Aula 2 Instrumentao na Ind. Qumica

Prof. Gernimo

Instrumentos para controle de processos

Classificao dos instrumentos

As diversas funes necessrias ao correto funcionamento de uma malha de controle so desempenhadas por dispositivos chamados de instrumentos para controle de processos. De acordo com a funo desempenhada, os instrumentos mais comumente encontrados numa malha de controle so:

Elemento primrio ou sensor

Parte de uma malha ou de um instrumento que primeiro sente o valor da varivel de processo.

Indicador

Dispositivo que apenas indica o valor de uma determinada varivel de processo, sem interferir no processo.

Instrumentos para controle de processos

Classificao dos instrumentos

Transmissor Dispositivo que sente uma varivel de processo por meio de um elemento primrio e que produz uma sada cujo valor geralmente proporcional ao valor da varivel de processo. O elemento primrio pode ser ou no parte integrante do transmissor.

Controlador Dispositivo que por finalidade manter em um valor pr-determinado uma varivel de processo.

Registrador Dispositivo destinado ao armazenamento de valores (dados) de uma determinada varivel de controle. Esta funo anteriormente era realizada por meio do traado de grficos sobre o papel de forma contnua. Atualmente o armazenamento de tais informaes feito de modo digital.

Instrumentos para controle de processos

Classificao dos instrumentos

Conversor

Dispositivo que emite um sinal de sada padronizado modificado em relao natureza do correspondente sinal de entrada.

Vlvula de Controle

um elemento final de controle que manipula diretamente a vazo de um ou mais fludos de processo.

Chave

Dispositivo que conecta, desconecta ou transfere um ou mais circuitos, manual ou automaticamente. Neste caso, atuado diretamente pela varivel de processo ou seu sinal representativo. Sua sada pode ser para atuar em alarmes, lmpadas-piloto, Inter travamento ou sistema de segurana. As chaves no participam do controle contnuo das variveis de processo.

Conforme a sua funo, os instrumentos podem estar localizados no campo ou num painel dentro de uma sala

de controle.

Exemplos de Instrumentos em malhas de Controle

Uma malha de controle composta por um sensor, para

detectar a varivel de processo que se quer controlar; um

transmissor, para converter o sinal do sensor em um sinal

pneumtico, eltrico ou digital equivalente; um controlador,

que compara o sinal do processo com o set point e produz

um sinal apropriado de controle; e um elemento final de

controle, que altera a varivel manipulada. Normalmente o

elemento final de controle uma vlvula operada atravs de

um atuador pneumtico que abre e fecha a vlvula de modo

a alterar o fluxo da varivel manipulada.

A figura abaixo mostra uma malha de controle de nvel.

O sensor, o transmissor e a vlvula de controle esto fisicamente localizados no campo, enquanto o controlador tradicionalmente fica localizado na sala de controle.

A malha de controle usualmente alimentada por fonte de 45 Vcc. O transmissor retorna, ento, uma corrente que varia de 4 a 20 mA em funo da varivel controlada do processo e esta corrente aplicada entrada do controlador.

O controlador resolve o algoritmo de controle a ele incorporado levando em considerao o valor atual da varivel controlada e do set point ajustado, fornecendo uma sada, tambm de 4 a 20 mA, que ir variar a abertura da vlvula de controle. Na vlvula de controle um instrumento chamado I/P transforma a corrente de 4 a 20 mA em sinal pneumtico de 3 a 15 psig que far com que o atuador pneumtico movimente a haste da vlvula, abrindo ou fechando a mesma, de modo a levar a varivel controlada para o set point.

A figura abaixo, mostra uma malha de controle inteligente com transmissor assumindo a funo de controle. O transmissor recebe a informao do

sensor, tambm chamado de elemento primrio de medio, transforma esta

informao em valor digital, resolve o algoritmo de controle atravs de seu

controlador micro processado e, por fim, envia um sinal de sada analgico

de 4 a 20 mA para a vlvula atuar na varivel manipulada. A troca de

informao com o operador, neste caso, d-se atravs de um sinal digital

superposto aos 4 a 20 mA, sendo possvel a mudana de set point e de

parmetros em geral. O protocolo mais usado neste tipo de comunicao

chama-se HART.

