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instrumentação

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  • Instrumentao Bsica1 2011 Copyright Smar

    Aspectos de Instrumentao

    &

    Controle Automtico de Processos

  • Instrumentao Bsica2

    Evoluo Controle Automtico de Processos

    O Incio da Instrumentao e Controle de Processos1778 - Watt - Mquina a vapor

    1878 - Maxwell - Teoria / Controlador de Watt1930 - Nyquist - 1 Livro sobre Controle

  • Instrumentao Bsica3

    Evoluo Controle Automtico de Processos

    Controle Manual

  • Instrumentao Bsica4

    O controle manual no permite a eliminao do erro, resultando em uma amplitude de variao excessiva do valor da varivel que se deseja controlar.

    TEMPO

    DESVIO

    0

    +

    -

    VALOR

    OBTIDO

    VALOR

    DESEJADO

    (SET-POINT)

    ERRO

    Controle Manual

  • Instrumentao Bsica5

    Instrumentao PneumticaO Tempo da Agulha (anos 40)

    Fole -------------> CapacitorMola -------------> Indutor

    Custo elevado

    Operao dedicada

    Pouco flexvel

    Manuteno Dispendiosa

    Limitao de distncia

    Preciso reduzida

  • Instrumentao Bsica6

    SensorVlvula

    de

    Controle

    ControladorControle Local

    Telemetria

    medida que os processos controlados se multiplicaram, surgiu a necessidade da operao se realizar distncia e de forma

    centralizada.

  • Instrumentao Bsica7

    medida que os processos controlados se multiplicaram surge a necessidade da operao distncia e de forma centralizada.

    Sensor

    Controlador

    Vlvula

    de

    Controle

    Telemetria

  • Instrumentao Bsica8

    Os Painis Centralizados

  • Instrumentao Bsica9

    Instrumentao

    Cincia que aplica e desenvolve tcnicas de medio, indicao, registro e controle de processos de fabricao,

    visando a otimizao na eficincia desses processos.

    O uso de intrumentos em processos industriais visa a obteno de um produto de melhor qualidade com menor

    custo, menor tempo e com quantidade reduzida de mo de obra.

    - Incrementar e controlar a qualidade do produto;

    - Aumentar a produo e o rendimento;

    - Obter e fornecer dados seguros da matria prima e quantidade produzida alm de ter em mos dados relativos economia dos processos.

    A utilizao de instrumentos nos permite:

  • Instrumentao Bsica10

    A Eletrnica entra em cena

    1947: A inveno do transistor revoluciona a eletrnica.

    1958: Surge o primeiro circuito integrado, possibilitando a compactao em escala ampla.

    1961: O primeiro circuito integrado lgico. 1965: PDP-8, o primeiro computador digital

    largamente utilizado em controle de processos.

  • Instrumentao Bsica11

    A Eletrnica Analgica

    A instrumentao baseada na eletrnica analgica ganha fora com o advento dosamplificadores operacionais.

    A Smar lana seus primeiros produtos na dcada de 80.

    +-

  • Instrumentao Bsica12

    TRANSMISSOR A 2 FIOS

    - Alimentao (24 Vdc) e comunicao (4 a 20 mA) no mesmo par de fios.

    TRANSMISSOR A 4 FIOS

    - Alimentao e comunicao independentes.

    Alimentao (110 Vac):

    Sada digital

    Sada 4 a 20 mA

    Transmissores Analgicos

  • Instrumentao Bsica13

    A Integrao dos Circuitos

    Os circuitos integrados propiciam a reduo dos equipamentos e baixam seu custo.

  • Instrumentao Bsica14

    Esforo pela Miniaturizao

    O Transmissor LD250 foi o primeiro produto da SMAR a se beneficiar dessa nova tecnologia de montagem que permitiu uma sensvel

    diminuio de tamanho do equipamento (1988).

    LD200

    LD250

  • Instrumentao Bsica15

    Os Circuitos Lgicos

    Os computadores digitaisempregam circuitos lgicos, a principio com componentes discretos e a seguir com circuitos integrados.

    Surgem os CLPs (Controladores Lgicos Programveis), que substituem os rels nos comandos eltricos.

  • Instrumentao Bsica16

    Controladores Programveis

    Dentro deste conceito, em 1968 surgiram os microcomputadores desenvolvidos especialmente para efetuar operaes e controles lgicos sobre os equipamentos com possibilidade de reprogramao de suas funes;

    Este equipamento especial foi chamado de PLC (Programmable Logic Controller) ou em portugus, CLP Controlador Lgico Programvel.

  • Instrumentao Bsica17

    Automao em fbricasIndstria automobilstica Sistemas de engarrafamento Sistemas de armazenagem

    Automao predialAutomao de trfegoAquecimento, ar-condicionado

    Automao de Processo Plantas de purificaoIndstria qumica e petroqumicaIndstria de papel e txtil

    Indstria de gerao e distribuio de Energia

    Plantas de gerao

    ex. BMW em

    Regensburg, Alemanha

    ex. Bibliothque Nationale

    de France, Paris, Frana

    ex. Darboven Coffee,

    Hamburg, Alemanha

    e.g. Warsaw Subway,

    Warsaw, Polnia

    ex. Refinaria, Esmeralda,

    Equadorex. Polymer storage tank,

    Scarborough, Canada

    ex. Fbrica de garradas

    Taunton, UK

    Mais de 500 mil aplicaes

    Controladores Programveis - Aplicaes

  • Instrumentao Bsica18

    LC700 Smar

  • Instrumentao Bsica19

    Painis de Controle Centralizados

    medida que os controles se tornam mais numerosos aumenta a complexidade das instalaes.

