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1 INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA Nelson Moreira Junior CEFET CAMPOS CEFET CAMPOS AGENDA AGENDA Índice Índice Conceitos Conceitos Básicos Básicos Telemetria Variáveis de Processo:- Pressão, Nível, Vazão, Temperatura, Densidade e pH. Controle de Processo Elementos Finais de Controle Técnicas de Segurança Operacional Segurança Intrínseca 2 INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA Nelson Moreira Junior CEFET CAMPOS CEFET CAMPOS INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA PARA CONTROLE DE PROCESSOS 1. Conceitos Básicos de Instrumentação Industrial - Introdução - Elementos de uma Malha de Controle - Terminologia e Simbologia 2. Telemetria - Transmissão em Instrumentação - Sinais Pneumáticos - Sinais Analógicos - Sinais Digitais 3. Variáveis de Processo 3.1 Pressão - Conceitos de Pressão - Unidades de Pressão - Medidores de Pressão - Sistemas de Selagem - Medidores Especiais de Pressão - Transmissores de Pressão

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INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

Nelson Moreira Junior

CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

AGENDAAGENDAÍndiceÍndiceConceitosConceitos BásicosBásicosTelemetriaVariáveis de Processo:- Pressão, Nível, Vazão, Temperatura, Densidade e pH.Controle de ProcessoElementos Finais de ControleTécnicas de Segurança OperacionalSegurança Intrínseca

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INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

Nelson Moreira Junior

CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA PARACONTROLE DE PROCESSOS

1. Conceitos Básicos de Instrumentação Industrial- Introdução- Elementos de uma Malha de Controle- Terminologia e Simbologia

2. Telemetria - Transmissão em Instrumentação- Sinais Pneumáticos- Sinais Analógicos- Sinais Digitais

3. Variáveis de Processo3.1 Pressão- Conceitos de Pressão- Unidades de Pressão- Medidores de Pressão- Sistemas de Selagem- Medidores Especiais de Pressão- Transmissores de Pressão

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INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

3.2 Medição de Nível- Introdução- Medição de Nível Direta- Medição de Nível Indireta

3.3 Medição de Vazão- Introdução- Métodos para Medição de Vazão- Medição de Vazão por Elementos Deprimogênios, Área Variável,

Magnético e outros.

3.4 Medição de Temperatura- Introdução- Conceitos Básicos- Escalas de Temperatura- Medidores de Temperatura (termoresistências, termopares,etc)

3.5 Medição de Outras Variáveis- Densidade e pH

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INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

4. Controle de Processos- Introdução- Controle em Malha Aberta- Definições- Atrasos de Tempo em Processos- Modos de Controle- Sintonia de Controladores- Sistemas de Controle

5. Elementos Finais de Controle (EFC)- Tipos de Elementos Finais de Controle- Válvulas de Controle- Acessórios de uma Válvula de Controle- Conversores I/P

6. Técnicas de Segurança Operacional- Limites Operacionais- Sequência Operacional- Outros Dispositivos

7. Segurança Intrínseca- Introdução- Comparação entre Técnicas de Proteção- Fundamentos de Sistemas Intrinsicamente Seguros- Aprovação e Certificação de Equipamentos- Barreiras de Segurança Intrinseca- Considerações Finais

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INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

Nelson Moreira Junior

CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

AGENDAAGENDAÍndiceÍndiceConceitosConceitos BásicosBásicosTelemetriaVariáveis de Processo:- Pressão, Nível, Vazão, Temperatura, Densidade e pH.Controle de ProcessoElementos Finais de ControleTécnicas de Segurança OperacionalSegurança Intrínseca

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INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

INSTRUMENTAÇÃOINSTRUMENTAÇÃO é a ciência que aplica e desenvolve técnicaspara adaptação de instrumentos de medição, transmissão, indicação, registro e controle de variáveis físicas em equipamentosnos processos industriais..O uso de intrumentos em processos industriais visa a obtenção deum produto de melhor qualidade com menor custo e menor tempo.

- Incrementar e controlar a qualidade do produto;- Aumentar a produção e o rendimento;- Obter e fornecer dados seguros da matéria prima e quantidade

produzida além de ter em mãos dados relativos à economia dosprocessos.

A utilização de instrumentos nos permite:

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

Definições

PlantaUma planta é um conjunto de equipamentos que funcionam conjuntamente objetivando um produto final.

ProcessoÉ uma operação que evolui progressivamente caracterizada por uma série de mudanças graduais que se sucedem. É caracterizado por uma série de ações controladas ou movimentos sistematicamente dirigidos objetivando um particular resultado.“Qualquer operação a ser controlada é um processo”

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INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

SistemasÉ uma combinação de componentes que atuam conjuntamente e realizam um certo objetivo.

DistúrbiosUm distúrbio é um sinal que tende a afetar adversamente o valor da saída de um sistema

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INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

FLUIDO AQUECIDO

VAPOR

PROCESSO INDUSTRIAL

FLUIDO A SERAQUECIDO

CONDENSADO

Variável Controlada: TemperaturaMeio Controlado: FluídoVariável Manipulada: VazãoAgente de Controle: Vapor

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INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

LIQUIDO ENTRANDO

MISTURADORLIQUIDOSAINDO

VAPOR

VALVULA

CONTROLADORSP

SENSOR DETEMPERATURA

SINAL DE TEMPERATURA PARA O CONTROLADOR

MALHA DE CONTROLE

ABERTA:FECHADA:

Sistema sem realimentação (ou Feedback )Sistema com realimentação

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INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

ELEMENTOS DE CONTROLE

C A M P OP A I N E L

PROCESSO

TRANSMISSOR

CONVERSOR CONTROLADOR

INDICADORREGISTRADOR

ALARME

E.F.C.ELEMENTOPRIMARIO

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

Bulbo de ResistênciaTermoparTermômetro de vidroTermômetro BimetálicoTermômetro Óptico

Manômetro tipo FoleMonômetro tipo BourdonManômetro tipo Coluna UDiafragmaFolePressão Diferencial

Pressão DiferencialMedidores MagnéticosMedidores UltrasônicosMedidores Área VariávelMedidores Canais Abertos

Tipo FlutuadorTipo DiferencialTipo CapacitivoTipo Ultrasônico

Analisador de pHAnalisador de GásUmidadeBalançaDensidadeViscosidade

Temper.

Pressão

Vazão

Nível

Outros

IndicadorRegistradorConversorControladorSet de AlarmeMulti-LoopSingle-LoopSDCDPLC

ElementoFinalde

Controle

Variávelde

ProcessoCAMPO CAMPOPAINEL

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INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

Classificação dos instrumentos

Há vários métodos de classificação dos instrumentos de medição.

• Função• Sinal transmitido ou suprimento• Tipo de sinal

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INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

Classificação por Função

Conforme será visto posteriormente, os instrumentos podem estar interligados entre si para realizar uma determinada tarefa nos processos industriais. A associação desses instrumentos chama-se malha e em uma malha cada instrumento executa uma função.

Os instrumentos que podem compor uma malha são então classificados por função cuja descrição sucinta pode ser lida na tabela 01.

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INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

Cada instrumento executa uma função !!!!

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INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

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INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

Classificação por Sinal de Transmissão ou Suprimento

Os instrumentos podem ser agrupados conforme o tipo de sinal transmitido ou o seu suprimento.

Tipo pneumático

Nesse tipo é utilizado um gás comprimido, cuja pressão é alterada conforme o valor que se deseja representar. Nesse caso a variação da pressão do gás é linearmente manipulada numa faixa específica, padronizada internacionalmente, para representar a variação de uma grandeza desde seu limite inferior até seu limite superior. O padrão de transmissão ou recepção de instrumentos pneumáticos mais utilizado é de 0,2 a 1,0 kgf/cm2 (aproximadamente 3 a 15psi no Sistema Inglês).

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INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

A Instrumentação Pneumática

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

Instrumentação Pneumática

A tecnologia pneumática usa um sinal de pressão de ar ( 3 ~ 15 psi) como elemento de comunicação entre seus elementos.

Sensor

Controlador

Válvulade

Controle

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Os Painéis Centralizados

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Painéis de Controle Centralizados

• Para visualização do processo, os painéis assumem a forma de um quadro sinótico.

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INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

Zero Vivo

Característica dos sinais telemétricos cuja faixa inicia-se num valor acima do zero de energia.

Faixas comuns de transmissão:• 4 a 20 ma• 1 a 5 Vcc• 3 a 15 PSI• 0.2 a 1.0 Kgf/cm2

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Sobre a telemetria pneumática:A grande e única vantagem em seu utilizar os instrumentos pneumáticos está no fato de se poder operá-los com segurança em áreas onde existe risco de explosão (centrais de gás, por exemplo).Desvantagensa) Necessita de tubulação de ar comprimido (ou outro gás) para seu suprimento e funcionamento.b) Necessita de uma unidade de condicionamento de ar para fornecer aos instrumentos, um ar seco e sem partículas sólidas.c) Devido ao atraso que ocorre na transmissão do sinal, este não pode ser enviado à longa distância, sem uso de reforçadores. Normalmente a transmissão é limitada aaproximadamente 100 m.d) Vazamentos ao longo da linha de transmissão ou mesmo nos instrumentos são difíceisde serem detectados.e) Não permite conexão direta aos computadores.

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Tipo Hidráulico

Similar ao tipo pneumático e com desvantagens equivalentes, o tipo hidráulico utiliza-se da variação de pressão exercida em óleos hidráulicos para transmissão de sinal. É especialmente utilizado em aplicações onde torque elevado é necessário ou quando o processo envolve pressões elevadas.

Vantagensa) Podem gerar grandes forças e assim acionar equipamentos de grande peso e dimensão.b) Resposta rápida.

Desvantagensa) Necessita de tubulações de óleo para transmissão e suprimento.b) Necessita de inspeção periódica do nível de óleo bem como sua troca.c) Necessita de equipamentos auxiliares, tais como reservatório, filtros, bombas, etc...

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Tipo elétrico

Esse tipo de transmissão é feita utilizando sinais elétricos de corrente ou tensão.

Face a tecnologia disponível no mercado em relação a fabricação de instrumentos eletrônicos microprocessados, hoje, é esse tipo de transmissão largamente usado em todas as indústrias, onde praticamente não ocorre risco de explosão.

Assim como na transmissão pneumática, o sinal é linearmente modulado em uma faixa padronizada representando o conjunto de valores entre o limite mínimo e máximo de uma variável de um processo qualquer.

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

Como padrão para transmissão a longas distâncias são utilizados sinais em corrente contínua variando de 4 a 20 mA e para distâncias até 15 metros aproximadamente, também utilizam-se sinais em tensão contínua de 1 a 5V.

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

Vantagens•Permite transmissão para longas distâncias sem perdas.

•A alimentação pode ser feita pelos próprios fios que conduzem o sinal de transmissão.

•Necessita de poucos equipamentos auxiliares.

•Permite fácil conexão aos computadores.

•Fácil instalação.

•Permite de forma mais fácil realização de operações matemáticas.

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

Permite que o mesmo sinal (4~20mA)seja “lido” por mais de um instrumento, ligando em série os instrumentos. Porém, existe um limite quanto à soma das resistências internas destes instrumentos, que não deve ultrapassar o valor estipulado pelo fabricante do transmissor.

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Desvantagens

•Exige utilização de instrumentos e cuidados especiais em instalações localizadas em áreas de riscos.

•Exige cuidados especiais na escolha do encaminhamento de cabos ou fios de sinais.

•Os cabos de sinal devem ser protegidos contra ruídos elétricos.

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INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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Tipo Digital

Nesse tipo, “pacotes de informações” sobre a variável medida são enviados para uma estação receptora, através de sinais digitais modulados e padronizados. Para que a comunicação entre o elemento transmissor receptor seja realizada com êxito é utilizada uma “linguagem” padrão chamado protocolo de comunicação

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INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

Vantagens

•Não necessita ligação ponto a ponto por instrumento.

•Pode utilizar um par trançado ou fibra óptica para transmissão dos dados.

•Imune a ruídos externos.

•Permite configuração, diagnósticos de falha e ajuste em qualquer ponto da malha.

•Menor custo final.

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

Desvantagens

•Existência de vários protocolos no mercado, o que dificulta a comunicação entre equipamentos de marcas diferentes.

•Caso ocorra rompimento no cabo de comunicação pode-se perder a informação e/ou controle de várias malha.

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Via RádioNeste tipo, o sinal ou um pacote de sinais medidos são enviados à sua estação receptora via ondas de rádio em uma faixa de freqüência específica.

Vantagens•Não necessita de cabeamento.•Pode-se enviar sinais de medição e controle de máquinas em movimento.

Desvantagens•Alto custo inicial.•Necessidade de técnicos altamente especializados.

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Via ModemA transmissão dos sinais é feita através de utilização de linhas telefônicas pela modulação do sinal em freqüência, fase ou amplitude.

Vantagens•Baixo custo de instalação.•Pode-se transmitir dados a longas distâncias.

Desvantagens•Necessita de profissionais especializados.•Baixa velocidade na transmissão de dados.•sujeito a interferências externas, inclusive violação de informações. Ver arquivo cd senai –

carreta – teoria histórico

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SIMBOLOGIA DE INSTRUMENTAÇÃO

Com objetivo de simplificar e globalizar o entendimento dos documentos utilizados para representar as configurações utilizadas para representar as configurações das malhas de instrumentação, normas foram criadas em diversos países.

No Brasil, a Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) através de sua norma NBR 8190 apresenta e sugere o uso de símbolos gráficos para representação dos diversos instrumentos e suas funções ocupadas nas malhas de instrumentação.

