instrumentação e controle de processo

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 1 Conceitos Básicos de Instrumentação e Controle de Processo

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Conceitos Básicos de Instrumentaçãoe Controle de Processo

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Conceitos Os processos industriais são variados, englobam diversos

tipos de produtos e exigem um controle preciso para queesses produtos sejam produzidos em conformidade.

Usualmente, os maiores usuários de instrumentação esistemas de controle são as indústrias que atuam nas áreasde petróleo, química, petroquímica, alimento, cerâmica,siderúrgica, celulose e papel, têxtil, geração de energia

elétrica, etc. Em todos os processos é indispensável se controlar emanter constantes as principais variáveis operacionais taiscomo:pressão, nível, vazão, temperatura, velocidade, etc.

Os sistemas de controle mantêm a variável controlada no

valor especificado, comparando o valor da variável medidacom o valor desejado (ponto de ajuste ou set point) e fazas correções em função do desvio existente entre estes doisvalores (erro ou offset ), sem a necessidade de intervençãodo operador.

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Conceitos Sistemas

Sistema de malha aberta É aquele em que a

informação sobre avariável controlada (nocaso, temperatura dofluído aquecido na saídado trocador de calor)

não é utilizada paraajustar quaisquer dasvariáveis de entrada,visando compensar asvariações que ocorremnas variáveis doprocesso e que

influenciam na variávelcontrolada.

Trocador deCalor

TemperaturaVariável

Controlada

VariávelManipulada

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Conceitos Sistemas

Sistema de malha fechada A função fundamental do sistema de

controle em malha fechada é regular avariável controlada, de maneira que sejamantida dentro dos limites estabelecidos,fazendo as correções em outra variáveldo processo, que é chamada de variávelmanipulada.

O controle em malha fechada pode ser

realizado por um operador humano(controle manual) ou mediante autilização de instrumentação (controleautomático).

O operador mede a temperatura do fluídoaquecido através do tato, compararamentalmente com a temperaturadesejada (ponto de ajuste ou set point ) ecom base na diferença entre os dois

valores (erro ou offset), o operador fará acomputação (definirá como e quando iráatuar) e em seguida atuará na válvulareferente a variável manipulada, fazendoa correção.

Trocador deCalor

TemperaturaVariável

Controlada

VazãoVariável

Manipulada

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Conceitos Sistemas

Sistema de malha fechada No caso do controle automático, as

ações executadas são as mesmasque as executadas pelo operadorquando fazendo o controle manual(medir, comparar, computar ecorrigir).

A medição é feita pelo transmissor

de temperatura (TT). A comparação do valor medido pelo

transmissor (TT) com o ponto deajuste dado pelo operador (setpoint) para obtenção do erro (valordo erro = valor do ponto de ajuste– valor medido da variável

controlada) e a computação (queirá considerar os ajuste e tipos deações de controle utilizada) sãoexecutadas pelo controlador detemperatura (TRC), enquanto acorreção será efetivada pela válvulade controle (TV), com base no sinalrecebido do TRC.

Trocador deCalor

Temperatura

VariávelControlada

VariávelManipulada

Vazão

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Conceitos Classificação dos instrumentos

Instrumentos cegos São instrumentos que não têm indicação visível do valor da variávelmedida. Os instrumentos de alarme, tais como pressostatos etermostatos (chaves de pressão e temperatura), que só possuem umaescala exterior com um índice de seleção para ajuste do ponto deatuação, são instrumentos cegos.

Instrumentos indicadores

São instrumentos que dispõem de indicador e escala graduada, na qualse pode ler o valor da variável medida / controlada.

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Conceitos Classificação dos instrumentos

Instrumentos registradores São instrumentos que registram a variável medida /controlada com um traço contínuo ou através depontos.

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Conceitos Classificação dos instrumentos

Elementos primários São instrumentos que estão em contato direto com avariável medida / controlada ou seja é a parte da malhade controle que primeiro sente o valor da variável. Oelemento primário é conhecido como sensor oudetector.

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Conceitos Classificação dos instrumentos

Transmissores São instrumentos que detectam as variações navariável medida / controlada através do elementoprimário e transmitem-na à distância. O elementoprimário pode ou não fazer parte do transmissor.

