o equipamento projetado como:

a) Chave, se for atuada manualmente. b) Chave ou controlador liga-desliga, se for automtico e for o primeiro dispositivo na malha. O termo chave geralmente usado se o dispositivo

aplicado para alarme, lmpada piloto, seleo, intertravamento ou segurana. O termo controlador usado se o dispositivo aplicado para o controle de operao normal.

c) Rel, se for automtico e no for o primeiro dispositivo na malha, mas atuado por uma chave ou por um controlador liga-desliga. 14. As funes associadas com o uso de letras subsequentes Y devem ser definidas do lado de fora do circulo de identificao. Por exemplo, FY

pode ser o extrator de raiz quadrada na malha de vazo; TY pode ser o conversor corrente para pneumtico em uma malha de controle de temperatura. Quando a funo evidente como para uma vlvula solenide ou um conversor corrente para pneumtico ou pneumtico para corrente a definio pode no ser obrigatria.

15. Os termos modificadores alto, baixo, mdio ou intermedirio correspondem aos valores da varivel medida e no aos valores do sinal. Por exemplo, um alarme de nvel alto proveniente de um transmissor de nvel com ao inversa deve ser LAH, mesmo que fisicamente o alarme seja atuado quando o sinal atinge um valor mnimo crtico.

16. Os termos alto e baixo quando aplicados a posies de vlvulas e outras dispositivos de abrir e fechar so assim definidos: a) alto significa que a vlvula est totalmente aberta b) baixo significa que a vlvula est totalmente fechada

17. O termo registrador se aplica a qualquer forma de armazenar permanentemente a informao que permita a sua recuperao por qualquer modo. 18. Elemento sensor, transdutor, transmissor e conversor so dispositivos com funes diferentes, conforme ISA S37.1. 19. A primeira letra V, vibrao ou anlise mecnica, destina-se a executar as tarefas em monitorao de mquinas que a letra A executa em uma

anlise mais geral. Exceto para vibrao, esperado que a varivel de interesse seja definida fora das letras de tag. 20. A primeira letra Y se destina ao uso quando as respostas de controle ou monitorao so acionadas por evento e no acionadas pelo tempo. A

letra Y, nesta posio, pode tambm significar presena ou estado. 21. A letra modificadora K, em combinao com uma primeira letra como L, T ou W, significa uma variao de taxa de tempo da quantidade medida

ou de inicializao. A varivel WKIC, por exemplo, pode representar um controlador de taxa de perda de peso. 22. A letra K como modificador uma opo do usurio para designar uma estao de controle, enquanto a letra C seguinte usada para descrever

controlador automtico ou manual.

Smbolos e Identificao

12

Tab. 2.6. Elementos do Diagrama Funcional

Transmissor de vazo

Transmissor de nvel

Transmissor de presso

Transmissor de temperatura

Transmissor de anlise

Lmpada de painel

Indicador da varivel X

Registrador da varivel X

Bobina de rel

Chave de transferncia

Rel de transferncia ou trip

Seletor de sinal alto

Seletor de sinal baixo

Conversor analgico/digital

Conversor digital/analgico

Operador motorizado

Operador no especificado

Extrator de raiz quadrada

Multiplicador

Divisor

Polarizao, adio ou subtrao

Comparador, diferena

Adicionador, somador

Tirador de mdia

Integrador

Contato normalmente aberto

Contato normalmente fechado

Gerador de sinal analgico

Gerador de sinal manual

Atuador solenoide

Limitador de sinal alto

Limitador de sinal baixo

Transdutor ar pneumtico para corrente

Vlvula com atuador pneumtico

Ao de controle proporcional

Ao de controle integral

Ao de controle derivativa

FT

LT

PT

AT

TT

XI

XR

T

T

T

>

< A/D

D/A

/n

/t

S

MO

A

>

<

P/I

K

d/dt

f(x)

Smbolos e Identificao

13

4. Simbologia de Instrumentos A normalizao dos smbolos e

identificaes dos instrumentos de medio e controle do processo, que inclui smbolos e cdigos alfa numricos, torna possvel e mais eficiente a comunicao do pessoal envolvido nas diferentes reas de uma planta: projeto manuteno, operao e processo.

4.1. Parmetros do Smbolo A simbologia correta da instrumentao

deve conter os seguintes parmetros 1. Identificao das linhas de

interligao dos instrumentos, p. ex.., pneumtica, eletrnica analgica e eletrnica digital

2. Determinao do local de instalao dos instrumentos, acessvel ou no acessvel ao operador de processo.

3. Filosofia da instrumentao, quanto ao instrumento ser dedicado a cada malha ou compartilhado por um conjunto de malhas de processo

4. Identificao (tag) do instrumento, envolvendo a varivel, a funo do instrumento e o numero da malha.

4.2. Alimentao dos instrumentos A maioria absoluta dos instrumentos de

medio e de controle requer alguma fonte de alimentao, que lhe fornea algum tipo de energia para seu funcionamento. Os tipos mais comuns de alimentao so a eltrica e a pneumtica, porm h muitas outras disponveis.