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INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

LOCALIZAÇÃO

TIPO

Locação Principalnormalmente

acessívelao operador

Montadono

Campo

Locação Auxiliarnormalmente

acessívelao operador

Locação Auxiliarnormalmentenão acessívelao operador

InstrumentosDiscretos

InstrumentosCompartilhados

Computadorde

Processo

ControladorProgramável

Símbolos Gerais p/ Instrumentos ou Função Programada

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SUPRIMENTOOU

IMPULSO

SINALPNEUMÁTICO

SINALHIDRÁULICO

LIGAÇÃO CONFI-GURADA INTERNA-MENTE AO SISTE-MA (SOFTWARE)

SINAL NÃODEFINIDO

SINALELÉTRICO

TUBOCAPILAR

SINAL ELETROMAG-NÉTICO OU SÔNICO(TRANSMISSÃO NÃO

GUIADA)

LIGAÇÃOMECÂNICA

SINALBINÁRIO

ELÉTRICO

SINAL ELETRO-MAGNÉTICO OUSÔNICO (TRANS-MISSÃO GUIADA)

SINALBINÁRIO

PNEUMÁTICO

Símbolos de Linhas p/ Instrumentos ou F.Programada

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INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

Símbolos e Funções de Processamento de Sinais

+OU

/m

_OU

OU

OU

OU

K P

I

D

±

f(t)

SÍMBOLO SÍMBOLOFUNÇÃO FUNÇÃO

×

÷

x

f(a)

*

SOMA

MÉDIA

SUBTRAÇÃO

PROPORCIONAL

INTEGRAL

DERIVATIVO

SELETOR de SINAL ALTO

SELETOR de SINAL BAIXO

POLARIZAÇÃO

MULTIPLICAÇÃO

DIVISÃO

EXTRAÇÃO DE RAIZ QUADRADA

EXTRAÇÃO DE RAIZ

EXPONENCIAÇÃO

FUNÇÃO NÃO LINEAR

LIMITE SUPERIOR

LIMITE INFERIOR

LIMITADOR DE SINAL

CONVERSÃO DE SINAL

d/dt

n

n

*FUNÇÃO TEMPO

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Transmissor de Pressão Fieldbus LD302• Medição direta digital de capacitância.• Rangeabilidade: 40:1, p/ todos os modelos.• Exatidão: 0.075 %, p/ todos os modelos.• Linha completa:

– D, M, L, A, H, S and T– Selos Remotos– P. Molhadas: 316SS, Hastelloy, Tantalum.

• 0-125 Pa a 0-40 MPa (0-1/2” a 0-5800 psi).• Capacidade de Diagnóstico.• Instanciação de Blocos Funcionais.• A Prova de Tempo, A Prova de Explosão.• Intrinsecamente Seguro.• Capacidade de Ser Mestre da Rede.

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

LD292 Transmissor de Pressão Man. Fieldbus• Medição direta digital de capacitância.• Rangeabilidade: 40:1, p/ todos os modelos.• Exatidão: 0.01 %, p/ todos os modelos.• Complete line

– Selos Remoto– P. Molhadas: 316SS, Hastelloy, Tantalum

• 0-125 Pa a 0-25 MPa (0 - 5” a 0 - 3600 psi).• Capacidade de Diagnóstico.• Instanciação de Blocos Funcionais.• A Prova de Tempo, A Prova de Explosão.• Intrinsecamente Seguro.• Capacidade de Ser Mestre da Rede.

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Acessórios para Transmissores de Pressão

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TT302 Transmissor de Temperatura Fieldbus

• Precisão Básica: 0.02%.• Dois Canais de Entrada.• Entrada Universal:

– RTD, TC, ohm, mV– Lead wire compensation– Compensação de Junta Fria– Isolação e Linearização

• Auto Diagnóstico• Diagnóstico do Sensor• Instanciação de Blocos Funcionais.• A Prova de Tempo, A Prova de Explosão.• Intrinsecamente Seguro.• Capacidade de Ser Mestre da Rede.

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DT302 Transmissor de Densidade Fieldbus

• Exatidão: ±0.1º Brix ou ±0.0004 g/cm².• Compensação de Temperatura.• Diagnóstico Remoto Contínuo.• Sem Partes Móveis.• Faixa: 0.5 a 5 g/cm².• Conexões: Padrões Industriais e Sanitários.• A Prova de Tempo, A Prova de Explosão.• Intrinsecamente Seguro• Facil Manutenção.• Não requer limpeza periódica.• Instanciação de Blocos Funcionais.• Capacidade de Ser Mestre da Rede.

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TP302 Transmissor de Posição Fieldbus• Sensor de Posição por Efeito Hall

(Sem Contato).• Movimento Linear: 10 ~ 100 mm• Movimento Rotativo: 30 ~ 120º• Exatidão: 0.1 %.• Auto Diagnóstico.• Diagnóstico do Sensor• Instanciação de Blocos Funcionais.• A Prova de Tempo, A Prova de

Explosão.• Intrinsecamente Seguro.• Capacidade de Ser Mestre da Rede.

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INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

FY302 Posicionador de Válvulas Fieldbus

• Sensor de Posição por Efeito Hall (Sem Contato).

• Versatil:– Movimento: Linear / Rotativo– Ação: Simples / Dupla

• Instanciação de Blocos Funcionais.• Diagnósticos para Válvula e Atuador.• A Prova de Tempo, A Prova de

Explosão.• Intrinsecamente Seguro.• Capacidade de Ser Mestre da Rede

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INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

FY402 Posicionador de Válvulas Fieldbus de Simples Ação

• Sensor de Posição por Efeito Hall (Sem Contato).

• Movimento: Linear e Rotativo.• Simples Ação.• Instanciação de Blocos Funcionais.• Diagnósticos.• A Prova de Tempo, A Prova de

Explosão.• Intrinsecamente Seguro.• Capacidade de Ser Mestre da

Rede

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INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

Conversores Fieldbus• IF302 - Três Entradas de Corrente

– 4-20 mA, 0-20 mA

• FI302 - Três Saídas de Corrente– 4-20 mA– Modos de Falha Segura ( Fail - Safe )

• FP302 - Conversor FF para Pressão– 3 - 15 PSI– Modos de Falha Segura ( Fail - Safe )

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INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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Controladores

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INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

PORTA TAG

SELETOR DO DISPLAY

SELETOR DA MALHA

LOCAL/REMOTO

RECONHECIMENTODE ALARME

AUTO/MANUAL

ATUAÇÃO MANUAL

DISPLAY ALFANUMÉRICO DE8 DÍGITOS PARA USO GERAL

MONITORAÇÃO GERAL

MONITORES DA MALHA

BARRAS GRÁFICAS

SET-POINT

VARIÁVEL DE PROCESSO

SAÍDA

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INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

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INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

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INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

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INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

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INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

Modulação Analógica e Digital

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INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

1 - Range (faixa medida)2 - Span (alcance)3 - Erro (estático e dinâmico)4 - Precisão5 - Zona Morta6 - Sensibilidade7 - Histeresis8 - Repetibilidade

9 - Conformidade

10 - Reproducibilidade

TERMINOLOGIA

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INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

LEITURA OU SAIDA

ENTRADA ( " C)

200 " C

120,2

119,8

0

0 200

120

DIFERENCA MAXIMA

CARACTERISTICAASCENDENTE

CARACTERISTICADESCENDENTE

HISTERESIS

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INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

LEITURA (l/min)

VAZÃO REAL(l//min)

1000

753

0

0 1000

750

MAXIMO ERRO DEREPETIBILIDADE

ERRO DE REPE-TIBILIDADADE

REPETIBILIDADE =± 1 l/min± 0,1 % DO SPAN

752

(l/min)

REPETIBILIDADE

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INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

AGENDAAGENDAÍndiceÍndiceConceitosConceitos BásicosBásicosTelemetriaTelemetriaVariáveis de Processo:- Pressão, Nível, Vazão, Temperatura, Densidade e pH.Controle de ProcessoElementos Finais de ControleTécnicas de Segurança OperacionalSegurança Intrínseca

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INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

Sinais Típicos: 3 a 15 PSI / 3 a 27 PSI / 0 a 30 PSI.

Países com Sistema Métrico : 0,2 a 1,0 kgf/cm².

Nas válvulas: 0,6 a 1,4 kgf/cm² ou 0,8 a 2,4 kgf/cm².

: 3 a 15 PSI / 3 a 27 PSI / 0 a 30 PSI.

: 0,2 a 1,0 kgf/cm².

: 0,6 a 1,4 kgf/cm² ou 0,8 a 2,4 kgf/cm².

Linhas de Transmissão : As linhas de transmissão pneumáticas são constituídas de tubo de cobre ou

vinil de 1/4" (diâmetro externo). Em casos especiais (atmosferas oxidantes), usam-se tubos de aço inox. Adistância prática para transmissão do campo para o painel é de aproximadamente 150m. Para distâncias

superiores, é recomendável intercalar relés pneumáticos (amplificadores) a cada 100m a fim de atenuar

os retardos de transmissão. Considera-se viável, a transmissão pneumática até a distância de 500m.

: As linhas de transmissão pneumáticas são constituídas de tubo de cobre ou

vinil de 1/4" (diâmetro externo). Em casos especiais (atmosferas oxidantes), usam-se tubos de aço inox. Adistância prática para transmissão do campo para o painel é de aproximadamente 150m. Para distâncias

superiores, é recomendável intercalar relés pneumáticos (amplificadores) a cada 100m a fim de atenuar

os retardos de transmissão. Considera-se viável, a transmissão pneumática até a distância de 500m.

TELEMETRIATRANSMISSÃO EM INTRUMENTAÇÃO

2.1 - Sinais Pneumáticos

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

Sinais Típicos: 4 a 20mA / 10 a 50 mA / 0 a 20 mA / 1 a 5 V / 0 a 5 V / 0 a 10 V.

Linhas de Transmissão: As linhas de transmissão para instrumentação eletrônica, são constituídasgeralmente de fios de cobre flexível com isolamento de até 600 Volts. Os sinais DC contínuos eliminam a possibilidade de capturar perturbações eletromagnéticas podendo utilizar 2 fios blindados.

Zero Vivo: Utilizado quando adotamos o nível mínimo de 4 mA, oferece a vantagem de podermosdetectar uma avaria (rompimento de um dos fios), quer provocaria a queda do sinal abaixo de 0%. Note também, que o nível mínimo do sinal pneumático não é zero e sim 3 PSI, deste modo, conseguimos calibrarcorretamente o instrumento, comprovando sua correta calibração como por exemplo no caso de um transmissor pneumático de temperatura de range 0 a 150ºC onde o sensor estivesse com 0ºC e o sinal de saída em 1 PSI, o mesmo visivelmente seria possível detectar sua descalibração. Se o nível mínimo fosse 0 PSI, não seria possível fazermos esta comprovação rapidamente.

2.2 - Sinais Analógicos

64

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

Noções em Transmissãode Dados

A - Comunicação Paralela

B - Comunicação SerialB1 - Transmissão Serial AssíncronaB2 - Transmissão Serial SíncronaB3 - EIA-RS232 CB4 - EIA-RS422 B5 - EIA-RS485

C- Tipos de ModulaçãoFSK, ASK e PSD

D - Velocidade de Transmissão (Baud Rate)

Page 33: Curso Petrobras Slides Instrumentacao

33

65

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

COMUNICAÇÃOPainel de Controle Convencional

4 - 20 mA1 - 5 V

Computador deProcesso

4 - 20 mA

PROCESSO

Transmissores Válvulas

66

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

HART

HART - Highway Address Remote Transducer - Sistema que combina o padrão 4 a 20 mA com a comunicação digital. É um sistema a dois fioscom taxa de comunicação de 1200 bit/s e modulação FSK (frequência).

O Hart é baseado no sistema mestre escravo, permitindo a existência de dois mestres na rede simultaneamente. O Hart não deve se tornar um padrão devido à limitação de velocidade. Em média uma transação no

barramento ocorre a cada 375 ms.

FONTE 250 ohms

250 4 - 20mA

PID - 1 PID - 2 TRM - 14 TRM - 15

Vfonte = (A x N x 250) + 12A = 0.004 (para TRM) ou

0.021 (para PID).

N = Número de TRMs ouPIDs.

+

-

Page 34: Curso Petrobras Slides Instrumentacao

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67

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

FontesCartões de ControleCartões de EntradaCartões de SaídaFusívelI/OTerminadorCartões

4-20 mA

SDCD

SDCD

ÁREA DECONTROLE

CAMPO 4-20mA 4-20mA 4-20mA

FT-123

CARTÃO DEENTRADA

CARTÃO DESAÍDA

CARTÃO DECONTROLE

FUNÇÕES DECONTROLE VISUALIZAÇÃO

E OPERAÇÃO

ALIMENTAÇÃO

FT-102FCV-102

68

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

FIELDBUS

Page 35: Curso Petrobras Slides Instrumentacao

35

69

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

70

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

DDC DCS FCS

Comparação Entre os Sistemas

Page 36: Curso Petrobras Slides Instrumentacao

36

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INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

Evolução dos Sistemas de Automação

1940 1960 1980 2000

TecnologiaDominante

Tempo

Pneumática Analógica Digital Fieldbus

Fieldbus é a próxima grande transiçãotecnologica no campo da automação industrial

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INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

MÁQUINA OUPROCESSO INDUSTRIAL

SENSORES,CHAVES,BOTOEIRAS,ETC.

ATUADORES

CP

Page 37: Curso Petrobras Slides Instrumentacao

37

73

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

INÍCIO

CONDIÇÕESDE INICIALIZAÇÃO

LEITURA DAS ENTRADASATUALIZAÇÃO DAS MEMÓRIAS

IMAGENS DAS ENTRADAS

PROCESSAMENTO EINSTRUÇÕES DE USUÁRIOS

ACIONAMENTO DAS SAÍDASATUALIZAÇÃO DAS MEMÓRIAS

IMAGENS DAS SAÍDAS

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INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

( )( )( )

( )

contato aberto

contato fechado

ativar saída

Funções Básicas doDiagrama de Relés

Exemplo deDiagrama de Relés

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75

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

AGENDAAGENDAÍndiceÍndiceConceitosConceitos BásicosBásicosTelemetriaTelemetriaVariáveisVariáveis de de ProcessoProcesso::-- PressãoPressão, , NívelNível, , VazãoVazão, , TemperaturaTemperatura, , DensidadeDensidade e pH.e pH.Controle de ProcessoElementos Finais de ControleTécnicas de Segurança OperacionalSegurança Intrínseca

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INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

3 - VARIÁVEIS DE PROCESSO

3.1 - Medição de Pressão

Definições:

[ kgf/cm²; lbf/pol²; N/m²]

Massa Específica( )= massavolume

[ kg/m²; g/cm²]

Peso Específico( )= pesovolume

[kgf/m³; gf/cm³]

forçaárea

Pressão =

Page 39: Curso Petrobras Slides Instrumentacao

39

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INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

δh

TEOREMA DE STEVIN“A diferença de pressão entre dois pontos de um fluido em repouso é igual ao produto do peso específico do fluido pela diferença de cota entre os dois pontos”.