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Conceitos Classificação dos instrumentos

Conversores São instrumentos que recebem um sinal de entradapneumático ou eletrônico, procedente de um outroinstrumento, e convertem-no em um sinal de saídapadrão que pode ser de dois tipos. 4 a 20 mAcc 0u 0,2a 1,0 kgf/cm2.

Controladores São instrumentos que comparam o valor da variável

medida / controlada com o valor desejado (set point ouponto de ajuste) e exercem uma ação corretiva navariável manipulada, função da diferença entre essesdois valores.

Elementos finais de Controle São equipamentos que recebem o sinal de correção do

controlador e, em função deste sinal modificam / atuamsobre a variável manipulada ou agente de controle.

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Conceitos Classificação dos instrumentos

ElementoPrimário

Transmissor

Controlador

Conversor

Elementofinal decontrole

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Conceitos Identificação e Símbolos de Instrumentos

As normas de instrumentação estabelecem símbolosgráficos e codificações para identificação alfa-numérica deinstrumentos ou de funções programadas, que deverão serutilizadas nos diagramas e malhas de controle de projetosde instrumentação.

O propósito dos símbolos gráficos e codificaçõesestabelecidos pelas normas é definir uma maneira uniformede identificação dos instrumentos e sistemas deinstrumentação e viabilizar a comunicação entre usuários,

projetistas e fornecedores. A simbologia mais utilizada mundialmente é a padronizada

na norma S 5.1, da ISA ( The Instrumentation Systemsand Automation Society).

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Conceitos Identificação e Símbolos de Instrumentos

A padronização ISA considera que cada instrumentoou função programada será identificado por umconjunto de letras e um conjunto de algarismo.

A primeira letra do conjunto de letras indica a

variável medida / controlada e as letrassubsequentes indicam a função que o instrumentodesempenha na malha de controle.

O primeiro conjunto de algarismos indica a área /

fábrica e o segundo indica a malha à qual oinstrumento ou função programada pertence.

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Conceitos Identificação e Símbolos de Instrumentos

Exemplo de um instrumento identificado de acordo com a norma ISA S

5.1, onde: T – variável medida ou iniciadora: Temperatura R – função passiva ou de informação: Registrador C – função ativa ou de saída: Controlador 210 – área de atividade ou fábrica, onde o instrumento ou função

programada atua. 02 – número sequencial da malha. A – sufixo. É utilizado quando numa mesma malha tem mais de um

instrumento com a mesma identificação funcional.

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Conceitos Símbolos

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Conceitos Símbolos

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Conceitos Símbolos

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Conceitos Símbolos de Válvulas

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Conceitos Símbolos elementos primário de vazão

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Conceitos Funções

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Conceitos Elementos primários - Vazão

Vazão É a quantidade de fluído que passa através

de um duto na unidade de tempo.

Vazão mássica – é a medida em kg/h ouem outra unidade que seja a massadividida por tempo.

Vazão volumétrica – é medida em m3/h, ouem outra unidade que seja o volumedividido por tempo.

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Conceitos Elementos Primários -

Vazão Tipos de Medidores de

Vazão Os medidores são

compatíveis com: T – para líquido,

gases e vapores; G – exclusivamente

para gás; L – exclusivamente

para gás; LC –

exclusivamentepara líquidoscondutores deeletricidade;

Λ – indica que nãoé usado paravapores, salvoexceção;

E – líquidos comsólidos emsuspensão.

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Conceitos Elementos Primários – Vazão

Placa de Orifício. É constituída por uma placa metálica, fina, com um

orifício que funciona como restrição na seção datubulação onde é instalada.

Segundo a finalidade as placas de orifício podem ser: Placa de orifício concêntrico – é utilizada para, líquido gases

e vapores desprovido de sólidos em suspensão. Placa de orifício excêntrico – é utilizada especialmente em

tubulações horizontais onde há vazão de fluído com sólidos

em suspensão. Placa de orifício Segmental – é utilizada normalmente para

fluídos sujos coma a anterior.

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Conceitos Elementos Primários – Vazão

Instalação Placa de Orifício

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Conceitos Elementos Primário - Vazão

Vantagens da utilização de Placa de Orifício. A sua instalação é fácil e econômica, de

construção simples e baixo custo, tanto suamanutenção como sua troca são operações

fáceis. Desvantagens da utilização de Placa de Orifício

Apresenta maior perda de carga quando

comparada com os demais elementos primários.

