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MEDIDAS ELTRICAS

Aula 02 Conceitos de Instrumentos

de Medio

Prof. David Nascimento Coelho

davidcoelho89@gmail.com

Escola Tcnica Aberta do Brasil - ETEC Instituto Federal do Cear - IFCE

Fortaleza - CE 2015

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Sumrio

Apresentao ........................................................................ 03

Tpico 1 Para comeo de conversa ................................... 04

Tpico 2 Instrumentos e malhas .........................................10

Tpico 3 Simbologia dos instrumentos ...............................14

Tpico 4 Fluxograma de instrumentos ................................18

Concluso ...............................................................................21

Referncias .............................................................................22

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Apresentao

Na primeira aula desta disciplina, estudamos alguns conceitos em

relao metrologia e instrumentos de medio. Estes e outros

conceitos podem ser vistos nos documentos VIM 2012

(Vocabulrio Internacional de Metrologia) e SI 2012 (Sistema

Internacional de Unidades), disponveis na biblioteca virtual.

Alm destes conceitos, em um ambiente industrial ou em

sistemas de distribuio de energia eltrica, no entramos em

contato apenas com instrumentos de medio, pois existem

diversos outros tipos de instrumentos que se relacionam com

estes para manter um processo em funcionamento.

Assim, na segunda aula da disciplina de Medidas Eltricas,

aprofundaremos no s nossos conhecimentos sobre

instrumentos de medio, mas tambm aprenderemos a

identific-los em meio a um processo em que existem diversos

instrumentos.

Vamos aula!

Objetivos

Conhecer os tipos de instrumentos e suas

classificaes.

Compreender a nomenclatura de instrumentos e

malhas.

Entender a simbologia dos instrumentos.

Aprender o processo de elaborao do fluxograma de

instrumentos.

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Tpico 1 Para comeo de conversa

Ao surgir a necessidade de fazer medies eltricas em um

determinado processo (para instalar novos equipamentos ou fazer

manuteno em equipamentos j disponveis), o operador dever

tomar um projeto como base para realizar o servio.

Dessa forma, muito importante que exista um padro de

simbologia e codificao dos instrumentos para facilitar a

realizao destes servios.

Assim, na rea de instrumentao e controle, a simbologia para

representao de instrumentos padronizada pelos rgos

normativos ISA (Instrument Society of America) e ABNT

(Associao Brasileira de Normas Tcnicas).

Especificamente, as normas ISA-S5 (ISA) e NBR-8190 (ABNT)

so responsveis por exporem todas as informaes sobre a

nomenclatura e simbologia de instrumentos e de malhas de

controle necessria para realizar a identificao de instrumentos

em plantas industriais.

A simbologia de instrumentao, juntamente com a representao

de equipamentos de processo, origina um documento chamado

Objetivo

Conhecer os tipos de instrumentos e suas

classificaes.

Malha de controle uma estrutura na qual o sinal de sada de uma varivel do sistema comparado com um sinal de referncia, de modo a gerar uma atuao por parte do controlador para corrigir o erro entre estes sinais. Fonte: http://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/12328/12328_3.PDF

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P&ID. Porm, antes de estudarmos estas nomenclaturas e

simbologias, necessrio que saibamos quais so os diferentes

tipos de instrumentos que as recebem.

Assim, os tipos e classificao dos instrumentos so mostrados

no prximo tpico.

1.1 Indicador

So instrumentos que so utilizados para indicar um valor

instantneo, eficaz ou mdio de alguma grandeza.

A indicao da grandeza medida pode ser realizada de duas

formas: analgica, quando utilizado um ponteiro, ou digital

quando usado um visor LCD.

Como exemplos de instrumentos indicadores, podemos citar

voltmetro, ampermetro, velocmetro, manmetro. Na figura 2.1,

mostrado um multmetro digital.

Figura 2.1 Multmetro Digital.

Fonte: http://pt.wikipedia.org/wiki/Mult%C3%ADmetro

P&ID (Piping and Instrumentation Diagram - diagrama de tubulao e instrumentao) um modelo de fluxograma de engenharia. Fonte: http://www.dee.eng.ufba.br/home/simas/Aula%20IV%20-%20Simbologia%20-%20pt2.pdf

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1.2 Registrador

So instrumentos que registram os valores da grandeza medida,

permitindo uma anlise futura a partir dos dados guardados.