  • Instrumentao Bsica20

    Sistemas de Controle Distribudo

  • Instrumentao Bsica21

    REDE DEREDE DE CAMPO CAMPO

    REDE DEREDE DE CONTROLE CONTROLE

    A outros nveisA outros nveis

    REDE DEREDE DEGERENCIAMENTO GERENCIAMENTO

    Rede de ControleRede de Controle

    SupervisoSupervisoBanco deBanco de Dados Dados

    Rede de PlantaRede de Planta

    Rede deRede deCampoCampo

    Redes de Comunicao Industrial

  • Instrumentao Bsica22

    Aspectos de Mercado

    20%

    40%

    60%

    80%

    100% 93%92% 88%

    86%

    60%

    48%

    36%34% 34% 28%

    10%

    PressoTemperatura

    VazoNvel

    Condutividade/Resistividade

    PH/ORP

    Oxignio Densidade Outros

    analticos Multivarivel

    Outros

    Varivel de processo

    % de respostas

    Fonte: Revista Control Engineering 2002 - Transmitter Product Focus Study

    A somatria chega a mais de 100%, devido a mltiplas respostas.

    O uso de transmissores nos processos de controle.

  • Instrumentao Bsica23

    MEDIO DE PRESSO

    15 mbar

  • Instrumentao Bsica24

    PressoSe uma pessoa pisar na lama ou na areia fofa, nela ser

    desenhada a marca das solas de seus sapatos. Isso acontece porque os ps da pessoa exerceram uma

    fora sobre a superfcie em que se apoiaram.

    Pois bem, toda fora, quando aplicada sobre uma rea tem como resultado uma grandeza fsica chamada de

    presso. Isso quer dizer que presso a fora distribuda por uma determinada rea.

  • Instrumentao Bsica25

    Definio de Presso

    Pode ser definida como sendo a relao entre uma fora aplicada perpendicularmente (90) uma rea e expressa pela seguinte equao:

    1 cm

    10Kg

    Ex: 10Kgf/cm

    P = FA

    em que,

    P = PressoF = ForaA = rea

  • Instrumentao Bsica26

    Presso Atmosfrica

    a presso exercida pela camada de ar sobre a superfcie terrestre. Ao nvel do mar esta presso

    aproximadamente de 760 mmHg.

  • Instrumentao Bsica27

    Presso Manomtrica

    a presso medida em relao presso atmosfrica, tomada como unidade de referncia.

    Ela pode ser chamada de presso relativa positiva ou presso relativa negativa.

    1000 mmHg

    1000 mmHg

  • Instrumentao Bsica28

    Presso Relativa Positiva

    1000 mmHg

    1000 mmHg

    Importante: Ao se exprimir um valor de presso manomtricapodemos colocar aps a unidade a letra g ou no, conformemostra o exemplo:

    Exemplo : 3 Kgf/cm2 g = 3 Kgf/cm2

    quando um sistema tem presso relativa maior que a presso atmosfrica, tendo a sua indicao o valor

    positivo e no depende da presso atmosfrica local.

  • Instrumentao Bsica29

    quando um sistema tem presso relativa menor que a presso atmosfrica, tendo a sua indicao o valor

    negativo e no depende da presso atmosfrica local.

    Presso Relativa Negativa ou Vcuo

  • Instrumentao Bsica30

    a soma da presso relativa e atmosfrica, tambm se diz que medida a partir do vcuo absoluto.

    Presso Absoluta

    PRESSO

    ATMOSFRICA

    ( REFERNCIA )

    PRESSO

    MANOMTRICA

    ( Positiva)

    PRESSO

    MANOMTRICA

    (Negativa ou Vcuo)

    VCUO

    ABSOLUTO

    PRESSO

    ABSOLUTA

    760 mmHg

    0 mmHg

  • Instrumentao Bsica31

    Importante: Ao se exprimir um valor de presso, determinar se a presso relativa ou absoluta.

    Exemplo : 3 Kgf/cm2 a Presso Absoluta3 Kgf/cm2 Presso Relativa

    Presso Absoluta

    1760 mmHg

    1675 mmHg

  • Instrumentao Bsica32

    Tubo Bourdon

    Dispositivos para Medio de Presso

  • Instrumentao Bsica33

    Membrana ou Diafragma

    Fole

  • Instrumentao Bsica34

    Colunas de Lquido

    P1 P2 = h . dr

    Manmetro de tubo em U

    Manmetro de Coluna

    Reta Vertical

  • Instrumentao Bsica35

    Sensor tipo Capacitivo

    Tubos CapilaresTubos Capilares

    Diafragma SensorDiafragma Sensor

    VidroVidro

    Fluido de EnchimentoFluido de EnchimentoFluido de EnchimentoFluido de Enchimento

    Diafragma de ProcessoDiafragma de Processo

    Placas do CapacitorPlacas do Capacitor

  • Instrumentao Bsica36

    o sensor mais utilizado em transmissores de presso.

    C = Capacitncia = Constante dieltrica do meio existente entre

    as placas do capacitor.A = rea