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Conceitos Elementos primários – Vazão

Tipos de tomadas da placa de orifício

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Conceitos Elementos primários - Vazão

Tipos de tomadas da placa de orifício As tomadas de pressão são geralmente do tipoFlange taps (centros a 1” a montante e a jusante das faces da placa).

Para tubulações acima de 100 mm (4”), as

tomadas Radius taps (centros a ½ D amontante e ½ D a jusante da placa) podem serusadas, por resultar em diminuição dos custosde instalação.

As tomadas Pipe tipes (2 ½ D a montante e 8Da jusante) são mais usadas para orifício derestrição.

As Corner taps são mais utilizadas na Europa.

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Conceitos Elementos primários - Vazão

Venturi Os tubos de Venturi são especialmente

recomendados quando se requer um elementoprimário que provoque pouca perda de carga.

A forma dos tubos de Venturi clássicos é aseguinte: Uma parte cilíndrica, onde fica a tomada de alta

pressão; Um cone convergente, com ângulo de 21º; Garganta cilíndrica, com comprimento igual ao

diâmetro, e a tomada de baixa pressão; Um cone divergente, com ângulo de 7º a 15º.

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Conceitos Elementos primários - Vazão

Rotâmetros Medidor de área variável A variação da área resulta do deslocamento de um

flutuador num tubo cônico. O princípio de funcionamento de um rotâmetro é

extremamente simples: O fluido entra pela parte inferior do tubo cônico no sentido

vertical ascendente. Ao encontrar o flutuador, uma força é produzida é

produzida para cima e o flutuador é suspenso até descobriruma área anular para a passagem do fluido.

O flutuador assume uma posição de equilíbrio quando asforças para as quais é submetido para cima e para baixosão iguais.

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Conceitos Elementos primários - Vazão

Bocais de Vazão No caso de medição de vapor, em que a velocidade

atinge 30 m/s ou mais, poderá ser preferível usar umbocal de vazão.

O bocal de vazão provoca uma pressão diferencialmenor que uma placa de orifício, nas mesmas

condições (vazão, temperatura, pressão) e, emconsequência, menor perda de de carga.

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Conceitos Elementos primários - Vazão

Turbinas Os medidores tipo turbinas são utilizados para medição delíquidos e gases. Princípio de Operação: O medidor de vazão tipo turbina

consiste basicamente de um rotor, montado entre buchas, quegira com uma velocidade proporcional à velocidade do produtodentro do corpo do medidor. Um sensor eletromagnético

detecta a velocidade de giro do rotor gerando um trem depulsos, que serão condicionados pelo circuito eletrônico,podendo ser lido em vazão instantânea ou totalização nasunidades de engenharia ou fornecendo sinal de saída em 4 a20 mA.

É considerado o medidor de maior precisão (melhor que +ou-0,25%) dentro de sua faixa de preço.

Aplica-se muito bem na contabilização e venda de matéria-prima, controle de estoque em indústrias químicas,petroquímicas, farmacêuticas e laboratoriais.

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Conceitos Elementos primários - Vazão

Turbinas Instalação

As turbinas são normalmente instaladas em

trechos retos horizontais.

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Conceitos Elementos primários - Nível

Nível é um das variáveis mais comum e maisamplamente utilizadas em aplicações industriais. A medição de nível é definida como a

determinação da posição de uma interface entredois meios.

Os instrumentos de medição de nível podem serclassificados, pela forma como medem o nível,em instrumentos de medida direta e inferencial.

Os instrumentos de medidas direta medemdiretamente a distância entre o nível do produtoque se quer medir e um referencial previamentedefinido.

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Conceitos Elementos primários - Nível

A medida direta dessa distância pode serfeita, pela observação direta (LG´s),através da comparação com uma escala

graduada (trenas), ou pela determinaçãoda posição de um detector, como umflutuador, sobre a superfície do produto

que se quer medir, ou pela reflexão deondas ultra-sônicas ou eletromagnéticas(radar) pela superfície do produto.

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Conceitos Elementos primários - Nível

Os instrumentos de medida inferencial determinama posição da superfície livre do produto cujo nívelse quer medir, através da medida de outragrandeza física e ela relacionada.