As seguintes abreviaes so sugeridas para denotar os tipos de alimentao. Opcionalmente, elas podem indicar tambm tipos de purga.

AS Suprimento de ar (Air supply) ES Suprimento eltrico (Electric supply)

GS Suprimento de gs (Gas supply)

HS Suprimento hidrulico

NS Suprimento de Nitrognio

SS Suprimento de Vapor (Steam supply)

WS Suprimento de gua (Water supply) O nvel de alimentao pode ser

adicionado linha de alimentao do instrumento. Por exemplo, AS 100 kPa (alimentao pneumtica de 100 kPa), ES 24 V cc (alimentao de 24 V cc para instrumento eltrico).

5. Malha de controle A Fig. 2.1 ilustra como os smbolos so

combinados para descrever uma determinada malha de controle. H vrios nveis de detalhamento. Na Fig. 2.1 (a), tem-se a malha com todos os detalhes e na Fig. 2.1 (b), a malha simplificada.

Esta malha de controle e indicao de presso (PIC). O controlador compartilhado (smbolo quadrado) e o seu ponto de ajuste estabelecido por um computador supervisrio (smbolo hexgono) atravs de um protocolo digital de dados compartilhados que fornece o elo de programao entre o computador e o sistema de controle compartilhado (linha com trao e circulo).

O nmero da malha de controle nico e igual a 211, que pode indicar a 11a malha da rea 200. Todos os componentes da malha possuem este mesmo nmero, ou seja,

1. transmissor PT 211 2. transdutor i/p PY 211 3. controlador PIC 211 O transmissor PT 211 est ligado ao

processo atravs de uma vlvula de bloqueio de " (13 mm) e sente a presso de 0 a 300 psi e gera na sada o sinal padro de corrente eletrnica de 4 a 20 mA cc. O sinal de sada do transmissor recebido e identificado no multiplexador do sistema compartilhado como a entrada analgica #17 (AI- 17).

O controlador PIC 211 se encontra no console #2 (C-2) do sistema compartilhado e tem as funes de controle PI (proporcional e integral).

O sistema compartilhado tambm fornece um sinal de alarme de alta (PAH) e uma variao de presso de alta (dP/dt) desta medio.

No lado da sada do controlador, o sinal que deixa o multiplexador do sistema identificado como a sada analgica (AO-21), que tambm o sinal de 20 mA cc. Este sinal eletrnico recebido por um transdutor i/p, que o converte para o sinal pneumtico de 20 a 100 kPa (0,2 a 1,0 kgf/cm2 ou 3 a 15 psi), que est montado na vlvula de controle PCV 211.

A vlvula tem condio de falha fecha (fail close - FC) e possui um posicionador (P). O transdutor i/p requer a alimentao pneumtica (AS - air supply), tpica de 140 kPa (22 psi).

O diagrama da Fig. 2.1 (b) mostra uma malha de controle de presso, digital e compartilhada, PIC.

Smbolos e Identificao

14

(a) Representao detalhada

(b) Representao simplificada Fig. 2.1. Representao detalhada de uma malha

de controle de presso (a) e a equivalente, simplificada (b).

PIC 211

PT 211

"

0-300 #

PIC 211

S.P.

C-#2 (PI) PAH

dp/dt AO-21 AI-17

PY 211

AS

AS P

PCV 211

FC

Smbolos e Identificao

15

6. Sistemas completos As Fig. 2.2. e Fig. 2.3 mostram o mesmo

sistema de controle com diferentes graus de detalhamento. Na Fig. 2.2 todos os elementos so mostrados e na Fig. 2.3, tem-se o sistema simplificado..

O registro da vazo obtido de 1. sensor de vazo placa de orifcio, FE-

1. 2. transmissor de vazo, no campo, FT-1, 3. extrator de raiz quadrada, montado

atrs do painel da sala de controle, FY-1,

4. registrador com duas penas, uma para a vazo (FR-1) e outra para a presso (PR-2), montado no painel de leitura da sala de controle.

O registro da presso obtido de um transmissor de presso, PT-2, montado no campo. A tomada da presso usa a tomada de alta ou de baixa da placa.

O diagrama no determina se o sinal pneumtico ou eletrnico.

A temperatura da sada do gs medida por

1. Um sensor de temperatura tipo detector de temperatura a resistncia (RTD), TE-3, montada em um poo, TW-3

2. O sinal do sensor vai diretamente ao registrador e controlador de temperatura (TRC-3).

3. A sada do controlador o sinal eletrnico padro de 4 a 20 mA cc que vai para o atuador de uma vlvula esfera, TV-3, com atuador a cilindro.