P2 - P1 = .P = (h2 - h1) . δ

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INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

A pressão exercida em qualquer ponto de um líquido em forma estática, se transmite integralmente em todas as direções e produz a mesma força em áreas iguais.Devido serem os fluidos praticamente incompressíveis, a força mecânica desenvolvida em um fluido sob pressão pode ser transmitida.

PRINCÍPIO DEPASCAL

Page 40: Curso Petrobras Slides Instrumentacao

40

79

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

As bombas funcionam em virtude do princípio segundo o qual apressão atmosférica exercida sobre a superfície da água é capazde equilibrar uma coluna de água de 10,33m de altura. Na bombaaspirante a pressão atmosférica pode elevar a água a esta alturadesde o subsolo, mas, devido às imperfeições da bomba, naprática a altura é de uns 8 metros.

BARÔMETRO DETORRICELLI

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INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

DEFINIÇÃOPode ser definida como sendo a relação entre uma força aplicada perpendicularmente (90º) à uma área (fig. 4) e é expressa pela seguinte equação:

A pressão pode ser também expressa como a somatória da pressão estática e pressão dinâmica e assim chamada de pressão total.

Page 41: Curso Petrobras Slides Instrumentacao

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81

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

Pressão EstáticaÉ a pressão exercida em um ponto, em fluidos estáticos, que é transmitida integralmente em todas as direções e produz a mesma força em áreas iguais.

Pressão DinâmicaÉ a pressão exercida por um fluido em movimento paralelo à sua corrente. A pressãodinâmica é representada pela seguinte equação:

2

21 vPd ρ=

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INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

Pressão absoluta

É a pressão positiva a partir do vácuo perfeito, ou seja, a soma da pressão atmosférica do local e a pressão manométrica. Geralmente coloca-se a letra A após a unidade. Mas quando representamos pressão abaixo da pressão atmosférica por pressão absoluta, esta é denominada grau de vácuo ou pressão barométrica.

Page 42: Curso Petrobras Slides Instrumentacao

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83

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

Pressão manométrica

É a pressão medida em relação à pressão atmosférica existente no local, podendo ser positiva ou negativa. Geralmente se coloca a letra “G” após a unidade para representá-la.

Quando se fala em uma pressão negativa, em relação a pressão atmosférica chamamos pressão de vácuo.

84

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

Pressão diferencialÉ o resultado da diferença de duas pressões medidas. Em outras palavras, é a pressão medida em qualquer ponto, menos no ponto zero de referência da pressão atmosférica.

Pressão totalÉ a pressão resultante da somatória das pressões estáticas e dinâmicas exercidas por um fluido que se encontra em movimento.

Page 43: Curso Petrobras Slides Instrumentacao

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85

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

ESCALAS DE PRESSÃO

ESCALA

A

B

h

-

mmHg

- Pressão Relativa( ou P. Efetiva ou Pressão)

- Pressão Absoluta( ou Zero Absoluto ou VácuoPerfeito)

P abs = P rel + P atm

pressão relativa

vácuo

pressão absoluta

ZERO RELATIVO

ZERO ABSOLUTO 86

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

UNIDADES DE PRESSÃO# Sistemas CGS ( dina/cm² ) e MKS ( Newton/m² ) são

raramente utilizados nas indústrias.

# Sistema Métrico (kg*/cm² ).

# Países de L.Inglesa" PSI " ( pound/square in ).

Conversão: 01 libra = 0,4516 kg e 01 polegada = 2,54 cmportanto, 1 kg/cm² = 14,223 PSI.

Unidades + utilizadas:1 atm=760 mmhg(0°C)=762,4 mmhg(20°C)=10.332mmca=10.351mmca(20°C)=10,332kgf/m²=1,033kgf/cm²=14,696PSI=101,325 kpa(N/m²)=1,01325 bar=407,2 "H2O.

Page 44: Curso Petrobras Slides Instrumentacao

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

PSI KPA PolegadasH2O

mm H2O PolegadasHg

mm Hg Bars m Bars kg/cm²

PSI 1 6,8947 27,705 703,07 2,036 51,7148 0,0689 68,947 0,0703

KPA 0,14504 1 4,01832 101,9716 0,2953 7,50062 0,01 10,0 0,0102

PolegadasH2O

0,03609 0,24886 1 25,4 0,07307 1,8719 0,00249 2,491 0,00254

mm H2O 0,0014 0,0098 0.03937 1 0,00289 0,07307 0,00009 0,09806 0,00001

PolegadasHg

0,4912 3,3867 13,62 345,94 1 25,4 0,0339 33,864 0,0345

mm Hg 0,0193 0,1331 0,5362 13,62 0,03937 1 0,0013 1,3332 0,0014

Bars 14,504 100,0 401,5 10.215,0 29,53 750,06 1 1.000 1,0197

m Bars 0,0145 0,1 0,4022 10,215 0,0295 0,7501 0,001 1 0,001

kg/cm² 14,223 97,9047 394,06 10.018,0 28,959 735,56 0,9807 980,7 1

g/cm² 0,0142 0,0979 0,3941 10,018 0,02988 0,7356 0,00098 0,9807 0,001

TABELA 2: CONVERSÃO DE UNIDADES DE PRESSÃO.

PSI KPA Polegadas mm H2O Polegadas mm Hg Bars m Bars kg/cm²

PSI

TABELA 2: CONVERSÃO DE UNIDADES DE PRESSÃO.

88

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

Composição dos Medidores de Pressão

Elemento de recepção:Aquele que recebe a pressão a ser medida e a transforma em deslocamento ou força (ex:bourdon, fole, diafragma).

Elemento de transferência:Aquele que amplia o deslocamento ou a força do elemento de recepção ou que transforma o mesmo em um sinal único de transmissão do tipo elétrica ou pneumática, que é enviada ao elemento de indicação (ex: links mecânicos, relé piloto, amplificadores operacionais).

Elemento de indicação:Aquele que recebe o sinal do elemento de transferência e indica ou registra a pressão medida (ex: ponteiros, displays) .

Page 45: Curso Petrobras Slides Instrumentacao

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INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

Tipos de Manômetros

1

2

3

45 6 7

8

9

10

11

12

* Medidores especiais

90

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

P

0 D 0 d

h

x

0 D

P

H

0 dP

h

*

1. MEDIDORES POR COLUNA LÍQUIDATipos: Coluna em U; Coluna reta vertical e Coluna inclinada

Vantagens e Desvantagens: - medem pressões baixas, com boa precisão, custo baixo esimples construção, de fácil manutenção.

- exigem tubos calibrados, nivelamento, líq.s não viscosose não permite vibrações.

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INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

Líquidos de enchimento

A princípio qualquer líquido com baixa viscosidade, e não volátil nas condições de medição, pode ser utilizado como líquido de enchimento. Entretanto, na prática, a água destilada e o mercúrio são os líquidos mais utilizados nesses manômetros.

Faixa de medição

Em função do peso específico do líquido de enchimento e também da fragilidade do tubo de vidro que limita seu tamanho, esse instrumento é utilizado somente para medição de baixas pressões.

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INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

Manômetro tipo Coluna Reta Vertical

221

221

2121

1221

.

)1(.

..

)(

hPPAahPP

hAahhahA

hhPP

δ

δ

δ

=−

+=−

=∴=

+=−

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47

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

Manômetro tipo Coluna InclinadaEste Manômetro é utilizado para medir baixas pressões na ordem de 50 mmH2O.

A vantagem é a de expandir a escala de leitura o que é muitas vezes conveniente para medições de pequenas pressões com boa precisão (± 0,02 mmH2O).

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INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

P

P

P

2. MEDIDORES POR ELEMENTOS ELÁSTICOS

Tipos: Manômetros de Bourdon, de Fole e de Diafragma

Manômetros de Bourdon

Este tipo de instrumento de medição de pressão baseia-se na lei de Hooke sobre elasticidade dos materiais.

“O módulo da força aplicada em um corpo é proporcional à deformação provocada”.

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INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

Essa deformação pode ser dividida em elástica (determinada pelo limite de elasticidade), e plástica ou permanente.

Os medidores de pressão tipo elástico são submetidos a valores de pressão sempre abaixo do limite de elasticidade, pois assim cessada a força a ele submetida o medidor retorna a sua posição inicial sem perder suas características.

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INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

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INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

98

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

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50

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INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

Material de Bourdon

De acordo com a faixa de pressão a ser medida e a compatibilidade com o fluido é que determinamos o tipo de material a ser utilizado na confecção de Bourdon. A tabela a seguir indica os materiais mais utilizados na confecção do tubo de Bourdon.

100

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

Quanto a classe de precisão, essa classificação pode ser obtida através das tabelas de Manômetro / vacuômetro e Manômetro composto, a seguir.

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INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

Faixa de operação recomendável

Com exceção dos manômetros utilizados como padrão, a pressão normal medida deve estar próxima a 75% da escala máxima quando essa variável for estática e próxima a 60% da escala máxima para o caso de medição de pressão variável.

102

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

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52

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INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

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INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

Manômetro de pressão diferencial

Este tipo construtivo é adequado para medir a diferença de pressão entre dois pontos quaisquer do processo. É composto de dois tubos de Bourdon dispostos em oposição e interligados por articulações mecânicas.

Page 53: Curso Petrobras Slides Instrumentacao

53

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INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

Manômetro duplo

São manômetros com dois Bourdons e mecanismos independentes e utilizados para medir duas pressões distintas, porém com mesma faixa de trabalho. A vantagem deste tipo está no fato de se utilizar uma única caixa e um único mostrador.

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INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

ESCALA

PONTEIRO

MOLA

ESCALA

PONTEIRO

MOLA

Manômetro de Fole

Manômetro de Diafragma

CONEXÃODE PRESSÃO

PRESSÃO

FOLE

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INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

SISTEMAS DE SELAGEMAplicação:a) O fluído do processo for corrosivo ao dispositivo de medição;

b) O fluído for um gás com possibilidade de condensação por di-minuição de temperatura, quando for aplicado ao dispositivode medição, ex: vapor d’água;

c) O fluído for um líquido com sólidos em suspensão;

d) O fluído for um líquido pastoso;

e) O fluído tender a cristalizar-se com variações de temperatu-

ra ao ser aplicado ao dispositivo de medição, ex: óleo APF;

f) O fluído não poder permanecer parado no dispositivo de

medição, ex: medicamentos, leite etc;

g) O fluído for periculoso.

108

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

0 100

50

SELAGEM

POTE DESELAGEM

S IN A L D EP R O C E S S O

P A R A OM E D ID O R

P A R A OM E D ID O R

S IN A L D EP R O C E S S O

d = 0 ,8 d = 0 ,8

d = 1 ,2 d = 1 ,2

Selo Líquido comPote de Selagem

Densidade doLíquido de Selo

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INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

DEPOSITO DE OLEO

VALVULA DEBLOQUEIO

BOMBA DEVACUO

MANOMETROVALVULA DEBLOQUEIO

12

34

5 6 78

9

10

1112

12

34

5 6 78

9

10

1112

PRESSAOPROCESSO

DIAFRAGMA

FOLE

MANOMETROS

Selo Volumétrico

Selagem de manômetropetroquímico

110

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

Amortecedores de pulsação

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INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

Sifões

Supressor de pressão

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INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

MANÔMETRO PADRÃO

Os manômetros utilizados como padrão devem ter precisão superior em relação aos manômetros que serão calibrados.De acordo com as normas de medição, obriga-se a utilizar instrumentos padrões que foram aprovados em inspeção.Dois tipos de manômetros foram aprovados como padrão: manômetro tipo coluna, e manômetro tipo peso morto (peso estático).

Page 57: Curso Petrobras Slides Instrumentacao

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INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

O manômetro tipo peso morto, também denominado de manômetro de peso estático, é utilizado para calibrar medidores de pressão tipo elástico, tais como tubo de bourdon, etc., e como manômetro padrão de altas pressões.

114

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

U 2a

U 2b

U 1 U 2

bp bs 1

bs 2s (p)

P

MEDIDORES ESPECIAIS DE PRESSÃO

a) Transdutor de Pressão Indutivo(LVDT)

U2 = U2a - U2b = k.U1.s.Ponde:

U = tensão elétricas = curso da molak = grau de acoplamentoP = pressão aplicada

dtdiLL −=ε dAB

ab

m .∫=Φ

=ΦabIL

m ln20

πµ

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INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

ACO

DIAFRAGMAISOLADOR

VIDRO

CERAMICAPOROSA

DIAFRAGMASENSOR

PLACAS DOCAPACITOR

b) Transdutor de Pressão Capacitivo

C = K A d

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INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

Sensor Capacitivo (Célula Capacitiva)

É o sensor mais utilizado em transmissores de pressão. Nele um diafragma de medição se move entre dois diafragmas fixos. Entre os diafragmas fixos e o móvel, existe um líquido de enchimento que funciona como um dielétrico. Como um capacitor de placas paralelas é constituídos por duas placas paralelas separadas por um meio dielétrico, ao sofrer o esforço de pressão, o diafragma móvel (que vem a ser uma das placas do capacitor) tem sua distância em relação ao diafragma modificada. Isso provoca modificação na capacitância de um circuito de medição, e então tem-se a medição de pressão.