Nesta classe, incluem-se os instrumentos que

medem o nível através da medida da pressão dacoluna hidrostática desenvolvida por um líquido ou,ainda, os que medem o nível através da medida dapressão da coluna hidrostática desenvolvida por

um líquido ou, ainda, os que medem através davariação de peso do equipamento que contém olíquido que contém o produto cujo nível se quermedir.

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Conceitos Pressão Hidrostática

A pressão P do fluido na base da coluna - pressãohidrostáticada fluido – é, por definição, a força exercida nabase dividida pela área da base.

F= Fo + F pesoF= Fo + mgF/A= Fo/A + mg/AF/A= Fo/A + ρV g/A

F/A= Fo/A + ρLgP= Po + ρhg

Po

h

P

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Um tanque cilíndrico com diametro de 10 m, aberto paraatmosfera, está com 1020,5 m3 de água a 30 ºC. Pede-se: Qual a altura em ( m ) que se encontra o nível? Qual a pressão em pascal (manométrica) no topo do

tanque? Qual a pressão pascal (absoluta) no topo do tanque? Qual a pressão Kgf/cm² (manométrica) no fundo do

tanque ?

Qual a massa em kg existente no tanque?Obs: Considere a pressão atmosférica de 1 atm e

aceleração da gravidade 9,8 m/s²

Um tanque cilíndrico com diametro de 10 m aberto para atmosfera está com 1020 5 m3 de água a 30 ºC Pede-se:

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Um tanque cilíndrico com diametro de 10 m, aberto para atmosfera, está com 1020,5 m3 de água a 30 C. Pede se: Qual a altura em ( m ) que se encontra o nível? Qual a pressão em pascal (manométrica) no topo do tanque? Qual a pressão pascal (absoluta) no topo do tanque?

Qual a pressão Kgf/cm² (manométrica) no fundo do tanque ? Qual a massa em kg existente no tanque?Obs: Considere a pressão atmosférica de 1 atm e aceleração da gravidade 9,8 m/s²

Cálculo da altura ( nível do tanque )

Volume = área x alturaA = TT x D²/4

A = 3,14 x 10² /4

A = 78,5 m²

h = V/A

h = 020,5/78,5

h = 13 m

Pressão no topo do tanque ( manometrica ) 0

Pressão no topo do tantue ( absoluta ) 101.325,00 pascalPressal no topo do tanque 0 kgf/cm2

Pressão da coluna do fluido h x ρ x g 126.845,81 pascal

1,29 kgf/cm²

Pressão no fundo do tanque ( manométrica ) 1,29 kgf/cm²

Pressão no fundo do tanque ( absoluta ) 2,33 kgf/cm²

Cálculo da massa ( kg )

massa específica da agua a 30ºC 995,65 kg/m3

massa ρ x Vmassa 1.016.060,83 kg

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Um tanque cilíndrico com diâmetro de 5 m, com pressão no topo de 2

kgf/cm2, está com 500 m3 de água a 30 ºC. Pede-se: Qual a altura em ( m ) que se encontra o nível? Qual a pressão em pascal (manométrica) no topo do tanque? Qual a pressão em pascal (absoluta) no topo do tanque? Qual a pressão Kgf/cm² (manométrica) no fundo do tanque ?

Qual a massa em kg existente no tanque?Obs: Considere a pressão atmosférica de 1 atm e aceleração da gravidade

9,8 m/s²

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Um tanque cilíndrico com diametro de 20 m, aberto paraatmosfera, está com 2041 m3 de água a 30 ºC. Pede-se: Qual a altura em ( m ) que se encontra o nível? Qual a pressão em pascal (manométrica) no topo do

tanque? Qual a pressão pascal (absoluta) no topo do tanque? Qual a pressão Kgf/cm² (manométrica) no fundo do

tanque ? Qual a massa em kg existente no tanque?

Obs: Considere a pressão atmosférica de 1 atm eaceleração da gravidade 9,8 m/s²

Conceitos

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Conceitos Elementos primários - Nível

Dispositivo do tipo pressão diferencial No caso de medição de nível utilizando-se

dispositivo de pressão diferencial, mede-sea pressão da coluna líquida, desenvolvida

pelo líquido confinado dentro doequipamento cujo nível se deseja medir, A medição da coluna líquida (hidrostática) é

feita utilizando-se um transmissor de

pressão diferencial, conectando-se astomadas do instrumento diretamente aoequipamento que se deseja medir.

