automação 2

UniversidadeFederaldeItajub EngenhariaEltrica

INSTRUMENTAO Normatizao e Simbologia

Prof.RogerJ.Campos http://www.cpdee.ufmg.br/~roger

NormasTcnicas

Asnormastcnicasaplicadasaocontroleautomtico industrialdefinemossmbolosgrficosecodificaes g alfanumrica,queidentificamosinstrumentos

O objetivo dos smbolos grficos e codificaes j g estabelecidos pelas normas facilitar o entendimento dos diagramas e malhas de instrumentao e viabilizar a g comunicao entre usurios, projetistas e fornecedores.

NormasTcnicas

J os termos tcnicos visam a padronizar a linguagem p para evitar que se faam interpretaes dbias ou q p cometamse erros e contradies (INMETRO).

ElementosdeControleAutomtico

ElementosdeControle Automtico

Elementos Primrios

Elementos Secundrios

Elementos Finaisde Controle

Fig.01 CategoriasdosElementosdeControleAutomtico.


Fig.01 Diagramadeblocoscomtodoselementosdecontrole automtico.


Elementos primrios: so dispositivos com os quais se consegue detectar (medir) alteraes nas variveis do g ( ) processo. Exemplo: sensores de presso, indicadores de temperatura, etc. p Elementos secundrios: so dispositivos que recebem e tratam o sinal do elemento primrio. Exemplo: transmissores, controladores, etc. transmissores controladores etc


Elemento final de controle (final control element): q quem atua na varivel manipulada em funo de um sinal p de comando/controle recebido. Normalmente uma vlvula.


Exemplo: CadeiradeTubosdegua



Processo (controlled system): Tratase de uma determinada planta que possui um comportamento dinmico, sobre a qual se atua a fim de obter o controle de uma determinada varivel ou produto. Um processo denota uma operao ou uma srie de operaes sobre materiais slidos ou fluidos, na (s) qual (is) se busca conseguir que estes materiais se mantenham em um estado de utilizao adequado a uma qualidade preestabelecida. Exemplo: obteno de vapor atravs de caldeira.


Varivel Manipulada (manipulated variable): o agente fsico que recebe a ao do controlador e altera o g q meio controlado. Por exemplo, numa caldeira a vazo de gua de alimentao. g Varivel Controlada (controlled variable): o agente fsico (varivel) que se deve manter em um valor desejado. desejado Exemplo: no controle de uma caldeira pode ser o nvel de gua do tubulo, a vazo de vapor, ou a combusto. combusto


Varivel Secundria: o agente fsico (varivel) mais p prximo da varivel controlada e que de forma q instantnea interfere na mesma. No caso do controle de uma caldeira, combusto.


Valor de Referncia (set point): o valor com o qual se p pretende manter a varivel controlada (vazo vapor). ( p ) Tambm chamado de valor desejado.

Meio controlado: a energia ou material do processo no qual a varivel controlada. Exemplo: no sistema de gua de alimentao de uma caldeira, a gua.


Agente de controle: o elemento que altera o meio controlado, a energia ou material do processo, da qual a g p q varivel manipulada uma condio ou caracterstica. Exemplo: no controle de uma caldeira a gua de p g alimentao, pois a varivel manipulada a gua.

Pertubao: um sinal indesejvel, pois tende a j , p desestabilizar o sistema e, conseqentemente, alterar o valor da varivel comandada. Exemplo: falhas de isolao p trmica.


Sensor: o elemento de um instrumento de medio q que detecta o valor da varivel que deve ser controlada. A q informao mensurada enviada ao comparador do controlador. O sinal emitido, s vezes, precisa ser p amplificado ou convertido.


Conversor (converter): tem a funo de converter o sinal recebido. Pode converter sinal eltrico em pneumtico; eltrico em hidrulico; analgico em digital; e viceversa. Normalmente so instalados entre o sensor e o comparador, ou entre o controlador e o elemento final de controle. Transdutor de medio (measuring transducer): dispositivo que f di iti fornece uma grandeza d sada que t d de d tem uma correlao determinada com a grandeza de entrada.