Page 59: Curso Petrobras Slides Instrumentacao

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INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

++++

____

P

P

CRISTAL

DIAFRAGMA

SAIDA

CRISTAL

(a)

(b)

c) Transdutor Piezoelétrico

Efeito Piezoelétrico

Transdutor

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INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

Sensor Piezoelétrico

A medição de pressão utilizando este tipo de sensor se baseia no fato dos cristais assimétricos ao sofrerem uma deformação elástica ao longo do seu eixo axial, produzirem internamente um potencial elétrico causando um fluxo de carga elétrica em um circuito externo.

A quantidade elétrica produzida é proporcional a pressão aplicada, sendo então essa relação linear o que facilita sua utilização. Outro fator importante para sua utilização está no fato de se utilizar o efeito piezoelétrico de semi-condutores, reduzindo assim o tamanho e peso do transmissor, sem perda de precisão.

Page 60: Curso Petrobras Slides Instrumentacao

60

119

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

PLACA C/ FILMEEXTENSOMÉTRICOFIO DE

LIGAÇÃO(b)QUADRO

ENROLAMENTO

MOLA DELÂMINA

MOLA DELÂMINA

SUPORTE

PINOSENSOR

(a)

P

d) Transdutor Piezoresistivo(Extensômetro, Strain Gage)

Camada Isolante eAdesivo de Colagem

eixoneutro estrutura sob

flexão

Cristais de turmalina, cerâmica PolicristalinaSintética, quartzo e quartzo cultivado podem ser utilizado na sua fabricação, porém o quartzo cultivado é o mais empregado por apresentar características ideais de elasticidade e linearidade.

120

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

SEMICONDUTORDIAFRAGMA

CONEXAO SINAL

R 1

R 2

R 3

R 4

RESISTENCIASDE CALIBRACAO

EQUILIBRIO:R 1 . R 4 = R 2 . R 3

R 1 = EXTENSOMETRO

R 2 = COMPENSACAO DE TEMPERATURA

Ponte deWheatstone

Circuitos de Medição / Sensores

Sensora semicondutor

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INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

DETECTOR(BICO-PALHETA)

AMPLIFICADOR(RELE)

BLOCO DE TRANSMISSAO

REALIMENTACAO

BLOCO DEMEDICAO

PROCESSO

SINAL DESAIDA

G

TRANSMISSORES DE PRESSÃO

Diagrama em blocos do TRM Pneumático

122

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

PRESSÃO

RESTRIÇÃO BICO

PALHETA

MOVIMENTO

X

ESTRUTURA DO TRM

Equilíbrio de Forças

Detectorvariação de pressão xdistância bico-palheta

BICORELE SAIDA

DIAFRAGMA

PIVO

PALHETA

BARRADE

FORÇA

FOLE DEREALIMENTAÇÃO

No método de equilíbrio de força o bico se mantém fixo e somente a palheta se afasta ou se aproxima do mesmo para ganhar uma contrapressão proporcional à detectada, contrapressão essa que será amplificada pelo relé piloto.

Page 62: Curso Petrobras Slides Instrumentacao

62

123

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

Nelson Moreira Junior

CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

PRESSAO DEPROCESSO

DETECTOR

MOLA DE ENTRADA

ALAVANCA DEEQUILIBRIODE FORCAS

IN-DICADOR

AMPLIFICADOROSCILADOR

Transmissor Eletrônico (Equil.Forças)

124

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

Nelson Moreira Junior

CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

Método de equilíbrio de movimento

No método de equilíbrio de movimento tanto o bico quanto a palheta se movimentam para obter a contrapressão correspondente à pressão detectada.

Page 63: Curso Petrobras Slides Instrumentacao

63

125

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

Nelson Moreira Junior

CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

OSCILADOR

DE

ALTA

FREQUÊCIA

Pressão deReferência

Pressão deProcesso

Sinalde

Saída

TRANSMISSOR DE PRESSÃO CAPACITIVO

126

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

Nelson Moreira Junior

CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

INSTRUMENTOS PARA ALARME E INTERTRAVAMENTO

A variável pressão quando aplicada em um processo industrial qualquer, submete os equipamentos a ela sujeito, a esforços de deformação que devem estar sempre abaixo de limites de segurança para que não ocorra ruptura e consequentemente acidentes.

A garantia da permanência dos valores de pressão sempre abaixo dos limites de segurança deve ser feito de forma automática através de instrumentos de proteção.

Page 64: Curso Petrobras Slides Instrumentacao

64

127

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

Nelson Moreira Junior

CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

Pressostato

É um instrumento de medição de pressão utilizado como componente do sistema de proteção de equipamento ou processos industriais. Sua função básica é de proteger aintegridade de equipamentos contra sobrepressão ou subpressão aplicada aos mesmos durante o seu funcionamento.

É constituído em geral por um sensor, um mecanismo de ajuste de set-point e uma chave de duas posições (aberto ou fechado).

128

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

Tipos de Pressostatos

Diferencial fixo ou ajustável - Quanto ao intervalo entre atuação e desarme os pressostato podem ser fornecidos com diferencial fixo e diferencial ajustável.

O tipo fixo só oferece um ponto de ajuste, o de set-point, sendo o intervalo entre o ponto de atuação e desarme fixo.

O tipo ajustável permite ajuste de set-point e também alteração do intervalo entre o ponto de atuação e desarme do pressostato.

Page 65: Curso Petrobras Slides Instrumentacao

65

129

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

Contato SPDT e DPDT

Quanto ao tipo de contato disponível no microinterruptorpode-se selecionar o do tipo SPDT que é composto basicamente por um terminal comum, um contato normal aberto (NA) e um contato normal fechado (NF), ou selecionar o tipo DPDT que é composto de duplo contato, ou seja, dois comuns, dois NA e dos NF sendo um reserva do outro.

130

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

Nelson Moreira Junior

CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

Tipos de caixa disponíveis

Pressostato com caixa à prova de tempo IP65. Podem ser fornecidos também com um bloco de terminais interno para conexões elétricas, evitando a instalação de um bloco determinais externo para a ligação dos cabos.

À prova de explosão - construídos dentro de rígidos padrões de segurança, isolando os contatos e cabos de atmosferas explosivas.

Page 66: Curso Petrobras Slides Instrumentacao

66

131

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

Seleção da faixa ajustável

132

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

INSTRUMENTOS CONVERSORES DE SINAIS

Os conversores tem como função básica modificar a natureza ou amplitude de um sinal para permitir a interligação de instrumento que trabalham com sinais diferentes.

Conversores eletro-pneumáticos e pneumáticos-elétricos

Esses conversores, também conhecidos como I/P e P/I, tem como função interfacear a instrumentação pneumática com a elétrica, bem como permitir a utilização de atuadores pneumáticos na instrumentação eletrônica analógica ou digital.

Page 67: Curso Petrobras Slides Instrumentacao

67

133

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

Nelson Moreira Junior

CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

Conversores eletro-pneumáticos (I/P)

134

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

Nelson Moreira Junior

CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

3.2 - MEDIÇÃO DE NÍVEL

* Principais métodos de medição:

- Tipo visor de nível,- Tipo régua ou gabarito,

- Tipo bóia ou flutuador,- Tipo deslocador,- Tipo pressão hidrostática,- Tipo borbulhador,- Tipo célula de carga(pesagem),- Tipo radioativo,- Tipo capacitivo.

Page 68: Curso Petrobras Slides Instrumentacao

68

135

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

Nelson Moreira Junior

CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

TIPODE

INSTRUMENTO

CHAVE DENÍVEL

MEDIÇÃO CONTÍNUA

INDICAÇÃO TRANSMISSÃO/CONTROLE

Visor de Nível R E R B R Bóia/Flutuador E R R B R R B R RDeslocador E B E BPressão Hidros. B R R R B R R B R RBorbulhador R R B R B R B R B RCél. Carga R B R B B B R BUltra-Sônico B R B B B R R ERadiação B B E R E E R B E B R B RCapacitivo B B R B R R R R B B R BCondutividade R R RPás Rotativas BLâminas Vibrat. B B E BDetecção Térm. B R R R B R R R

1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5

1 - Líquidos limpos2 - Líquidos com espuma3 - Interface4 - Polpas5 - Sólidos

E - Excelente (sem restrições de uso)B - Bom (com restrições de uso)R - Regular (poucas aplicações)

136

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

Nelson Moreira Junior

CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

500

499

498

497

496

2

1

MEDIÇÃO DE NÍVELDIRETA

A) Régua ou Gabarito

B) Visores de Nível(vidro)

Tipo Tubular

Plano(transparente)

Page 69: Curso Petrobras Slides Instrumentacao

69

137

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

Nelson Moreira Junior

CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

GASLIQUIDO

VIDROVIDRO

INDICADOR

IMA

PALHETA MAGNÉTICADO INDICADOR DE

NÍVEL

BOIA

Plano Reflex

Blindado(Magnético)

138

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

INTERRUPTORDE MERCURIO

IMA PERMA-NENTE

CAMPOMAGNETICO

PISTAOMAGNETICO

BOIA BOIA

TUBO ENVOL-VENTE NAOMAGNETICO

PISTAOMAGNETICO

TUBO ENVOL-VENTE NAOMAGNETICO

IMASUPERIOR

IMAINFERIOR

MICRO SWITCH

INTERRUPTORRELE

Chave de Nível

Page 70: Curso Petrobras Slides Instrumentacao

70

139

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

CABO

BOIA

TUBO GUIA

IMAS

IMA

CABECACALIBRADORA

Medidor Contínuo - tipo Flutuador Magnético

140

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

BRACO DETORQUE

BLOCODO BRACODE TORQUE

TUBO DETORQUE

FLANFE DOTUBO DETORQUE

BASTAODE TORQUE

DESLOCADOR

PONT DEEQUILÍBRIO

BICO

PALHETA

LIMITADOR

A) Medição por deslocador (displacer) - Empuxo

Princípio de Archimedes

Page 71: Curso Petrobras Slides Instrumentacao

71

141

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

Nelson Moreira Junior

CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

0

1

2

3

0

1

2

3

0

1

2

33 LB 2 LB 1 LB

2,25 M

14"COMP

7" NIVELD`AGUA

14" NIVELD`AGUA

Variação do Pap. no Medidor ContínuoP ap. = W - EP ap. = W - E

ANível de Água - 0

BÁgua Deslocada

Peso = 1LB

CÁgua Deslocada

Peso = 2LB142

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

ESTRUTURA DO TRM Tipo - Deslocador

* Classificação dos TRM ' s, conforme o elemento devedação e o tipo de acoplamento usado:

- Tubo de torque - Mola balanceadora- Dp Cell adaptado- Disco Flexível

DESLOCADOR CONVERSORELEMENTO

DEVEDACAO

ELEMENTODE

SUSTENTACAO

ELEMENTODE

SUSTENTACAO

NIVELACOPLAMENTO ACOPLAMENTO

área

seca

área

úmid

a

Page 72: Curso Petrobras Slides Instrumentacao

72

143

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

VAPOR

CONDENSADOPARA A VÁLVULADE EXTRAÇÃO DECONDENSADO

MEIO DORANGE

TOMADA DEEQUALIZAÇÃO

%/2

%/2

MONTAGEM DOS MEDIDORES DE NÍVEL Tipo Deslocador

Controle de nívelem vaso de distribuição de vapor

144

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

Nelson Moreira Junior

CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

ÓLEO

ÁGUA

ÓLEO

Medição de nível de inferface de 2 líquidos

Page 73: Curso Petrobras Slides Instrumentacao

73

145

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

SÓLIDOS EMSUSPENSÃO

Medição de nível por deslocador s/ câmara

146

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

LÍQUIDOh

TRANSMISSORdp/CELL

MANÔMETRO(OUTPUT)

HI LO

SUPRIMENTODE AR

TANQUE ABERTO

B) MEDIÇÃO TIPO PRESSÃO HIDROSTÁTICA

-Medição de nível por p(tanque aberto)

P =(h.dr) + P1 topo

P =P2 topo

p=P - P =h.dr1 2

Page 74: Curso Petrobras Slides Instrumentacao

74

147

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

p=P - P =[(h.dr) + P ] - P1 2 topo

p = h.dr

Tanque Fechado

topo

LÍQUIDOh

TRANSMISSORdp/CELL

HI LO

TANQUE PRESSURIZADO

VAPOR

Suprimentode ar

B) MEDIÇÃO TIPO PRESSÃO HIDROSTÁTICA

148

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

ÁLCOOL

CÂMARA DE ALTAPRESSÃO

NÍVELMAX.

NÍVELMIN.

LT

h

y

HI

MEDIÇÃO COM ELEVAÇÃO

Page 75: Curso Petrobras Slides Instrumentacao

75

149

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

NÍVELMAX.

NÍVELMIN.

POTES DESELAGEM

h

y

LT

W

HI LO

MEDIÇÃO COM SUPRESSÃO

150

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

PCV

PI

N2A

PCV

PIH2O

PCV

PIN2

FI

PCV

PIN2

FI

PCV

PI

N2

FI

FI

PI

LI

B

C

D

E

F

LI

BORBULHADOR

VARIAÇÕES DECONTROLE DE

PURGA

MEDIÇÃO POR BORBULHADOR

Page 76: Curso Petrobras Slides Instrumentacao

76

151

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

h

MEDIÇÃO TIPO ULTRASSOM

f > 20 kHz

h = H - (v.t)2

onde:

H=dist. do emissor/receptor ao fundo do tanqueh=nívelv=veloc. do som no ar ou gás da parte superior do tanquet=tempo medidoH - h=(v.t)/2 =parte vazia do tanque

152

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

FONTE DERADIAÇÃO

AMPLIFICADOR INDICADOR

SENSORGEIGER

Medidor de nível por Raios-Gama

MEDIÇÃO POR RADIAÇÃO

Page 77: Curso Petrobras Slides Instrumentacao

77

153

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

A

BSi

Ce

Ka

Kp

R • 4

C1

C2

C3

Ce

C1

C2

C3

R • 4L

I S = SONDAi = ISOLADORV = VASO

Ce = C1 + C2 + C3

V

MEDIÇÃO DE NÍVEL - CAPACITIVO

154

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

Na maioria das operações realizadas nos processos industriais é muito importante efetuar a medição e o controle da quantidade de fluxo de líquidos, gases e até sólidos granulados, não só para fins contábeis, como também para a verificação do rendimento do processo.