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Conceitos Elementos primários - Nível

Dispositivo do tipo pressão diferencial Instalação

Na maioria dos casos de medição de nível

utilizando-se dispositivos do tipo pressãodiferencial, o transmissor é instalado no campo(ao lado do equipamento) e as tomadas doinstrumento (alta e baixa) são conectadas noequipamento.

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Conceitos Elementos primários - Temperatura

Junto com a pressão, a vazão e o nível, atemperatura é uma das principais variáveis. Medidores

Termômetros Bimetálicos Quando uma lâmina de metal é aquecida, a dilatação

provoca um aumento em seu comprimento.Conjugando-se mecanicamente duas lâminas demetais ou ligas de diferentes coeficientes de

dilatação, o conjunto sofrerá uma deformaçãodiretamente proporcional ao quadrado docomprimento e à temperatura, e inversamenteproporcional à espessura das lâminas.

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Conceitos Elementos primários - Temperatura

Termômetros Bimetálicos O termômetro bimetálico é muito usado para a

medição de temperatura no campo. O movimento provocado pela dilatação desigual

das lâminas é transmitido a um ponteiro que sedesloca sobre uma escala.

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Conceitos Elementos primários - Temperatura

Termômetros de Resistência de Fio Metálico Quase todos os materiais condutores elétricos

apresentam uma dependência entre a resistência e atemperatura. Este fenômeno permite seu empregocomo sensores de temperatura.

Bulbos de resistência de fios metálicos. São também conhecidos como RTD (Resistence

Temperature Detectores ou Detectores deTemperatura a Resistência).

Para uso industrial são usados sensores com fiosde platina, níquel, cobre e também uma liga de70% de Níquel e 30% de Ferro.

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Conceitos Elementos primários - Temperatura

Termômetros de Resistência de Fio Metálico Bulbos de resistência de fios metálicos. O sensor Pt 100 É assim chamado por possuir elemento de platina

e resistência padronizada de 100 Ω a 0 º C. O Pt 100 é o termo resistor mais empregado no

mundo, devido a sua estabilidade, repetibilidade,precisão e ampla faixa de operação.

No sensor Pt 100, de uso industrial, o fio édisposto sobre um suporte isolante de vidro oucerâmica, e encapsulado com os mesmosmateriais, sendo depois acondicionado em umpoço.

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Conceitos Elementos primários - Temperatura

Termômetros de Resistência de Fio Metálico Bulbos de resistência de fios metálicos.

O sensor Pt 100

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Conceitos Elementos primários - Temperatura

Termopares Apesar da crescente aplicação do Pt 100

nas medições de temperatura, ostermopares continuam sendo os sensores

mas empregados nas aplicações industriais. Sua confiabilidade, baixo custo e

padronização, aliadas a precisão,estabilidade e repetibilidade satisfatórias,

justifica essa preferência. Além disso,abrangem uma grande faixa detemperaturas.

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Conceitos Elementos primários – Temperatura

Termopares Em 1822, o físico Thomas Seebeck descobriu

(acidentalmente) que a junção de dois metaisgera uma tensão eléctrica que é função datemperatura.

O funcionamento dos termopares é baseadoneste fenómeno, que é conhecido como Efeitode Seebeck .

Embora praticamente se possa construir umtermopar com qualquer combinação de dois

metais, utilizam-se apenas algumascombinações normalizadas, isto porquepossuem tensões de saída previsíveis esuportam grandes gamas de temperaturas.

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Conceitos Elementos primários – Temperatura

Termopares Existem tabelas normalizadas que indicam a

tensão produzida por cada tipo de termoparpara todos os valores de temperatura quesuporta, por exemplo, o termopar tipo K comuma temperatura de 300 °C irá produzir 12,2mV.

Quando se procede à escolha de um termopardeve-se ponderar qual o mais adequado para aaplicação desejada, segundo as características

de cada tipo de termopar, tais como a gama detemperaturas suportada, a exatidão e aconfiabilidade das leituras, entre outras.