Comparador: sua f comparar o valor medido funo C d l did com o valor desejado, gerando um sinal de erro, cuja amplitude proporcional dif lit d i l diferena algbrica entre o l b i t sinal de referncia (setpoint) e o sinal de realimentao (feedback). (f db k) ( ) g Controlador (controller): sua funo gerar um sinal de controle, o qual ir posicionar o elemento final de controle, a fim de manter a varivel controlada dentro do valor desejado. Esse sinal varia de amplitude em funo do sinal de erro enviado pelo comparador. desejado que p p j q esta ao do controlador seja feita no menor tempo possvel.


Transmissor (t (transmitter): di detecta T i itt ) dispositivo que d t t uma iti varivel de processo por meio de um elemento primrio (sensor), e que t ( ) tem um sinal d sada cujo valor i l de d j l proporcional ao valor da varivel controlada. Amplificador de sinal: tem a funo de amplificar o p p sinal do sensor ou do controlador, quando esse muito baixo, garantido uma informao precisa. Podem ser g p pneumticos, eltricos e eletrnicos.


Sinal de desvio (deviation): Si l d controle ou d i (d i ti ) o valor t l l resultante da equao algbrica entre o valor desejado (setpoint) ( t i t) e o valor d varivel controlada medido. l da i l t l d did Tambm denominado sinal de erro. Atuador (actuator): a parte do elemento final de ( ) p controle, que recebe o sinal de acionamento do transdutor. Pode ser pneumtico ou eltrico. p


Fig.03 Diagramadeblocoscomtodoselementosdecontrole automtico.


Fig.03 ControleaRealimentao(feedback).


Fig.04 ControleAntecipativo (feedforward).


Controle Realimentao (f db k) a maneira C t l R li t (feedback): i tradicional de se controlar um processo medir a varivel a ser controlada, comparar seu valor com o setpoint d t l d l t i t do controlador, e alimentar a diferena, o erro, em um controlador que mudar a varivel manipulada d modo a t l d d i l i l d de d levar a varivel medida (controlada) ao valor desejado.


Controle A t i ti Antecipativo (f df (feedforward): d t t C t l d) detecta o distrbio na entrada assim que este ocorre no processo e realiza a alterao apropriada na varivel manipulada, d li lt i d i l i l d de modo a manter a sada igual ao valor desejado.

Simbologia NormaTcnicaISA

ANSI/ISAS5.11984 Instrumentation A norma ANSI/ISA S5 1 1984 (R1992) I t t ti Symbols and Identification foi concebida para ser uma padronizao d d i de simbologia e id tifi i b l i identificao d de instrumentos e equipamentos de processo, sendo sua abrangncia a nvel mundial. b i l di l A Tabela 1 define o significado das letras que so utilizadas para representar os diversos instrumentos e a Figura 3 mostra a representao dos principais instrumentos de controle.

NormaTcnicaISA

Tab.01 IdentificaodasletrasutilizadasemdiagramaP&I T b 01 Id ifi d l ili d di P&I (FluxogramadeEngenharia)demalhadecontrole(NormaISAS5.1). .

NormaTcnicaISA

NormaTcnicaISA

letra d conjunto d l t do indica a A primeira l t i i j t de letras i di varivel/controlada e as letras subsequentes indicam a funo f que o i t instrumento d t desempenha na malha d h lh de controle. O primeiro algarismo indica a rea/fbrica e o segundo indica a malha qual o i t i di lh l instrumento ou f t funo programada pertence.

NormaTcnicaISA

Exemplo: registrador controlador d t E l it d t l d de temperatura. t

E Exemplo: um controlador d t l t l d de temperatura com chave t h de nvel alto. O instrumento pode ser designado como TIC/TSH3. TIC/TSH 3

NormaTcnicaISA

NormaTcnicaISATab.02 Simbologiapararepresentaodesinaisdecontrole.PROCESSO

NormaTcnicaISATab.03 Smbolosefunesdeprocessamentodesinais.