Esses instrumentos podem ser ligados a um computador, para

armazenamento por um perodo, ou permanente, atravs de um

CD, pendrive, HD, dentre outros.

Alguns exemplos de instrumentos registradores sismgrafo,

medidor de energia eltrica, tacgrafo, etc.

Na figura 2.2, ilustrado um exemplo de equipamento registrador:

o medidor de energia eltrica.

Figura 2.2 Medidor de Energia Eltrica

Fonte: http://www.nardinieletrica.com.br/detalhesProduto.php?prodId=1088

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1.3 Sensor

o dispositivo sensvel que capta a energia da grandeza a ser

observada e converte em um sinal que pode ser observado pelo

operador, podendo ser luminosa, trmica e cintica.

O sinal de sada de um sensor s vezes pode no ter as

caractersticas eltricas nos padres de transmisso para ser

utilizado em um sistema de controle, dessa forma aplicado um

circuito de interface para a produo do sinal nos padres

necessrios.

Existem dois tipos de sensores: os sensores analgicos, que,

dentro da sua faixa de operao, podem assumir qualquer valor

no seu sinal de sada; e o sensor digital que assume apenas dois

valores no seu sinal de sada.

1.4 Transdutor

o dispositivo que utilizado como interface s formas de

energia do ambiente e que transformam essa grandeza fsica em

um sinal de tenso ou corrente para ser interpretado por um

sistema de controle.

Na figura 2.3 ilustrado um transdutor do tipo que converte um

sinal de presso em um sinal eltrico analgico.

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Figura 2.3 Transdutor de Presso

Fonte: http://www.absi.com.br/MaisProduto.asp?Produto=324

1.5 Transmissor

Transmissor o dispositivo que prepara o sinal de sada de um

transdutor para a utilizao distncia, realizando algumas

adequaes deste sinal.

1.6 Controlador

o elemento de um sistema que responsvel pelas tomadas de

decises, ou seja, realizar alguma correo do valor de sada do

processo em funo do erro do sistema. Exemplo: CLP,

Controlador Universal, dentre outros.

Na figura 2.4 ilustrado um tipo de controlador, o Controlador

Lgico Programvel (CLP).

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Figura 2.4 CLP

Fonte: http://www.andautomacao.com.br/clp_9.html

1.7 Atuador

So dispositivos que modificam a varivel que est sendo

controlada, ou seja, agem no processo que est funcionando. O

atuador recebe o sinal do controlador e age no sistema

controlado. Exemplo: motor, vlvula pneumtica, rels, dentre

outros. Na Figura 2.5 ilustrado um motor de induo

Figura 2.5 Motor de Induo

Fonte: http://www.portaleletricista.com.br/motor-de-inducao-funcionalidade-

significado-dicas-passo-a-passo/

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Tpico 2 Instrumentos e malhas

Aps estudar os tipos de instrumentos, verificaremos agora como

ocorre a identificao destes em um processo industrial.

A identificao de um instrumento e a qual malha de controle este

pertence feita atravs de um cdigo alfanumrico que

denominado tag.

O tagname ou tag um cdigo alfanumrico cuja finalidade

identificar equipamentos ou instrumentos dentro de uma planta de

processos. Esse cdigo identifica:

Local de instalao, definindo acessibilidade (campo,

painel, sala de controle).

Funo do instrumento, definindo a varivel tratada e o que

fazer com esta.

Objetivo

Compreender a nomenclatura de instrumentos e malhas.

Observao:

As normas ISA-S5 e NBR 8190 definem que a construo da

tag deve conter as seguintes informaes:

A funo programada por um conjunto de letras.

Local de instalao (malha) atravs de um conjunto de

algarismos.

Sufixo.

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2.1. Identificao funcional

A tabela a seguir apresenta um exemplo de uma tag (PRC 001

02A), na qual temos as seguintes informaes discriminadas.