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Conceitos Elementos primários – Temperatura

Termopares Tipos

Tipo B

Tipo E

Tipo J

Tipo K

Tipo R

Tipo S Tipo T

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Conceitos Elementos primários – Pressão

Os elementos ou dispositivos mecânicospara a medição de pressão se dividemem 2 grupos básicos:

Elementos mecânicos de medição direta depressão. Elementos mecânicos elásticos de medição

de pressão (deformação de sólidos).

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Conceitos Elementos primários – Pressão

Elementos mecânicos de medição direta de pressão. São dispositivos nos quais a pressão é medida,

comparando-a com a pressão exercida por uma colunade líquido com massa específica e altura conhecidas(manômetro de tubo em U, manômetro de tuboinclinado).

Nesse tipo de instrumento, o líquido a der utilizado éescolhido considerando-se o seu peso específico e ovalor da pressão a ser medida.

Normalmente, utilizam-se os seguintes líquidos: Água Álcool Mercúrio

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Conceitos Elementos primários – Pressão

Elementos mecânicos de medição direta depressão. Manômetro de Tubo em U

O manômetro de tubo em U é o mais simples e mais

barato dos instrumentos de medição direta de baixaspressões. Como seu nome indica, ele é formado por um tubo

de material transparente, dobrad em forma de U,fixado sobre uma placa graduada a partir do seu

ponto médio. O tubo é cheio, até seu ponto médio, com um líquido

de massa específica conhecida.

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Conceitos Elementos primários – Pressão

Elementos mecânicos de medição diretade pressão. Manômetro de Tubo em U

As leituras são feitas medindo-se a diferença de

nível do líquido, nos dois braços do manômetro. Pressão medida:

P = ρgh ρ = massa específica

g = aceleração da gravidade

h = diferença de altura na coluna do tubo

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Conceitos Elementos primários – Pressão

Elementos mecânicos de medição diretade pressão. Manômetro de Tubo diâmetros diferentes.

Ao utilizar dois tubos com diâmetrosdiferentes, para uma mesma pressão, avariação de nível do tubo que está emcontato com o fluido diminui à medida

que diâmetro aumenta. P = ρ.g.h.(1 + d2 /D2)

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Conceitos Elementos primários – Pressão

Elementos mecânicos de medição direta depressão. Manômetro de Tubo inclinado

O princípio de funcionamento dessemanômetro é o mesmo que aquele de tubo

em U com diâmetros diferentes (item2.3.1b). Nesse caso, o tubo de pequeno diâmetro é

inclinado com um certo ângulo, de maneira aobter-se um grande deslocamento do líquido

no tubo inclinado, mesmo em caso demedições de pressões muito pequenas.

ρ.g.h.

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Conceitos Elementos primários – Pressão

Elementos mecânicos elásticos de medição depressão. São dispositivos (diafragma, fole, tubo bourdon,

elemento espiral, etc.)

Estes dispositivos baseiam seu funcionamentona lei de Hooke, cujo enunciado é o seguinte: “Dentro de um limite definido de

elasticidade, a deformação provocada

em um corpo sólido é proporcional aoesforço aplicado sobre ele”

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Conceitos Elementos primários – Pressão

Elementos mecânicos elásticos demedição de pressão. Os 3 tipos básicos de elementos elásticos,

utilizados como sensores em instrumentos

de medição de pressão e que tem seufuncionamento baseado na lei de Hookesão: Diafragma Foles Tubos de Bourdon

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Conceitos Elementos primários – Pressão

Elementos mecânicos elásticos demedição de pressão.

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Conceitos Elementos primários – Pressão

Elementos mecânicos elásticos demedição de pressão. Diafragmas

Nos medidores de pressão industriaisutilizando elementos primários elásticos,são utilizados dois tipos de diafragmas,metálicos e não metálicos.

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Conceitos Elementos primários – Pressão

Elementos mecânicos elásticos de medição depressão. Diafragmas Metálicos

O diafragma metálico é um dispositivo

primário, elástico, geralmente utilizado paramedir pressões relativamente baixas. Este dispositivo geralmente consiste de um

diafragma simples de lâmina de metalcorrugado ou de uma ou mais cápsulas

soldadas entre si, de forma que cada umadas cápsulas deflexione à medida que apressão é aplicada.

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Conceitos Elementos primários – Pressão

Elementos mecânicos elásticos de medição depressão.