NormaTcnicaISA

Tab.04 Smbolos g gerais.

NormaTcnicaISATab.05 Vlvulasdecontrole.

NormaTcnicaISA

Exemplos d i t E l de instrumentos id tifi d pela norma t identificados l ISA:

NormaTcnicaISA

NormaTcnicaISA

NormaTcnicaISA

NormaTcnicaISA

NormaTcnicaISA

NormaTcnicaISA

NormaTcnicaISA

NormaTcnicaISA

CaractersticasBsicasdoProcesso

Na implantao de N i l t e operao d um sistema d controle de it t l automtico devese levar em considerao que cada processo apresenta, pelo menos, d i efeitos que d t l dois f it devem ser analisados cuidadosamente: a) Mudana na carga do processo, e b) Inrcia do processo.

MudananacargadeumProcesso

Carga d um processo: a quantidade t t l d agente de C tid d total de t de controle exigida em um dado instante, para manter as condies d equilbrio d processo. di de ilb i do Exemplo: Para compreender essa l d observe o seguinte exemplo (Fig.05): caracterstica,


Fig.05 ControleeletrnicoCLPdatemperaturadaguadeum reservatrioaquecidoporvapor(Trocadordecalor).


Demanda = V Vapor D d T Temperatura d t da gua d entrada = V de t d Vapor


As do devido A modificaes na carga d processo ocorrem d id difi os distrbios do processo e estes podem ser de trs tipos: distrbios de alimentao, di t bi d d distrbios de demanda e d distrbios de ponto de ajuste (setpoint).


a) Di t bi d alimentao: ) Distrbio de li t uma mudana de energia ou de produto que ocorre na entrada d processo. N nosso exemplo a mudana pode t d do No l d d ocorrer: na vazo e/ou na temperatura da gua e na temperatura, na presso e/ou na vazo d vapor. t t / de b) Distrbio d d b de demanda: d uma mudana de energia ou de produto que ocorre na sada d processo. No nosso exemplo uma mudana na d do l d vazo da gua aquecida (maior ou menor consumo).


c) Di t bi d alimentao: ) Distrbio de li t uma alterao no valor/ponto estabelecido para que o processo fi fique estabilizado. N exemplo, poderamos t bili d No l d desejar que gua estabilizasse em 75 C, e por uma razo qualquer sofreu uma mudana para 65 C S alteraes l f d C.. So lt difceis para o sistema de controle pois, tm que atravessar o processo i t i t inteiro para serem medidas e did controladas.

InrciadoProcesso

tempo que a varivel controlada requer para o t i l t l d alcanar um novo valor, ao ocorrer uma modificao na carga. O processos t Os tm a caracterstica d atrasar as t ti de t mudanas nos valores das variveis do processo. Essas aes so d denominadas d atrasos d t i d de t de tempo d do processo.

ControleeAutomao

Fig.06 Processotpicoemcontrolemanual(Trocadordecalor).Medir, Comparar,Computar,Corrigir

ControleeAutomao

Fig.07 Processotpicoemcontroleautomtico(Trocadordecalor).

Exerccios

1)Oqueautomaoequaisasvantagensqueelaoferece? 2)Quaisostrselementosbsicosdaautomao? 3)Oqueumsistemaemmalhaaberta? 3) O que um sistema em malha aberta? 4)Qualadiferenaentreasvariveiscontroladase p manipuladas? 5)Oquecontrolearealimentao(feefback)? 6)Oquecontroleantecipativo (feedforward)? 7)Oquesetpoint? ) ? 8)Descrevaoprincipiodefuncionamentodeumprocesso automticoqualquer. automtico qualquer 9)NosdiagramasP&I identifiquetodososinstrumentos.

Fig.08 DiagramaP&I damalhade controleda controle da combustode umacaldeira uma caldeira Tipolimite cruzadocom dois combustveis modulveis. modulveis

automação 2

Documents