Assim, estão disponíveis no mercado diversas tecnologias de medição de vazão cada uma tendo sua aplicação mais adequada conforme as condições impostas pelo processo.

MEDIÇÃO DE VAZÃO

“Vazão pode ser definida como sendo a quantidade volumétrica, mássica ou gravitacional de um fluido que passa através de uma seção de uma tubulação ou canal por unidade de tempo.”

Page 78: Curso Petrobras Slides Instrumentacao

78

155

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

Vazão Volumétrica

É definida como sendo a quantidade em volume que escoa através de uma certa seção em um intervalo de tempo considerado. É representado pela letra Q e expressa pela seguinte equação:

tVQ =

Na medição de vazão volumétrica é importante referenciar as condições básicas de pressão e temperatura, principalmente para gases e vapor pois o volume de uma substância depende da pressão e temperatura.

156

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

É definida como sendo a quantidade em massa de um fluido que atravessa a seção de uma tubulação porunidade de tempo. É representada pela letra Qm e expressa pela seguinte equação:

Vazão Mássica

tmQm =

Relação Entre Unidades:

A relação entre as unidades de medição de vazão volumétrica e mássica pode ser obtida pela seguinte expressão:

Qm = ρ . Qv

Page 79: Curso Petrobras Slides Instrumentacao

79

157

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

Vazão Gravitacional

É a quantidade em peso que passa por uma certa seção por unidade de tempo. É representada pela letra Qρ e expressa pela seguinte equação:

tWQ =ρ

158

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

CONCEITOS FÍSICOS BÁSICOS PARA MEDIÇÃO DE VAZÃO

Calor Específico

Define-se calor específico como o quociente da quantidade infinitesimal de calor fornecido a uma unidade de massa duma substância pela variação infinitesimal de temperatura resultantedeste aquecimento.

É necessário que se conheça a relação “k” do calor específico do gás a ser medido, para podermos calcular o seu coeficiente de correção da expansão térmica, e posteriormente dimensionar a placa de orifício.Esta relação do calor específico K é a relação do calor específico de um volume constante CV relativo ao calor específico da pressão constante CP do gás.

v

p

CC

K =

Page 80: Curso Petrobras Slides Instrumentacao

80

159

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

Viscosidade

É definida como sendo a resistência ao escoamento de um fluido em um duto qualquer.

Esta resistência provocará uma perda de carga adicional que deverá ser considerada na medição de vazão.

Viscosidade absoluta ou dinâmica

Define-se como sendo o atrito interno num fluido, que se opõe ao movimento relativo de suas moléculas e ao movimento de corpos sólidos que nele estejam. É representada pela letra grega µ (mi).

160

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

Unidade absoluta ou dinâmica

Pa . S, Poise e centipoise

Viscosidade cinemática

É a relação entre a viscosidade absoluta e a massa específica deum fluido, tomados à mesma temperatura. É representada pela letra ν (ni).

Unidade de Viscosidade Cinemática

As unidades de viscosidade cinemática mais utilizadas na indústria são:

m2/s, stoke (cm2/s) e centistoke.

Page 81: Curso Petrobras Slides Instrumentacao

81

161

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

Tipos de Escoamento

Regime Laminar

Se caracteriza por um escoamento em camadas planas ou concêntricas, dependendo da forma do duto, sem passagens das partículas do fluido de uma camada para outra e sem variação de velocidade, para determinada vazão.

Regime Turbulento

Se caracteriza por uma mistura intensa do líquido e oscilações de velocidade e pressão. O movimento das partículas é desordenado e sem trajetória definida.

162

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

Nelson Moreira Junior

CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

Regime Laminar

É caracterizado por um perfil de velocidade mais acentuado, onde as diferenças de velocidades são maiores.

Page 82: Curso Petrobras Slides Instrumentacao

82

163

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

Nelson Moreira Junior

CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

Regime Turbulento

É caracterizado por um perfil de velocidade mais uniforme que o perfil laminar. Suas diferenças de velocidade são menores.

164

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

MEDIÇÃO DE VAZÃO1 - Medição por Pressão Diferencial (Elementos Deprimogênios)

Placa de Orifício, Tubo Venturi, Tubo Pitot, Bocal, etc.

2 - Medição por Área VariávelRotâmetro

3 - Medição através de VelocidadeTurbina

4 - Medição através de ForçaPlaca de Impacto

5 - Medição por Tensão InduzidaMedidor Magnético

6 - Medição em Canais AbertosCalha ParchallVertedores

Page 83: Curso Petrobras Slides Instrumentacao

83

165

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

Nelson Moreira Junior

CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

250

249

248

VAZÃO

MERCÚRIO

DIFERENCIALDE PRESSÃO

MEDIÇÃO POR ELEMENTOS DEPRIMOGÊNIOS

PSI

Relação entre velocidadee diferença de pressão

166

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

Placa de Orifício

De todos os elementos primários inseridos em uma tubulação para gerar uma pressão diferencial e assim efetuar medição de vazão, a placa de orifício é a mais simples, de menor custo e portanto a mais empregada.

O diâmetro do orifício é calculado de modo que seja o mais preciso possível, e suas dimensões sejam suficientes para produzir à máxima vazão uma pressão

diferencial máxima adequada.

Page 84: Curso Petrobras Slides Instrumentacao

84

167

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

Equação básica p/ Elementos Deprimogênios

Q=S .E.C. . 1 P - P .1 2 2g . (1/ )2

como: C = f (D.Rd. )

Q = K. p

FE

FT FI

P (%)

Q (%)00

25

50

75

100

50 70,7 86,6 100

168

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

(a) (b) (c)

PLACAS DE ORIFÍCIO* Tipos de orifícios:1. Orifício concêntrico. 2. Orifício excêntrico. 3. Orifício segmental.

Este tipo de placa de orifício é utilizado para líquido, gases e vapor que não contenhamsólidos em suspensão.

Este tipo de orifício é utilizado em fluido contendo sólidos em suspensão, os quais possamser retidos e acumulados na base da placa;

A placa de orifício segmentalé destinada para uso em fluidos em regime laminar e com alta porcentagem de sólidos em suspensão.

Page 85: Curso Petrobras Slides Instrumentacao

85

169

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

Tomadas de Impulso em Placas de Orifício

Tomas de Flange

As tomadas de flange são de longe as mais populares. Os flanges para placas de orifício, já são feitos com os furos das tomadas, perfurados e com rosca. Os flanges podem ser do tipo rosqueado ou soldado.

170

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

Vantagens da tomada de flange

1. Podem ser facilmente inspecionadas, dada sua localização próxima à face do flange.2. Os flanges podem ser adquiridos prontos, dentro de normas comgrandes precisão.3. As tomadas são simétricas, podendo ser utilizadas para fluxo nos dois sentidos.4. Esse tipo de tomada apresenta excelente precisão.

Page 86: Curso Petrobras Slides Instrumentacao

86

171

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

Desvantagens da tomada de flange

1. Os flanges utilizados são especiais, portanto são caros.2. Não se recomenda o uso desse tipo de tomada para casos em que a relação entre o diâmetro do orifício e o diâmetro da tubulação é grande e em tubulações menores que 2”, devido ao fato de que a tomada de baixa pressão se situa numa região altamente instável da curva de recuperação de pressão.

172

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

Tomadas de Vena Contracta

As tomadas de Vena Contracta permitem o uso de flanges comuns, pois são normalmente acopladas diretamente na tubulação, podendo ser também soldadas ao tubo.

Page 87: Curso Petrobras Slides Instrumentacao

87

173

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

Este tipo de tomadas são mais indicados para tubos de diâmetros acima de 4 polegadas. O centro da tomada de alta pressão deverá estar localizado entre ½ e 2D do plano de entrada da placa.

O centro da tomada de baixa pressão estará colocado no ponto em que a pressão é mínima “Vena Contracta”. Essa distância depende da relação d/D.

174

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

Page 88: Curso Petrobras Slides Instrumentacao

88

175

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

Para relações d/D menores que 0,72 a tomada de baixa pressão poderá ser feita a uma distância D/2 após a placa com um erro desprezível. Porém, quando tivermos tubulações com diâmetros menores que 6” a tomada de baixa pressão deverá ser feita no próprio flange o que poderá ser um inconveniente.

176

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

Tomadas de Tubulações (Pipe Taps)

As tomadas de tubulação (montante: 2,5 diâmetro do tubo distante da placa, jusante; 8 diâmetros de distância), permitem a medição direta da perda de carga permanente atual. O diferencial é menor que em outros tipos de tomada, para a mesma vazão.

Não são necessários flanges especiaisNão podemos utilizar para fluxos bidirecionais.

Page 89: Curso Petrobras Slides Instrumentacao

89

177

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

Tomada de Canto (CORNER TAPS)

As tomadas de canto são constituídas nas flanges de placa e são usadas principalmente para tubos abaixo de 2 polegadas de diâmetro. A placa de orifício situa-se numa reentrância dos flanges. A tomada de pressão feita através de uma estreita passagem concêntrica num anel piezométrico entalhado na face do flange.

Suas vantagens são as mesmas das tomadas nos flanges, porém são mais sujeitas a entupimentos que as tomadas de flanges.

178

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

Nelson Moreira Junior

CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

Tomada de Canto (CORNER TAPS)

Page 90: Curso Petrobras Slides Instrumentacao

90

179

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

1 " 1 "

K 1 K 2

K 1 M

K 1 K 2

DENOMINAÇÃONA LITERA-

TURA INGLESA

DENOMINAÇÃOSUGERIDA EMPORTUGUÊS

DISTÂNCIADA TOMADA

À FACE MONTANTE

K 1

DISTÂNCIADA TOMA-

DA ÀJUSTANTE

K 2

FLANGETAPS

RADIUSTAPS

VENACONTRACTA

TAPS

CORNERTAPS

PIPETAPS

TOMADAEM FLANGES

TOMADASA D E1/2 D

TOMADASEM VENA

CONTRACTA

TOMADASEM

CANTO

TOMADASA 2½ DE 8 D

1"

1 D

1/2 D A2 D

JUNTO

2 ½ D

1" (J)

1/2 D(M)

VERTABELA

III.1b

JUNTO

8 D(M)

2.4 - 16

180

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

CONEXÃO NAGARGANTA

TUBO VENTURI

GARGANTAH2

H1

DIREÇÃO DA VAZÃO

SEÇÃOPRINCIPAL

TUBOSPIEZOMÉTRICOS

TUBOPIEZOMÉTRICOS

H3

GRADIE NTEHIDRÁULICO

GRADIE NTEHIDRÁULICO

TUBO VENTURI

Page 91: Curso Petrobras Slides Instrumentacao

91

181

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

O tubo VENTURI apresenta algumas vantagens em relação a outros medidores de perda de carga variável como:

-boa precisão ( 0,75%);-resistência a abrasão e ao acúmulo de poeira ou sedimentos;-capacidade de medição de grandes escoamentos de líquidos em grandes tubulações;-Permite medição de vazão 60% superiores à placa de orifício nas mesmas condições de serviço, porém com perda de carga de no máximo 20% do .P.

182

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

Desvantagens

−custo elevado (20 vezes mais caros que uma placa de orifício);−dimensões grandes e incômodas;−dificuldade de troca uma vez instalado.

Page 92: Curso Petrobras Slides Instrumentacao

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183

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

H

A

0,6041d

0,6041d

BOCAL

184

Medição de Vazão através do Tubo de Pitot

É um dispositivo utilizado para medição de vazão através da velocidade detectada em umdeterminado ponto de tubulação.

Page 93: Curso Petrobras Slides Instrumentacao

93

185

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

O tubo de Pitot mede apenas a velocidade do ponto de impacto e não a velocidade médiado fluxo. Assim sendo, a indicação da vazão não será correta se o tubo de impacto não forcolocado no ponto onde se encontra a velocidade média do fluxo.

Pesquisadores, concluíram que o valor da velocidade média seria 0,8 da velocidade máximado duto.

186

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

Nelson Moreira Junior

CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

Em termos práticos, para se determinar a velocidade média do fluido no interior de um duto, utiliza-se a tomada de impacto do tubo de pitot entre 0,25 x D e 0,29D em relação a parede do tudo, pois nesta posição a velocidade do fluido se iguala à velocidade média do fluido.

Page 94: Curso Petrobras Slides Instrumentacao

94

187

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

A RD W C

Ha EN

HbK

h

MEDIÇÃO DE VAZÃO EM CANAIS ABERTOS

VertedorRetangular

CalhaParshall

188

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

Nelson Moreira Junior

CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

C O N E XÃ O DE S A ÍD A

L IM IT E D E M Á XIM A V A ZÃ O

S UP O R T E D O T UB O D E VIDR O

T U BO C Ô N IC O

P O N T O DE L E IT U R A

L IM IT E D E M ÍN IM A V AZ Ã O

C O N E XÃ O DE E N T RA D A

ROTÂMETRO

Page 95: Curso Petrobras Slides Instrumentacao

95

189

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

Nelson Moreira Junior

CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

E

O

N

D

MEDIDOR MAGNÉTICO DE VAZÃO

“Quando um condutor se move dentro de um campo magnético, é produzida uma força eletromotriz (f.e.m.) proporcional a sua velocidade.”

vlBE ..=

190

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

Medidores a efeito DOPPLER

A freqüência de uma onda sofre alterações quando existe movimento relativo entre a fonte emissora e um receptor. A variação da freqüência em função da velocidade é chamada de efeito DOPPLER.

Quando uma partícula refletora se movimenta em relação a um receptor igualmente estacionário,a variação da freqüência é proporcional a velocidade relativa entre emissor e o receptor, ou seja, entre a partícula refletora e o receptor

Page 96: Curso Petrobras Slides Instrumentacao

96

191

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

Medidores tipo VORTEX

O efeito vortex pode ser observado no vibrar de fios ou cordas ao vento, ou ainda em uma bandeira que tremula. Os vortex gerados repetem-se num tempo inversamente proporcional à vazão.