Tabela 2.1 Exemplo de Tag

Fonte: NBR 8190

Podemos verificar assim, a partir da tabela anterior, que a tag

dividida em identificao funcional e identificao da malha de

controle. Deste modo, temos a primeira letra referente varivel

do processo medida, podendo estar com uma letra a mais, o que

consiste em um modificador opcional. Na tabela 1, a primeira letra

a P, que corresponde a varivel presso.

A segunda letra pode tambm possuir um ou mais modificadores,

podendo ser:

Funes passivas: elemento primrio, orifcio de restrio,

poo.

Funes de informao: indicador, registrador, visor.

Observao:

Na tabela a seguir, ilustrado o conjunto de letras e suas

respectivas funes em cada posio na tag, desta forma

possvel com o uso desta tabela realizar a decodificao da tag.

Uma letra na primeira posio de um tag indica sempre a varivel, j uma letra na segunda posio indica um modificador opcional.

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Funes ativas ou de sada: controlador, transmissor,

chave e outros.

Funes modificadoras: alarmes ou indicao de

instrumento multifuno.

Tabela 2.2 Decodificao das Tags.

Fonte: NBR 8190

Observao:

Existem tambm funes nas quais os controladores podem

atuar. Estas so funes de computao (+, -, x, /), de seleo

() e de converso (i/p, p/i), que devem possuir os smbolos

ao lado do balo, que utiliza estas funes, para esclarecer a

funo a ser executada.

Identificao do instrumento da tabela 2.1: P presso R Registrador C Controlador 001 rea de atividade 002 Nmero sequencial da malha A Sufixo

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2.2 Identificao da malha de controle

A identificao da malha feita por um nmero, colocado depois

da identificao funcional do instrumento, podendo possuir uma

letra aps chamada de sufixo. No exemplo da tabela 1, temos

como sufixo a letra A.

O sufixo usado quando tem mais de um instrumento com a

mesma funo na malha, por exemplo, TIC-100A, TIC-100B, TIC-

100C.

Observao:

A numerao da malha pode ser serial ou paralela, onde:

Paralela: comea de 0 para cada nova varivel, por

exemplo, TIC-100, FIC-100, LIC-100 e AI-100.

Serial: usa uma nica sequncia de nmeros para um

projeto ou seo grande de um projeto, por exemplo,

TIC-100, FIC-101, LIC-102 e AI-103.

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Tpico 3 Simbologia dos instrumentos

Neste tpico aprenderemos as simbologias utilizadas em uma

planta de instrumentao que, juntamente com as tags, so

utilizadas para caracterizar um instrumento.

A simbologia correta da instrumentao deve conter os

seguintes parmetros: identificao (tag) do instrumento,

envolvendo a varivel do processo, a funo do

instrumento e o nmero da malha do processo.

Identificao das linhas de interligao dos instrumentos,

tais como eletrnica fsica, eletrnica por configurao,

pneumtica.

Determinao do local de instalao dos instrumentos,

acessvel ou no acessvel ao operador de processo.

Filosofia do instrumento, quanto ao instrumento a ser

dedicado a cada malha ou compartilhado com um conjunto

de malhas de processo.

3.1 Smbolos de linhas de transmisso

Como os equipamentos de processos e os instrumentos, as linhas

de alimentao e de sinais possuem simbologia e identificao

adequadas, conforme observamos na figura 2.5.

Objetivo

Entender a simbologia dos instrumentos.

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J o tipo de suprimento designado por duas letras em cima da

linha de transmisso, conforme tabela 3.

Figura 2.5 Linhas de Transmisso

Fonte: NBR-8190

Tabela 2.3 Tipos de Suprimentos.

Fonte: NBR 8190

Quando um suprimento eltrico possui uma tenso de 24 V DC, este ser representado no projeto da seguinte forma: ES 24DC

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3.2 Simbologia geral dos instrumentos

O instrumento simbolizado por um pequeno balo circular, com

dimetro aproximado de 12mm, podendo ser observados na

figura 2.6. Com o avano nos sistemas de controle, foi necessrio

aprimorar a simbologia dos instrumentos.

Foram inseridas simbologias para sistemas de controle aplicando

microprocessador, computador digital, que permitem funes

compartilhadas em um nico instrumento e utilizam ligaes por

programao ou por elo de comunicao.