Diafragmas não metálicos Os diafragmas não metálicos são conectados

ao processo e se movem atuando emoposição a uma mola calibrada ou algumoutro eemento elástico.

Os materiais não metálicos usualmenteutilizados na confecção de diafragmas sãoteflon, neoprene, polietileno, etc.

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Conceitos Elementos primários – Pressão

Elementos mecânicos elásticos de medição de

pressão. Foles Os foles são elementos elásticos que sofrem

expansão e retração quando submetidos a pressões,sendo o movimento resultante utilizado paraindicar/medir/controlar pressão.

Os foles, geralmente, são confeccionados através deestrangulamentos axiais sucessivos, aplicados a umtubo metálico de parede fina e sem costura.

Os materiais mais empregados são latão, bronze-ferroso, cobre-berílico, monel e aço inoxidável.

Visando uma maior vida útil do fole, geralmente seutiliza uma mola em oposição ao fole e, com isso,utiliza-se apenas uma parte do deslocamentomáximo e evita-se sua deformação.

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Conceitos Elementos primários – Pressão

Elementos mecânicos elásticos de medição de pressão. Tubos de Bourdon

Os tubos de Bourdon geralmente são compostos de um tuboem seção oval, disposto na forma de arco de circunferência,tendo uma das extremidades fechadas e conectada adispositivo de indicação/transmissão ou controle doinstrumento e a outra extremidade aberta e conectada aoprocesso cuja pressão será medida.

Com a pressão agindo no interior do tubo, ocorre ummovimento em sua extremidade fechada. Esse movimento étransmitido através de engrenagens a um ponteiro oumecanismo que, por sua vez, irá indicar/transmitir a medida depressão.

Tipos: Tipo C

Espiral Helicoidal

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Tipos de placa de orifícios

Concêntrica ExcêntricaSegmental

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Venturi

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Turbinas

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Turbinas

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Turbinas

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Turbinas

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Manômetro Tubo em U

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Manômetro Tubo em U

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Manômetro Tubo em U

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Diafragma metálico

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Diafragma não Metálico

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Foles

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Tubos de Bourdon

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Nível

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Nível

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Nível

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Nível

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Nível

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Nível

P1 = 0

P2= P1+ ρxg

P2-P1 = P1 + ρxg –P1

P2-P1 = ρxgP2-0 = ρxg

P2 = ρxg

x = P2/ ρg

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Nível

P1 = 0

P2= P1+ ρxg

P3= P1 + ρxg + ρyg

P4= P1 + ρxg + ρyg + ρ1zgP5=P1=0

P4-P5 = P1+ ρxg + ρyg + ρ1zg – P5

P4-0 = 0+ ρxg + ρyg + ρ1zg - 0P4= ρxg + ρyg + ρ1zg

x= (P4- ρyg - ρ1zg)/ρg

3

4

3

4

3

4

3

5

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Nível

P1

P2= P1+ ρxg

P3= P1 + ρxg + ρyg

P4= P1 + ρxg + ρyg + ρ1zgP5 = P1

P4 – P5 = P1 + ρxg + ρyg + ρ1zg –P5

P4= P1 + ρxg + ρyg + ρ1zgx= (P4-P1-ρyg-ρ1zg)/ρg

33

4

5

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Nível

P1

P2= P1+ ρxg

P3= P1 + ρxg + ρyg

P4= P1 + ρxg + ρyg + ρ1zgP5 = P1+ρ1dg+ρ1zg

P4 – P5 = P1 + ρxg + ρyg + ρ1zg –P1+ρ1dg+ρ1zg

P4 – P5 = ρxg + ρyg +ρ1dg

x= (P4-P5-ρyg-ρ1dg)/ρg

33

4

5

dd

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Nível

33

4

5

dd

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Nível

P1

P2= P1+ ρxg

P3= P1 + ρxg + ρyg

P4= P1 + ρxg + ρyg + ρ1zgP5 = P1+ρ1dg+ρ1zg

P4 – P5 = P1 + ρxg + ρyg + ρ1zg –P1+ρ1dg+ρ1zg

P4 – P5 = ρxg + ρyg +ρ1dg

x= (P4-P5-ρyg-ρ1dg)/ρg

33

4

5

dd

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Temperatura

í

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Nível