Nas aplicações industriais pode-se medir a vazão de gases , líquidos incorporando ao obstáculo reto sensores que percebam as ondas dos vortex e gerem um sinal emfreqüência proporcional à vazão.

192

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

Nelson Moreira Junior

CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

Medidor tipo Coriolis

Page 97: Curso Petrobras Slides Instrumentacao

97

193

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

Condicionador de fluxo

Rotor Saída do Rotor

Saída do Sinal

MEDIDOR TIPO TURBINA

194

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

ALIMENTADOR

CÉLULADE CARGA

CORREIATRANSPORTADORA

M

ST WY WT

WIC

MEDIÇÃO DE VAZÃO DE SÓLIDOS

Page 98: Curso Petrobras Slides Instrumentacao

98

195

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

MEDIÇÃO DE TEMPERATURADefiniçõesDefinições

ConceitosConceitos BásicosBásicos

PIROMETRIA: medição de altas temperaturas, na faixa onde osefeitos de radiação térmica passam a se manifestar.

CRIOMETRIA: medição de baixas temperaturas, ou seja, aquelaspróximas do zero absoluto.

TERMOMETRIA: termo mais abrangente que incluiria tanto aPirometria como a Criometria.

TEMPERATURA: grau de agitação térmica das moléculas.

ENERGIA TÉRMICA: é a somatória das energias cinéticas dos seus átomos.

CALOR: é a energia em trânsito.

196

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

ESCALAS ABSOLUTAS ESCALAS RELATIVAS

PONTO DEEBULIÇÃODA ÁGUA

PONTO DEFUSÃO DOGELO

ZEROABSOLUTO

0 0

0

-273,15

-273,15

-459,67

32491,67

671,67 373,15 100 212°CR °F

180DIVISÕES 100

DIVISÕES

K

ESCALAS DE TEMPERATURA

Conversão deEscalas:

°C5

= °F - 329

K = 273,15 + °C

R = 459,67 + °F K = R. 59

Page 99: Curso Petrobras Slides Instrumentacao

99

197

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

Pontos Fixos de Temperatura(Escala Prática Internacional de Temperatura)

* ITS - 90* Normas e Padronização (ISA, DIN, JIS, BS, UNI...)* IEC, ABNT.

TEMPERATURA

PONTOCRÍTICO

PONTOTRIPLO

FASEVAPOR

FASELÍQUIDO

FASESÓLIDO

PRES

SÃO

Linhade Fusão

Linha de Vap

orizaç

ão

Linha de

Sublimação

198

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

Page 100: Curso Petrobras Slides Instrumentacao

100

199

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

MEDIDORES DE TEMPERATURA1. Instrumentos de transferência de calor por condução

* Termômetro à dilatação de líquido,* Termômetro à dilatação de gás,* Termômetro à tensão de vapor saturante,* Termômetro à dilatação de sólido,* Termômetro à resistência elétrica,* Termômetro à par termo-elétrico.

2. Instrumentos de transferência de calor por radiação

* Pirômetros à radiação e* Pirômetros ópticos.

OBS: o uso dependerá da faixa de medição, tempo de resposta,precisão, etc.

200

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

Nelson Moreira Junior

CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

Page 101: Curso Petrobras Slides Instrumentacao

101

201

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

Nelson Moreira Junior

CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

0

10

10

20

3040

50

60

7080

90100

CAPILAR

ESCALA

LÍQUIDO

BULBO

" C TERMÔMETRO DE VIDRO

* Precisão:0,5 à 3% term.comum0,1 à 0,5% term.padrão

* Sensibilidade: função de vários fatôres.

202

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

Para o caso do mercúrio, cuja faixa normal é de - 38 a 357ºC, pode-se elevar este limite até 550ºC mediante emprego de vidro adequado e injeção de um gás inerte sob pressão, pois isto faz com que se evite a vaporização do mercúrio.

Por se tratar de um medidor barato, o termômetro de vidro industrial é utilizado na indicação de temperatura de pequena flutuação, no processo em que a leitura da temperatura no próprio local não se constitui problema, bem como para os casos em que precisão abaixo de ± 1% e resposta rápida não se fizerem necessárias.

Page 102: Curso Petrobras Slides Instrumentacao

102

203

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

ESCALA DETEMPERATURA

PONTEIRO

BRAÇO DELIGAÇÃO

SETORDENTADO

CAPILAR

SENSORVOLUMÉTRICO

PINHÃO

LÍQUIDO MERCÚRIOÁLCOOL

BULBO

Termômetros c/ Sistema de Enchimento

204

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

Este termômetro consta de um bulbo de metal ligado a um capilar metálico e um elemento sensor. Neste caso, o líquido preenche todo o instrumento e com uma variação da temperatura se dilata deformando elasticamente o elemento sensor.

A este elemento sensor é acoplado um ponteiro que pode girar livremente sobre uma escala graduada. Como a relação entre a deformação do elemento sensor e a temperatura é proporcional, este instrumento nos fornece uma leitura linear.

Page 103: Curso Petrobras Slides Instrumentacao

103

205

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

Bulbo - Suas dimensões variam de acordo com a sensibilidade desejada e também com o tipo de líquido utilizado na aplicação. Os materiais mais usados para sua confecção são: aço inoxidável, chumbo, monel e cobre.

Capilar - Suas dimensões são também variáveis, sendo que o seu comprimento máximo é de 60 metros para líquidos orgânicos e de 15 metros para enchimento com mercúrio.Normalmente é confeccionado em aço, chumbo ou cobre.

Elemento sensor - Os materiais mais usados para sua confecção são: aço inoxidável e bronze fosforoso.

206

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

No caso de utilizar o mercúrio como líquido de enchimento, o material do bulbo capilar esensor não pode ser de cobre ou liga do mesmo.

A faixa de utilização dos líquidos ultrapassa os limites do ponto de

ebulição porque orecipiente é preenchido sob pressão elevada (aproximadamente 40 atm).

Page 104: Curso Petrobras Slides Instrumentacao

104

207

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

Tipos de sensores usados em sistemas termais

208

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

Page 105: Curso Petrobras Slides Instrumentacao

105

209

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

Pelo fato deste sistema utilizar líquido inserido num recipiente e da distância entre o elemento sensor e o bulbo ser considerável, as variações na temperatura ambiente afetam não somente o líquido no bulbo, mas todo o sistema (bulbo, capilar e sensor), causando erro de indicação ou registro. Este efeito da temperatura ambiente é compensado de duas maneiras que são denominadas classe ΙA e classe ΙB.

Na classe ΙB a compensação é feita somente na caixa do sensor através de uma lâmina bimetálica ou um espiral de compensação

Quando a distância entre o bulbo e o instrumento é muito grande, ou se deseja alta precisão, utilizam-se instrumentos da classe ΙA onde a compensação é feita na caixa e no capilar

210

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

HASTE DETRANSMISSÃO

METALHELICOIDAL

* SENSIBILIDADE

* APLICAÇÃO- 40 a 500 C

Termômetro Bimetálico

Alumínio(dilata-se muito)

Aço(dilata-se pouco)

FRIO

QUENTE

Page 106: Curso Petrobras Slides Instrumentacao

106

211

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

Termômetros à pressão de gás

Os termômetros à pressão de gás baseiam-se na lei de Charles e Gay-Lussac que diz:

“A pressão de um gás é proporcional à temperatura, se mantivesse constante o volume do gás”.

Sua construção é praticamente idêntica à dos termômetros de líquido com capilares metálicos, porém o bulbo é geralmente grande, a fim de obter maior força.

212

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

Tipos de gás de enchimentoComo gás de enchimento, utilizam-se normalmente Nitrogênio, Hélio, Neônio ou Dióxido de Carbono (CO2). Porém, por ser inerte e mais barato, o Nitrogênio é o gás mais utilizado. A faixa de medição varia de acordo com o gás de enchimento, sendo o seu limite inferior determinado pela temperatura crítica do gás, e o limite superior pelo tipo de capilar.

Page 107: Curso Petrobras Slides Instrumentacao

107

213

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

Termômetros à pressão de vapor

“A pressão de um vapor saturado depende única e exclusivamente desua temperatura e não da sua mudança de volume”.

214

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

Líquidos de enchimento para termômetros à pressão de vapor

Page 108: Curso Petrobras Slides Instrumentacao

108

215

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

CILINDRO DE VIDROCONDUTORES

CONDUTORESMATRIZ DE CERÂMICA ESPIRAL DE PLATINA

ESPIRAL DE PLATINA

MEDIDOR TOTALMENTE APOIADO

MEDIDOR PARCIALMENTE APOIADO

TERMORESISTÊNCIAS

Materiais + utilizados: Pt, Cu ou Ni* Alta resistividade, melhor sensibilidade,* Alto coeficiente de variação (R*T),* Ter rigidez e dutibilidade: fios finos.

Ni/Cu : isolação: esmalte, seda, algodão ou fibra devidro. ( T < 300°C )

216

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

RABICHO ISOLADOR CONDUTORES ISOLAÇÃO MINERAL

SELO BAINHA BULBO DE RESISTÊNCIA

Características da Pt100( à 0°C )

* Padrão de Temperatura: (- 270 à 660°C ),* Alta estabilidade e repetibilidade,* Tempo de resposta.

Vantagens / Desvantagens

Page 109: Curso Petrobras Slides Instrumentacao

109

217

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

R1 R2

R3R4

A B ERL2

RL1

PRINCÍPIO DE MEDIÇÃO

1. Ligação à 2 fios: ( utilização: dist. < 3m )

ˆ

218

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

R1 R2

R3

A B ERL2

RL1

RL3

R4

2. Ligação à 3 fios:

ˆ V ab = E.[ (R sens - R,3) / R 1 ]Obs: variação linear em função da temperatura.

Page 110: Curso Petrobras Slides Instrumentacao

110

219

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

LUIGIGALVANI

... cada relâmpago causava umacontração na pata da rã. Para conduzir corrente elétrica, Galvaniutilizada grandes objetos metálicos,por exemplo, bastava colocar o músculoda pata da rã em contato com a grade metálica,unindo o nervo a um anzol de bronze ...

220

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

CONDE ALESSANDRO VOLTAAs pilhas de Volta eram simples células eletrolíticasaclopadas uma sobre a outra. Ao fechar o circuito, acorrente que circulava estimulava o músculo daspernas da rã que se contraiam.

cobre

zinco

interruptor

flanela embebidaem salmoura

Page 111: Curso Petrobras Slides Instrumentacao

111

221

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

JUNTA DEMEDIDA

TERMOPAR

BLOCO DELIGAÇÃO

CABO DEEXTENSÃO

JUNTA DEREFERÊNCIA

GRADIENTE DE TEMPERATURA () T)INSTRUMENTOINDICADOR OUCONTTROLADOR

TERMOPARES

Efeitos Termoelétricos:

Seebeck, Peltier, Thomson

222

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

T Tr

A (+)

B (-)

I

Efeito Seebeck""

Num circuito fechado formado por dois fios de metais diferentes ocorre uma circulação de corrente enquanto existir uma diferença de temperatura entre suas junções.

Sua intensidade é proporcional à diferença de temperatura e à natureza dos metais utilizados.

Efeito Seebeck

Page 112: Curso Petrobras Slides Instrumentacao

112

223

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

A (+)

B (-)

T + T T - T

E

" Efeito Peltier "

Dado um par termoelétrico com ambas as junções àmesma temperatura, se, mediante uma fonte externa, produz-se uma corrente no termopar, as temperaturas das junções variam em uma quantidade não inteiramente devido ao efeito Joule. A esse acréscimo de temperatura foi denominado efeito Peltier.

Efeito Peltier

224

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

Efeito Thomson

Thomson concluiu, que a condução de calor ao longo dos fios metálicos de um termopar, que não transporta corrente, origina uma distribuição uniforme de temperatura em cada fio e, quando existe corrente, modifica-se em cada fio a distribuição da temperatura em uma quantidade não somente devido ao efeito Joule. A essa variação adicional na distribuição da temperatura denominou-se efeito Thomson.

Page 113: Curso Petrobras Slides Instrumentacao

113

225

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

Leis Fundamentais dos Circuitos Termoelétricos

Lei do Circuito Homogêneo

A força eletromotriz (f.e.m.) termal desenvolvida em um circuito termoelétrico formado por dois metais homogêneos mas de naturezas diferentes, depende única e exclusivamente da diferença de temperatura entre as junções e de suas composições químicas, não sendo assim interferida pelo gradiente de temperatura e nem de sua distribuição ao longo dos fios.

226

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

Leis dos metais intermediários

Num circuito constituído por condutores de vários metais diferentes, a força termoeletromotriz total será zero (0) se todo o circuito estiver à mesma temperatura. Quando um circuito formado de dois fios de natureza diferentes com suas junções em temperaturas diferentes, corta-se um dos fios e introduz-se em terceiro fio de outra natureza, a f.e.m. criada originalmente não é modificada, desde que as duas junções criadas pelo terceiro fio estejam à mesma temperatura.

Page 114: Curso Petrobras Slides Instrumentacao

114

227

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

Lei da Temperatura Intermediária

A f.e.m. gerada num termopar de metais homogêneos, com suas junções a temperaturas T1 e T2, é igual a soma algébrica da f.e.m. do termopar com uma junção na temperatura T1 e a outra numa temperatura qualquer T com a f.e.m. do mesmo termopar com suas junções a T e T2. Assim, a f.e.m. gerada depende somente da diferença entre a junta fria, independente de qualquer temperatura intermediária f.e.m.

228

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

CARACTERÍSTICAS/TIPOS DOS TERMOPARES

" Existem várias combinações de 2 metais condutores:- devem possuir relação razoavel/ linear entre Temp.* fem e também desenvolver uma fem por grau demudança de Temperatura, que seja detectável pelosequipamentos normais."

Grupos : * Termopares Básicos.* Termopares Nobres.* Termopares Especiais.

