nr13 instrumentação completo 1

Noções básicas de instrumentação e controle

Andrea Manhães Gomes• Técnico de Projeto C. e M. III • Suporte Técnico / Automação– Telefone (024) 7613827

– FAX (024) 7617350

–E-mail: andreagomes@petrobras.com.br–Chave : QM 97

Noções básicas de instrumentação e controle

Objetivo:• “Fornecer conhecimento básico de

instrumentação e controle e suas aplicações nas plataformas marítimas de produção da Petrobrás.”

Noções básicas de instrumentação e controle

Assuntos abordados• Simbologia e matriz de causa e efeito

• Instrumentos

• Controle

• Elementos finais

Instrumentação

Definição“É a técnica utilizada para a medição e

controle do processo e para garantir a segurança dos equipamentos, dos seres

humanos e meio ambiente.”

Instrumentação

Vantagens com a utilização da instrumentação:• Melhoria na qualidade do produto• Quantidade do produto• Otimizar o processo• Ecologia• Segurança

Simbologia de instrumentação

Definição

“Simbologia de instrumentação é a identificação padronizada dos instrumentos de uma planta de

processo.”• Aplicações–As simbologias são encontradas nos

fluxogramas de engenharia, nas telas das estações de controle, nos painéis sinóticos e semigráficos.

Simbologia de instrumentação

Definições preliminares• Campo - Área industrial, área externa.

• Sala de controle - Local que se encontram instalados os painéis de controle e monitoração.

• Acessível - Termo aplicado a um dispositivo ou função programada que pode ser visto pelo operador para acompanhamento do processo em ações de controle.

Simbologia de instrumentação

• Eletrônica - Instrumentação cuja alimentação é a tensão elétrica e o sinal padrão transmissão é 4-20mA ou 1-5Vcc.

• Pneumática - Instrumentação cuja alimentação é pneumática e o sinal padrão de transmissão é 3-15PSI.

• Digital - Designação aplicada a um dispositivos ou sinais que utilizam digítos binários para representar valores contínuos ou estados.

Simbologia de instrumentação• Analógico - Termo aplicado a um dispositivo ou

sinal que tem variações contínuas.

• Binário - Termo aplicado a um dispositivo ou sinal que tem somente posições ou estados. Quando usado na sua forma mais simples, como em “sinal binário” (oposto a sinal analógico”) o termo representa os estados “liga/ desliga” ou “alto/baixo”, isto é, não representa uma variação contínua.

Simbologia de instrumentação• Malha - Combinação de um ou mais instrumentos

interligados.• Variável de processo - Grandeza física

mensurável.

• Elemento sensor - Componente de um instrumento que entra em contato direto com o processo.

• Indicador - Instrumento que sente uma variável de processo e indica seu valor.

• Registrador - Instrumento que sente uma variável de processo e registra seu valor.

Simbologia de instrumentação

• Chave - instrumento que liga e desliga, abre e fecha, baseado em valores pré-determinados).

• Transmissor - instrumento que sente uma variável de processo por meio de um elemento sensor e gera um sinal de saída que é proporcional a variável de processo).

• Controlador - instrumento que recebe um sinal proporcional à variável medida,compara-o com um valor de referência e gera um sinal padrão na saída).

Simbologia de instrumentação

• Conversor - Instrumento que recebe um sinal padrão pneumático ou eletrônico e o modifica sobre a forma de sinal pneumático ou eletrônico proporcionalmente.

• Elemento final - Componente da malha que está em contato com a variável de processo modificando-a.

• Compartilhado - Um único instrumento executa as funções de indicação, registro, alarme ou controle.

Instrumentos Definição

“São dispositvos que medem, monitoram, controlam uma variável de processo.”

• Terminologia

Range - É o campo de medição (limites mínimos e máximos da medição)

Span - É o alcance ( # entre o valor máximo e mínimo da medição)

Set-point - Valor de referência

Instrumentos

Classificação dos instrumentos • Quanto ao tipo–Elemento sensor– Indicador– Transmissor –Controlador–Conversor–Elemento final

Instrumentos

Classificação dos instrumentos • Quanto a variável de processo– Instrumentos de temperatura– Instrumentos de pressão– Instrumentos de vazão– Instrumentos de nível

Instrumentos de pressão

Pressão É uma força aplicada numa determinada

área e pode ser expressa em Kgf/cm2, PSI, Kpa etc.

• Tipos de pressão–Pressão relativa = Pressão manométrica–Pressão absoluta = Pressão ATM + Pressão

relativa–Pressão atmosférica = Pressão barométrica

Instrumentos de pressão

TIPOS DE PRESSÃO

VÁCUO REAL

PRESSÃO ABSOLUTA

PRESSÃO RELATIVA

PRESSÃO ATM

Instrumentos de pressão

Tipos de elementos sensores mecânicos para medição de pressão• Bourdon, Fole e diafragmaPrincípio da deformação elástica dos materiais.

F=K.x F=P.S , P.S=K.x, P ~= x

K= constante elástica

x= deslocamento

Instrumentos de pressão

Instrumentos de pressão

Instrumentos de pressão

Instrumentos de pressão

Instrumentos de pressão

Tipos de elementos sensores elétricos para medição de pressão• célula capacitiva • piezo elétrico (características dos cristais,

gera DDP)• piezo resistivo (características dos

cristais varia resistência)• strain gage (extensômetros elétricos varia

resistência)

Instrumentos de pressão

CÉLULA CAPACITIVA

C=& A , onde &= constante dielétrica

d A= área

d= distância de placas

Instrumentos de nível

Nível

“É a altura da coluna de um líquido ou sólido no interior de um tanque ou vaso e pode ser expressa em metro ou o-100% do fundo do vaso.”

Instrumentos de nível

Tipos de elementos sensores para medição de nível• flutuadores (bóia)• Displacer• Pressão diferencial• Radar

Instrumentos de nível

Tipos de elementos sensores para medição de nível• flutuadores (bóia)

Instrumentos de nível

Chave de nível tipo bóia

Instrumentos de nível

Tipos de elementos sensores para medição de nível e interface• displacer ( deslocador por empuxo )

Princípio de Arquimedes

“Um corpo imerso em um fluido sofre uma força empuxo de baixo para cima proporcional ao peso de fluído deslocado”

Instrumentos de nível

Princípio do instrumento tipo empuxoE = Pf = m.g = V.d .g = A . h. d .g

onde d= massa específica e

d = m

v

Instrumentos de nível

Tubo de torque e LT completo

Instrumentos de nível

Transmissor de nível pneumático e eletrônico

Instrumentos de nível

Visor de nível