4. O controlador registrador de temperatura tem uma chave de temperatura TSL-3, que atua um alarme no painel (TAL-3), com a temperatura baixa.

A Fig. 2.3 usa uma simbologia simplificada para mostrar que um gs aquecido e sua temperatura controlada por um controlador de painel. O fluido de aquecimento modulado por uma vlvula de controle e registra a vazo do gs, presso e temperatura de sada e h um alarme que atua com temperatura baixa.

A Fig. 2.4. mostra a descrio simblica completa de um processo de distilao.

A vazo de alimentao medida (FE-3, FT-3) e registrada (FR-3), mas no controlada A taxa de entrada de calor proporcional taxa de alimentao vezes um ganho de rel (FY-3B), que ajusta o ponto de ajuste do controlador de vazo do leo quente (FRC-1).

O produto leve da torre condensado, com a temperatura do condensado controlada mantendo-se constante a presso da coluna (PRC-11). A sada do produto leve tem vazo controlada (FRC-4). O ponto de ajuste do controlador ajustado por um rel divisor (UY-6), cujas entradas so a vazo de alimentao, como modificada pelo rel funo (FY-3A) e a sada do controlador de anlise dos produtos leves (ARC-5). O controlador de anlise recebe a anlise do produto de seu transmissor, que tambm transmite o sinal para uma chave de anlise dual (alta/baixa), que por sua vez, atua em alarmes correspondentes.

O nvel do acumulador mantido constante (LIC-7) atravs da manipulao da vazo de refluxo (LV-7), que uma vlvula com falha aberta (FO). Uma chave de nvel separada atua um alarme de nvel do acumulador em alta e baixa (LSH/L 9). H uma indicao de nvel local atravs de visor (LG 10).

So medidas temperaturas em vrios pontos do processo e os valores so registrados (6 pontos - TJR 8-1 a 8-6) e indicados (3 pontos - TJI 9-1 a 9-3). Alguns dos pontos de registro possuem chaves de acionamento de temperatura baixa e alta (por exemplo, TJSH 8-2, TAH 8-2 e TJSL 9-5 e TAL 8-5), com respectivos alarmes

A Fig. 2.5. ilustra o sistema de medio, controle e automao de uma estao de medio de gs natural. So identificados os instrumentos (com um losango com a letra I no interior) pertencentes ao sistema de intertravamento, que feito por um Controlador Lgico Programvel. As variveis so mostradas pelo Sistema Supervisrio, que um computador compartilhado (identificados com um hexgono). H sinais pneumticos e discretos (ou binrios, que so as sadas de chaves eltricas).

Smbolos e Identificao

16

Fig. 2.2. Simbologia total

Fig. 2.3. Simbologia de modo simplificado

Fluido do trocador de calor

PR 2

FR 1

TV 3 TRC

3

TAL 4

Fluido do trocador de

calor

PT 2

FT 1

PR FR

FY

TV 3

RTD

TRC

2 1

1

3

TAL TSL 3 3

FE 1

TW 3

TE 3

Smbolos e Identificao

17

Fig. 2.4. Instrumentao para um sistema de distilao

Instrumentos

18

Fig. 2.5. Instrumentao para um sistema de medio de uma estao de medio de gs natural

19

3. Instrumentos

Objetivos de Ensino 1. Classificar os tipos de instrumento, quanto a alimentao 2. Mostrar a topologia do instrumento: montado no campo ou sala de controle, modular ou integral,

dedicado ou compartilhado, centralizado ou distribudo. 3. Listar os sinais padro usados na Instrumentao: pneumtico, eletrnico analgico e digital. 4. Apresentar as caractersticas e vantagens do instrumento inteligente sobre o convencional. 5. Conceituar instrumento virtual e suas diferenas do real.

1. Classes de Instrumentos Os instrumentos de medio e controle de

processo podem ser classificados de acordo com a seguinte dialtica:

1. manual ou automtico 2. alimentado ou sem alimentao externa 3. pneumtico ou eletrnico 4. analgico ou digital 5. burro ou inteligente 6. montado no campo ou na sala de

controle 7. modular ou integral 8. dedicado ou compartilhado 9. centralizado ou distribudo

2. Manual e Automtico Com relao interveno humana, a medio instrumento pode ser manual ou automtica.

A medio mais simples feita manualmente, com a interferncia direta de um operador. A medio manual geralmente feita por um instrumento porttil. Exemplos de medio manual:

1. medio de um comprimento por uma rgua,

2. medio de uma resistncia eltrica atravs de um ohmmetro,