A substituio do padro 4 a 20 mA de comunicao entre os instrumentos por

padro digital j se tornou realidade. A

indstria vem buscando consolidar um

padro para a comunicao digital de

campo entre instrumentos para controle

de processos. Esta tecnologia chamada

de barramento de campo ou, como mais

conhecida, Fieldbus.

Malha de controle de temperatura com controlador convencional.

O transmissor de temperatura (TT) mede a varivel e transmite o valor

proporcional para o controlador (TIC) que, por sua vez, compara o valor com o set

point e envia um sinal proporcional ao ERRO para o controle de abertura da

vlvula automtica (TV)

Presso Temperatura Vazo Nvel

Sensores Bourdon Bimetal Orifcio Flutuador

Fole Termorresistncia Volumtrico Presso

Diafragma Termopar Turbina Radar

Capacitivo Radiao Magntico Ultra-som

Strain gage Ultra-som

Piezoeltrico Corilis

Indicadores Locais Manmetros Termmetros

Visores (gauges) Rotmetro Visor

Transmissores Pulsos

Pneumticos 3-15 psig (0,2 - 1,0 kg/cm2)

Analgicos 4 - 20 mA 1 - 5 volts

Controladores digitais , Protocolo HART e Fieldbus

Controladores Pneumticos locais e de painel

Eletrnicos analgicos

Eletrnicos digitais multimalhas

Registradores Pneumticos locais e de painel

Eletrnicos analgicos

Eletrnicos digitais multimalhas

Totalizadores Computadores

Sistemas SDCD - Sistema Digital de Controle Distribudos

SCADA - Sistema de Controle Superv. E de Aquisio de Dados

CLP - Controledor Lgico Programvel

Instrumentos mais Comuns

Smbolos Grficos e Identificao

dos Instrumentos

As normas de Instrumentao estabelecem smbolos grficos e codificao alfanumrica de instrumentos ou

funes programadas que devero ser utilizados nos

diagramas e nas malhas de controle de projetos de

instrumentao.

A norma internacional que regula esse assunto a ISA S5.1 (Instrumentation Symbols and Identification).

Cada instrumento ou funo programada deve ser identificado por um conjunto de letras que o classifica

funcionalmente e um conjunto que identifica a malha o

qual o instrumento ou funo programada pertence.

Smbolos Grficos e Identificao dos

Instrumentos

A identificao feita da seguinte forma:

1 Grupo de letras: Identifica a varivel medida ou iniciadora

1 letra Varivel medida

Ex: P presso, T temperatura, F vazo, L nvel.

2 letra Modificadora

Ex: D diferencial, Q totalizao, S segurana.

2 Grupo de letras: Identifica a funo

1 letra Funo passiva ou de informao

Letras mais usadas: A alarme, E elemento primrio, G viso direta (gage ou gauge), I indicador, R registrador.

2 letra Funo ativa de sada

Letras mais usadas: C controlador, S chave, T transmissor, V vlvula ou damper, Y rel

3 letra Modificadora

Letras mais usadas: H alto, L baixo.

Smbolos Grficos e Identificao dos

Instrumentos

Exemplos:

PIC controlador e indicador de presso

PT transmissor de presso

FQI totalizador e indicador de vazo

PSHH chave de presso muito alta

LG visor de nvel

Smbolos para linhas de

instrumentos

Todas as linhas que interligam os

instrumentos devem ser mais finas

do que as das tubulaes de

processos e, dependendo da

natureza do sinal de transmisso,

os smbolos a seguir devem se

usados:

Exerccios.

Identifique todos os sinais do fluxograma simplificado de tubulao e

instrumentao (P&ID) de um vazo separador abaixo