Page 115: Curso Petrobras Slides Instrumentacao

115

229

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800

mV

T

E

J

T

K

NICROSIL-NISIL

RS

B

Correlação da F.E.M. x Temperatura

230

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

TERMOPARES BÁSICOS

Maior uso industrial, custo baixo, maior limite de erro

Tipo T : Cu-Co (Cobre-Constantan)

Liga: (+) Cu(99,9%) ( - ) Co(Cu-58%;Ni-42%)

Faixa: - 184 à 370°C=(- 5,38 à 19,03 mv) e 5,14 mv / 100°C (T+)

Identificação de polaridade: O Cobre (+) é avemelhado :

Page 116: Curso Petrobras Slides Instrumentacao

116

231

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

Tipo J : Fe-Co (Ferro – Constantan)

Liga: (+) Fe(99,5%) ( - ) Co

Faixa: 0 à 760°C=(0 à 49,92 mv) e 5,65 mv / 100°C

Identificação de polaridade : o pos.(Fe) é magnético

232

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

FORNO

TIPO "X"TERMÔMETRO

DIGITAL50 " C

2,25 mV

JR = 1,22 mV 25 " C

A A

T2 E1 = 19,68 E2 = 0,96

Cr Cr

0" C24" C

Correção da Junta de Referência

Page 117: Curso Petrobras Slides Instrumentacao

117

233

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

mV25 " C

50 " C2,022 mV

TIPO K

t1t2

56 " C2,27 mV

mV25 " C

2,27 mV 2,022 mV

ASSOCIAÇÃO DE TERMOPARES

1. - Associação Série 2. - Associação Série-oposta

234

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

TIPO J

R

R

20 " C

TI

100 " C

0 " C

ASSOCIAÇÃO DE TERMOPARES

3. - Em Paralelo

Page 118: Curso Petrobras Slides Instrumentacao

118

235

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

CABEÇOTE

CABO DE COBRE

REGISTRADOR24 °C

0,960 mV

0,00 mV

20,371 mV

38 °C1,529 mV

538 °C

22,260 mV

TC TIPO K

FORNO

+ 20,731 mV+ 0,000 mV+ 0,960 mV

+21,691 mV 525 °C ERRO = - 13 °C

ERROS DE LIGAÇÃO

* Usando fios de cobre.

236

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

CABEÇOTE

CABO TIPO KX

REGISTRADOR24 °C

0,960 mV

0,569 mV

20,371 mV

38 °C1,529 mV

538 °C

22,260 mV

TC TIPO K

FORNO

+ 20,731 mV+ 0,569 mV+ 0,960 mV

+ 22,260 mV 538 °C ERRO = ' 0

ERROS DE LIGAÇÃO

* Usando fios de compensação.

Page 119: Curso Petrobras Slides Instrumentacao

119

237

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

CABEÇOTE

CABO TIPO KX

REGISTRADOR24 °C

0,960 mV

0,569 mV

20,731 mV

38 °C1,529 mV

538 °C

22,260 mV

TC TIPO K

FORNO

- 20,731 mV+ 0,569 mV+ 0,960 mV

- 19,202 mV

ERROS DE LIGAÇÃO

* Inversão simples.

238

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

CABEÇOTE

CABO TIPO KX

REGISTRADOR24 °C

0,960 mV

0,569 mV

20,731 mV

38 °C1,529 mV

538 °C

22,260 mV

TC TIPO K

FORNO

+ 20,731 mV- 0,569 mV+ 0,960 mV

+ 21,102 mV 511 °C ERRO = - 27 °C

ERROS DE LIGAÇÃO

* Inversão Dupla.

Page 120: Curso Petrobras Slides Instrumentacao

120

239

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

BAINHA

PLUG

JUNTA DEMEDIDA

PÓ ÓXIDO DEMAGNÉSIO

RABICHO POTE

Termopar de Isolação Mineral

* Vantagens.

240

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

OBJETOQUENTE

LENTE

TERMOPILHA

COMPENSADOR

INSTRUMENTO

PIRÔMETRO DE RADIAÇÃO

Page 121: Curso Petrobras Slides Instrumentacao

121

241

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

(1)

(2)

(3)

(4) (5) (6) (7)

(8)

(9)

PIRÔMETRO ÓPTICO

1. - Alvo2. - Lente objetiva3. - Diafragma4. - Filtro absorvente

5. - Lâmpada6. - Filtro vermelho7. - Lente objetiva8. - Diafragma

242

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

MEDIÇÃO DE DENSIDADE

ESCALA

LASTRO

DensímetroDensímetro

Autocompensado

Page 122: Curso Petrobras Slides Instrumentacao

122

243

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

DT DI

TRANSBORDAMENTO

Pressão Hidrostática ( P=h. )

h=cte

MEDIÇÃO DE DENSIDADE

244

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

ROTÂMETRO

REGULADORADE PRESSÃO

DI

DT

h

Range do TD: h. mín. à h. máx.

MEDIÇÃO DE DENSIDADE - Sist. de Purga

Page 123: Curso Petrobras Slides Instrumentacao

123

245

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

7 8 9 10 11 12 13 146543210

ÁCIDO ALCALINO

NEUTRO

pH

MEDIÇÃO DE pH* dissociação eletrolítica

exp. da água :2 H O H O + OH2 3

-

* solução neutra= não ácida e não alcalina

[H O ] = [OH ] 3+ -

e [ H O ].[ OH ] = 103+ - -14

[ H O ]=10 3+ -7 e pH = log 1

[ H O ]3+

246

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

TUBO DE VIDRO

FIO DE PRATA

CLORETODE PRATA

KCl

SUBSTÂNCIAPOROSA

SOLUÇÃO TAMPÃO

ELETRODO DE LIGAÇÃOPRATA

TUBO HERMETICAMENTEFECHADO

CLORETODE PRATA

MEMBRANA DE VIDROSENSÍVEL A H 3 O

Elementos de Medição

Eletrodo de medição Eletrodo de referência

Page 124: Curso Petrobras Slides Instrumentacao

124

247

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

ELETRODOS DE LIGAÇÃO

SUBSTÂNCIAPOROSAMEMBRANA

pH 7

pH MEDIÇÃO

E

KCl

SISTEMA DE MEDIÇÃO

EletrodoCombinado

248

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

AGENDAAGENDAÍndiceÍndiceConceitosConceitos BásicosBásicosTelemetriaTelemetriaVariáveisVariáveis de de ProcessoProcesso::-- PressãoPressão, , NívelNível, , VazãoVazão, , TemperaturaTemperatura, , DensidadeDensidade e pH.e pH.ControleControle de de ProcessoProcessoElementos Finais de ControleTécnicas de Segurança OperacionalSegurança Intrínseca

Page 125: Curso Petrobras Slides Instrumentacao

125

249

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

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CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

DRENO

ÁGUAQUENTE

VAPOR

ÁGUAFRIA

VÁLVULA DECONTROLE

CONTROLADORAUTOMÁTICO

DISPOSITIVO DEMEDIDA DATEMPERATURA

DRENO

ÁGUAQUENTE

TERMÔMETRO

VAPOR

ÁGUAFRIA

CONTROLE DE PROCESSOSistema de Controle em Malha Fechada

Controle realimentadomanualmente

Controle realimentadoautomáticamente

250

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

Nelson Moreira Junior

CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

DefiniçõesProcesso, Variável controlada, Set-point, Elementode realimentação, Variável de realimentação, Desvio(Erro), Controlador, Variável manipulada, ElementoFinal de Controle e Pertubações.

ÁGUAFRIA

TIC

FT

VAPOR

ÁGUAQUENTE

CONDENSADO

Malha de Controle

Page 126: Curso Petrobras Slides Instrumentacao

126

251

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

Nelson Moreira Junior

CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

TANQUE A

TANQUE B

ATRASOS DE TEMPO DO PROCESSO1. - Capacitância / Capacidade (volume)

tanque A: vol.= 100 m³capac.=100/8=12,5 m³

tanque B:vol.=100 m³capac.=100/4=25 m³

8m

4m

252

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

Nelson Moreira Junior

CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

ENTRADA

SAÍDA

100 %

100 %

50 %

50 %

0 %

0 %

ENTRADA

SAÍDA

100 %

100 %

50 %

50 %

0 %

0 %

Resistência (Atrasos de Tempo)

( sem interação)

( com interação )

Page 127: Curso Petrobras Slides Instrumentacao

127

253

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

Nelson Moreira Junior

CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

VELOCIDADE

SAÍDA

ENTRADA

WT

0 %

100 %

0 % 100 %

d

Tempo de Transporte (Tempo Morto)

254

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

Nelson Moreira Junior

CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

ÁGUA FRIA

ÁGUAQUENTE

120 V50 HzPARAFUSO DE

REAJUSTE DOVALOR DESEJADO

100

TEMPO

FECHADA

VALOR DESEJADO

0

Controle liga - desliga (sem histerese)

MODOS DE CONTROLESistemas de C.A. Descontínuo

( 2 posições - Tudo ou Nada )

TEM

PER

ATU

RA

VÁLV

ULA

Page 128: Curso Petrobras Slides Instrumentacao

128

255

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

Nelson Moreira Junior

CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

GSpSc

Spv

B

E

TIC

Sistemas de Controle Automático Contínuo

Características deControlador Contínuo

256

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

Nelson Moreira Junior

CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

OFF-SET

POSIÇÃO DAVÁLVULA

TEMPERATURA

CARGA

110 °C

100 °C

90 °C

t

AÇÃO PROPORCIONAL

Sc = ( G.E )+B " A amplitude de correção éproporcional a amplitude dodesvio( erro )."

AB

RE

AU

MEN

TA

Page 129: Curso Petrobras Slides Instrumentacao

129

257

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

Nelson Moreira Junior

CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

GSp Sc

Spv

B

E

Banda Proporcional e Ganho

Sc=G.E+B=

G.(SP-PV)+B== G.(PV-SP)+B

(D)(R)

BP = 500% BP = 200% BP = 100%

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

ABERTURA DA VÁLVULA EM %

BP = 50%

0%

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

258

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

Nelson Moreira Junior

CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

Pv (°C)

TEMPOSP

55

45

Pv (°C)

TEMPO

SP

55

45

100 l/h

ÁGUA A 80 °C

100 l/h

ÁGUA A 20 °C

TIC

ÁGUA

SISTEMA DE CONTROLE

Curvas de reação

G > G <

Page 130: Curso Petrobras Slides Instrumentacao

130

259

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

Nelson Moreira Junior

CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

SET-POINT 2

SET-POINT 1

3

fo

ESTÁVEL - SUBAMORTECIDABANDA PROPORCIONAL

PRÓXIMA DO IDEAL

SET-POINT 2

SET-POINT 1

2

fo

CONTINUAMENTE OSCILANTEBANDA PROPORCIONAL MUITO

PEQUENA

VARIÁVEL CONTROLADA

SET-POINT 2

SET-POINT 1

1

fo

INSTÁVELBANDA PROPORCIONAL MUITO

PEQUENA (ALTO GANHO)

RESPOSTAS DO CONTROLADOR

260

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

Nelson Moreira Junior

CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

SET-POINT 2

SET-POINT 1

5

fo

ESTÁVEL - SUPER AMORTECIDABANDA PROPORCIONAL MUITO

GRANDE (PEQUENO GANHO)

SET-POINT 2

SET-POINT 1

4

fo

ESTÁVEL - CRITICAMENTE AMORTECIDABANDA PROPORCIONAL

IDEAL

RESPOSTAS DO CONTROLADOR

Ação Proporcional

boa estabização,...carac. indesejávelno off - set.

"

"

Page 131: Curso Petrobras Slides Instrumentacao

131

261

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

Nelson Moreira Junior

CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

VARIÁVELMEDIDA

ERRO

SET-POINT

TEMPO

SAÍDA DO CONTROLADOR

Pv

Sc

100 %

50 %

AÇÃO INTEGRAL (RESET)

Sc = G/Ti.Edt + BTi = tempo de integral(min.)1/Ti =t axa de reajuste

262

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

Nelson Moreira Junior

CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

1%

2

3

4

TEMPO(MIN)

CARGA

AÇÃO PRO-PORCINALGANHO =0,5 - INVERSA

AÇÃO IN-TEGRALTR=0,5 MIN

AÇÃO INTE-GRAL + PRO-POCIONAL

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Respostas das ações : P , I , PI.