Figura 2.6 Smbolos de Instrumentos

Fonte: NBR-8190

Na figura 2.6, so ilustrados os smbolos dos tipos de

equipamentos, possveis de serem encontrados em uma planta de

instrumentao. Nessa figura, possvel identificar o instrumento

quanto ao local de instalao e forma de uso.

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Fazendo a anlise da figura 2.6, temos:

Linha nica horizontal indica que o instrumento ou a funo

localizada no local primrio como, por exemplo, a sala de

controle.

A linha dupla indica que o instrumento localizado em um

local auxiliar, tal como uma estante auxiliar.

A ausncia de linha no smbolo indica que o instrumento

montado em campo.

A ilustrao da linha tracejada indica que o instrumento no

acessvel como, por exemplo, a ilustrao localizada em

um painel eltrico.

A presena do quadrado no smbolo indica que o

instrumento possui um display e realiza alguma funo de

controle.

A presena do hexgono representa que o instrumento

possui funes de computadores, por exemplo, as funes

de um controlador.

A presena de um quadrado com um losango interno

representa que o instrumento um controlador lgico

programvel (CLP).

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Tpico 4 Fluxograma de instrumentos

Neste tpico, utilizaremos o contedo estudado at aqui,

realizando a integrao, para que possamos elaborar os

fluxogramas.

Primeiramente, identificaremos alguns elementos isoladamente e

depois criaremos conjuntos maiores.

Para realizar a identificao de um elemento, temos que seguir as

seguintes etapas:

1 - Alcanar a identificao funcional;

2 - Realizar a identificao da malha;

3 - Identificar o local de instalao do instrumento;

4 - Identificar a filosofia do instrumento.

Nos exemplos a seguir, apresentamos a identificao dos

elementos seguindo essas etapas.

Objetivo

Aprender o processo de elaborao do fluxograma de

instrumentos.

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Exemplo 1:

1.Identificao funcional: FIC Indicador e controlador de vazo;

2.Identificao da malha: 123;

3.Identificao do local de instalao: montado no painel

principal;

4. Identificao da filosofia: display compartilhado.

Exemplo 2:

1. Identificao funcional: TT Transmissor de Temperatura;

2. Identificao da malha: 123;

3. Identificao do local de instalao: montado em campo;

4. Identificao da filosofia: instrumento discreto.

Na figura 2.7, ilustrado um exemplo de um fluxograma de

instrumentao. Nesse exemplo, possvel encontrar

transmissores de vazo, temperatura, controladores de

temperatura e vazo, um computador e duas vlvulas.

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Figura 2.7 Fluxograma de Instrumentao

Fonte: NBR-8190

Desta forma, temos a forma de comunicao existente por

software, sinal eltrico e sinal pneumtico. Quanto montagem,

existem elementos montados em campo, colocado no painel

principal e montado em local auxiliar.

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Concluso

Nessa aula, finalizamos nosso estudo sobre os instrumentos em

geral e sua simbologia. A partir das prximas aulas, estudaremos

conceitos relacionados a erros de medio e sobre os

instrumentos de medio em si.

Para aprofundar seus conhecimentos, pesquise em outras fontes,

revise os conceitos apresentados, realize anotaes e resolva

exerccios.

At a prxima aula!

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Referncias

[1] BALBINOT, A.; BRUSAMARELLO, V. J. Instrumentao e Fundamentos de Medidas. 2. Ed. Rio de Janeiro: Editora LTC, 2011, Volume 1.

[2] INMETRO. Sistemas Internacional de Unidades. Disponvel

em: http://www.inmetro.gov.br/inovacao/publicacoes/si_versao_final.pdf.

[3] OLIVEIRA, R. da S. Instrumentao e Medidas Eltricas.

Apostila. 2010.

[4] MEDEIROS F., S. Fundamentos de Medidas Eltricas. Vol.

1 e 2. 2a ed. So Paulo: Guanabara, 1981.

[5] TORREIRA, R. P. Instrumentos de Medio Eltrica. 3a ed.

So Paulo: Hemus, 2004.

[6] ROLDAN, J. Manual de Medidas Eltricas. So Paulo:

Hemus, 2002.