Page 132: Curso Petrobras Slides Instrumentacao

132

263

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

Nelson Moreira Junior

CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

Pv

Mv

50 % SET-POINT

VARIÁVELMEDIDA

TEMPO

TEMPO

50 %

SAÍDA DOCONTROLADOR

Respostas do Controlador

Características das ações (P+D)

AÇÃO DERIVATIVASc = Td.de/dt + B

Td=tempo derivativode/dt=derivada do erro

em rel. ao tempoPOSIÇÃO DA

VÁLVULA(mv)

TEMPERATURA(Pv)

TdAÇÃOPROPORCIONAL

AÇÃO PROPORCI-ONAL MAISDERIVATIVA

VARIÁVELCONTROLADA

TEMPO

0 1 2 3

AU

MEN

TAA

BR

E

264

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

Nelson Moreira Junior

CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

1

2

3

4

20%

80%

t

t

t

t

VARIÁVELMEDIDA

AÇÃODERIVATIVA

AÇÃOPROPORCIONAL

SAÍDA DO CONTRO-LADOR - PROP +DERIVATIVA

Controlador Proporcional+Derivativa

Page 133: Curso Petrobras Slides Instrumentacao

133

265

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

Nelson Moreira Junior

CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

CARGA

TEMPERATURA

AÇÕESSOBRE AVÁLVULA

POSIÇÃO DAVÁLVULA

TEMPO

SET-POINT

COMPONENTE DA AÇÃO PROPORCIONAL

COMPONENTE DA AÇÃO INTEGRAL

COMPONENTE DA AÇÃO DERIVATIVA

RESULTANTE DA POSIÇÃODA VÁLVULA

TEMPO

Curvas resultantes das Ações de controle(PID)

266

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

Nelson Moreira Junior

CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

TEMPO

SINTONIA DOS CONTROLADORES

Critérios e Estabilidade

VAR

IÁVE

L

ÁREAMÍNIMA

PERTURBAÇÃOMÍNIMA

AMPLITUDEMÍNIMA

Page 134: Curso Petrobras Slides Instrumentacao

134

267

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

Nelson Moreira Junior

CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

VAPOR

BULBO

REATOR

CONTROLADOR

ÁGUA FRIA

TIC

Tcv1

Tcv2

SISTEMAS DE CONTROLE

Faixa Dividida - "Split Range"

268

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

Nelson Moreira Junior

CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

TIC

FORNO

FIC

FT

Fcv

VP SP

COMBUSTIVEL

Controle Cascata

Page 135: Curso Petrobras Slides Instrumentacao

135

269

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

Nelson Moreira Junior

CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

FIC

VAZÃOINDEPENDENTE

VAZÃODEPENDENTE

CONTROLADORDE RAZÃO

TRANSMISSORESDE VAZÃO

Controle de Razão (Relação)

270

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

Nelson Moreira Junior

CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

PIC PIC

CONTR. PROP.DIRETO

RELE SELETORDE BAIXA PRESSÃO

AR PARAABRIR

BOMBAPsiPsi

3 3

15 15

10 50100% 100%

Controle Seletivo ( Override )

Page 136: Curso Petrobras Slides Instrumentacao

136

271

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

Nelson Moreira Junior

CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

CONTR. PROP.DIRETO

FIC

AR PARAABRIR

TIC

RELE SOMADOR

A B

C

CONTR. (P+I+D)REVERSO

C = A + B = 9 PSI

Controle Feedforward (Antecipatório )

272

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

Nelson Moreira Junior

CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

FT FT

FIC FIC

RR

PT

PIC

COMBUSTIVEL AR

LINHA DE VAPOR

Controle de Limites Cruzados

Page 137: Curso Petrobras Slides Instrumentacao

137

273

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

Nelson Moreira Junior

CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

Controle de Nível a 3 Elementos

274

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

Nelson Moreira Junior

CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

AGENDAAGENDAÍndiceÍndiceConceitosConceitos BásicosBásicosTelemetriaTelemetriaVariáveisVariáveis de de ProcessoProcesso::-- PressãoPressão, , NívelNível, , VazãoVazão, , TemperaturaTemperatura, , DensidadeDensidade e pH.e pH.ControleControle de de ProcessoProcessoElementosElementos FinaisFinais de de ControleControleTécnicas de Segurança OperacionalSegurança Intrínseca

Page 138: Curso Petrobras Slides Instrumentacao

138

275

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

Nelson Moreira Junior

CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

ELEMENTOS FINAIS DE CONTROLE

Tipos

* Damper ou Abafador,* Bomba,* Motor, resistências elétricas,

variadores eletromagnéticos,* Chaves de posição

(fim de curso)

* Válvulas de Controle

276

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

Nelson Moreira Junior

CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

CABEÇOTE

MEMBRANA

PRATO

MOLA

CORPO

Componentes da Válvula de ControleA) Atuador

Ação Direta Ação Reversa

Page 139: Curso Petrobras Slides Instrumentacao

139

277

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

Nelson Moreira Junior

CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

Sinal de saída do regulador (3 psi) Sinal de saída do regulador (15 psi)

Escape

Motor ouAtuador

Mola

Haste

Indicador

Castelo Obturador

SedeCorpo

Diafragma

VÁLVULAS DE CONTROLE

Válvula Aberta Válvula Fechada

278

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

Nelson Moreira Junior

CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

Modos de Acionamento

• Acionamento Manual- Volante- Haste Roscada- Alavanca

• Acoplamento por Motor Elétrico

Page 140: Curso Petrobras Slides Instrumentacao

140

279

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

Nelson Moreira Junior

CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

POSIÇÃODE FALHA DA

VÁLVULA

ATUADOR

OBTURADOR

(tipo demontagem)

ABERTA (AFA) FECHADA (FFA)

DIRETO

POR CIMA

INVERSO

POR BAIXO

INVERSO

POR CIMA

DIRETO

POR BAIXO

ESQUEMA

Posição de Segurança por Falhas (AFA ou FFA)

280

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

Nelson Moreira Junior

CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

CASTELO

- Normal

- Aletado

- Alongado

- Com foles devedação

- Normal

- Aletado

- Alongado

- Com foles devedação

Page 141: Curso Petrobras Slides Instrumentacao

141

281

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

Nelson Moreira Junior

CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

INTERNOS

GAXETAMOLA

BUCHA

BUCHA

ANEL DE RETENÇÃO

ANEL SEDEOBTURADOR

ANEL SEDE

282

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

Nelson Moreira Junior

CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

Obturador" Controla a passagem do fluído, através da(s)

sede(s) e dele depende a caracterização finalde controle daválvula".

* Obturador decaracterística

" Tudo ou Nada"

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

CURVA TEÓRICADA VAZÃO EM

FUNÇÃO DO CURSO

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

CU

RSO

%

VAZÃO %

Page 142: Curso Petrobras Slides Instrumentacao

142

283

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

Nelson Moreira Junior

CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

Característica do obturador linear

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

CURVA TEÓRICADAS VARIAÇÕES

DA VAZÃO EMFUNÇÃO DO CURSO

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

CU

RSO

%

VAZÃO %

284

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

Nelson Moreira Junior

CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

1 2 3 4 5 10 20 30 40 50 100

Característica do obtur.- linear modificado

Característica do obtur.- igual porcentagem"

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

% D

O C

UR

SO

% D

O C

UR

SO

% VAZÃO MÁXIMA

% VAZÃO MÁXIMA

Page 143: Curso Petrobras Slides Instrumentacao

143

285

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

Nelson Moreira Junior

CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

Classificação das Válvulasquanto ao deslocamento da haste

A)- DeslocamentoLinear.

B)- DeslocamentoRotativo.

Globo sede simples. ( Corpo Reversível)

286

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

Nelson Moreira Junior

CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

Força Hidrodinâmica sobre o Obturador Simples

Page 144: Curso Petrobras Slides Instrumentacao

144

287

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

Nelson Moreira Junior

CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

Globo sede dupla(Corpo Reversível)

288

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

Nelson Moreira Junior

CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

Força Hidrodinâmica sobre o Obturador Duplo

Page 145: Curso Petrobras Slides Instrumentacao

145

289

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

Nelson Moreira Junior

CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

Válvula de corpo bipartido(Split Body)

290

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

Nelson Moreira Junior

CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

VÁLVULA ANGULAR

Page 146: Curso Petrobras Slides Instrumentacao

146

291

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

Nelson Moreira Junior

CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

Válvula Borboleta(deslocamento rotativo da haste)

292

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

Nelson Moreira Junior

CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

Válvula tipo Esfera

Page 147: Curso Petrobras Slides Instrumentacao

147

293

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

Nelson Moreira Junior

CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

OBTURADOR EXCÊNTRICO

FLUXO

CORPO

VÁLVULA CAMFLEX

294

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

Nelson Moreira Junior

CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

Relé

Fole

Bocal

Posicionador

Alimentação20 psi

Sinal do Regulador3 a 15 psi

Alavanca de realimentação mecânica(ao mesmo tempo, palheta)

POSICIONADOR PNEUMÁTICO

Page 148: Curso Petrobras Slides Instrumentacao

148

295

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

Nelson Moreira Junior

CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

VÁLVULA CARRETEL

SENSOR HALL

BICO PALHETACOM PIEZO

296

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

Nelson Moreira Junior

CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

CONHECENDO O POSICIONADOR

DIAGRAMA DE BLOCOS

BICOPALHETA

COM PIEZO

SENSORHALL

ATUADOR

VÁLVULA

HA

STE

ÍMA

S

VÁLVULACARRETEL

P1

P2

RESTRIÇÃO

ELETRÔNICADO SENSOR

HALL

CONTROLE

ISOLAÇÃO

SENSOR DETEMPERATURA

PLACA ANALÓGICAPLACA ANALÓGICA

TRANSDUTORTRANSDUTOR

PLACA PRINCIPAL

ALIMENTAÇÃODE AR

VÁVULA

Page 149: Curso Petrobras Slides Instrumentacao

149

297

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

Nelson Moreira Junior

CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

CONVERSOR OU TRANSDUTOR - I / P

298

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

Nelson Moreira Junior

CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

AGENDAAGENDAÍndiceÍndiceConceitosConceitos BásicosBásicosTelemetriaTelemetriaVariáveisVariáveis de de ProcessoProcesso::-- PressãoPressão, , NívelNível, , VazãoVazão, , TemperaturaTemperatura, , DensidadeDensidade e pH.e pH.ControleControle de de ProcessoProcessoElementosElementos FinaisFinais de de ControleControleTécnicasTécnicas de de SegurançaSegurança OperacionalOperacionalSegurança Intrínseca

Page 150: Curso Petrobras Slides Instrumentacao

150

299

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

Nelson Moreira Junior

CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

TABELA DE SEQUÊNCIA DE ALARMES TABELA DE SEQUÊNCIA DE ALARMES -- ISAISACÓGIGOCÓGIGO

ISAISACONDIÇÃOCONDIÇÃO

DODOANUNCIADORANUNCIADOR

CONDIÇÃO DACONDIÇÃO DAVARIÁVEL DE VARIÁVEL DE

PROCESSOPROCESSO

INDICADORINDICADORVISUALVISUAL

SINALSINALAUDÍVELAUDÍVEL

FREQUÊNCIAFREQUÊNCIADE USODE USO

1B

NORMALALERTA

RECONHECIMENTORETORNO NORMAL

TESTE

NORMALANORMALANORMALNORMALNORMAL

OFFPISCANDO

ONOFFON

OFFONOFFOFFOFF

55%

1DNORMALALERTA

RECONHECIMENTORETORNO NORMAL

NORMALANORMALANORMALNORMAL

FRACOPISCANDO

ONFRACO

OFFONOFFOFF

1%

2A

NORMALALERTA

RECONHECIMENTORETORNO NORMAL

RESET

NORMALANORMALANORMALNORMALNORMAL

OFFPISCANDO

ONPISCA FRACO

OFF

OFFONOFFOFFOFF

4%

TESTE NORMAL ON OFF

2C

NORMALALERTA

RECONHECIMENTORETORNO NORMAL

RESET

NORMALANORMALANORMALNORMALNORMAL

OFFPISCANDO

ONON

OFF

OFFONOFFOFFOFF

5%

TESTE NORMAL ON OFF

4A

NORMALALERTA

NORMALANORMAL

OFF

PISCANDO

OFF

ON

28%

INICIALSUBSEQUENTE

RECOLHECIMENTO ANORMALON

OFF

OFF

ON

INICIALSUBSEQUENTE

RETORNO NORMAL NORMALNORMAL

ONON

OFF

OFFOFFOFF

TESTEOUTROS 7%

300

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

Nelson Moreira Junior

CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

AGENDAAGENDAÍndiceÍndiceConceitosConceitos BásicosBásicosTelemetriaTelemetriaVariáveisVariáveis de de ProcessoProcesso::-- PressãoPressão, , NívelNível, , VazãoVazão, , TemperaturaTemperatura, , DensidadeDensidade e pH.e pH.ControleControle de de ProcessoProcessoElementosElementos FinaisFinais de de ControleControleTécnicasTécnicas de de SegurançaSegurança OperacionalOperacionalSegurançaSegurança IntrínsecaIntrínseca

Page 151: Curso Petrobras Slides Instrumentacao

151

301

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

Nelson Moreira Junior

CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

EquipamentoAssociado

(Barreira I.S.

Equipamento I.S.ou

Equipamento Simples

ÁreaNão Classificada

ÁreaClassificada

Cabo de Interligação

Fundamentos de Sistemas Intrínsicamente Seguros

302

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

Nelson Moreira Junior

CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

EquipamentoI.S.

BarreiraPassiva

ÁreaClassificada

EquipamentoNão I.S.

ÁreaNão

Classificada

Falha

Terra daRede AC

RedeAC

Aterramento Barreira < 1 Ohm

Corrente de Falha

BARREIRAS ZENER

Page 152: Curso Petrobras Slides Instrumentacao

152

303

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

Nelson Moreira Junior

CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

ÁreaClassificada

Isc Rlim.

VocÁreaNão

Classificada

Fusível

Correntede

Falha

Voc = 250 Vac máx.

ATERRAMENTO

304

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

Nelson Moreira Junior

CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

ÁreaClassificada

Isc Rlim.

VocÁreaNão

Classificada

Fusível

Correntede

Falha

Voc = 250 Vac máx.

Sensor aterradona Área

Classificada

Corrente deFalha na Área

Classificada semProteção

ATERRAMENTO

Page 153: Curso Petrobras Slides Instrumentacao

153

305

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

Nelson Moreira Junior

CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

AparatoI.S.

ÁreaClassificada

4 - 20 mA

BarreiraZener

350 Ohm

50 Ohm

+ 24 Vdc

250 Ohm

ÁreaNão

Classificada

TransmissorIsolado

306

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

Nelson Moreira Junior

CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

Limitadorde

Energia

Entrada

AmplificadorIsolação

GalvânicaCircuito deProteção

Saída

Componentesde Segurança

Alimentação

Transformadorde Alimentação

Fonte deAlimentação

Áre

aC

lass

ifica

da

ÁreaNão

Classificada

BARREIRAS COMISOLAÇÃO GALVÂNICA

Page 154: Curso Petrobras Slides Instrumentacao

154

307

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

Nelson Moreira Junior

CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

TransmissorI.S.

Indicador

Fonte de Alimentação

4-20 mA500 Ohm

Carga Máx.

Área NãoClassificada

Barreira com Isolação Galvânicapara transmissor de campo

ÁreaClassificada

15,5 Vdcmínimo para Tx

BARREIRAS COMISOLAÇÃO GALVÂNICA

308

INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

Nelson Moreira Junior

CEFET CAMPOSCEFET CAMPOS

4 - 20 mA

Barreira com IsolaçãoGalvânica para entrada

de Pt 100

Contato deSaída

250 Vac

RTDPt 100

ContatoSeco

Barreira com IsolaçãoGalvânica para entrada

de Contato

Área Não Classificada

Áre

aC

lass

ifica

da