instrumentação e controle.pdf

7/22/2019 Instrumentao e Controle.pdf

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FUNDAMENTOS DE

INSTRUMENTAO E CONTROLE

eng. Paulo Vicente Correa

rev. julho/2002


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INDICE

1. Conceitos..................................................................................................................................................4Controladores Lgicos Programveis PLC .......................................................... ................................... 8

PLC no Controle e Processos ........................................................... .................................................... 8Sistemas SCADA .............................................................. ................................................................. ..8

2. Presso....................................................................................................................................................12Unidades de Medida de Presso.............................................................................................................15Manmetros............................................................................................................................................17 Pressostatos ........................................................ ................................................................ ....................21Transmissores de Presso.......................................................................................................................23

Instalao de Transmissores...............................................................................................................253. Temperatura............................................................................................................................................29

Termmetros ..................................................... ............................................................ .........................30Termopares.............................................................................................................................................31 Termo-Resistncias ............................................................... ................................................................ .37

4. Nvel.......................................................................................................................................................385. Vazo......................................................................................................................................................41

Placas de Orifcio .......................................................... .............................................................. ...........44Tubo de Venturi......................................................................................................................................52Cone em V..............................................................................................................................................53Medidores Magnticos ....................................................... ......................................................... ...........54Medidores Vrtex...................................................................................................................................56Medidores de Turbina.............................................................................................................................57Medidores Mssico ou Coriolis..............................................................................................................58Medidores de Rodas Ovais.....................................................................................................................59

6. Vlvulas de Controle..............................................................................................................................60Dimensionamento de Vlvulas de Controle ............................................................ ............................... 63

7. Simbologia .......................................................... ............................................................... ....................668. Controle..................................................................................................................................................69

Controle Tudo-ou-Nada (On-Off) ....................................................... ................................................... 69Controlador Proporcional (P) .................................................................... ............................................. 71Controlador Integral (PI)........................................................................................................................75Controlador Proporcional, Integral e Derivativo (PID)..........................................................................78Estrutura de Controladores.....................................................................................................................80

9. Estratgias de Controle...........................................................................................................................85Controle em Feed-back...........................................................................................................................86Controle em Cascata...............................................................................................................................87Razo ou Proporo................................................................................................................................88Limites Cruzados....................................................................................................................................89Feed-Forward ........................................................ ............................................................. ....................93Controle em Split-Range (faixa dividida)...............................................................................................96

Controle Preferencial..............................................................................................................................9710. Sintonia de Controladores ................................................................. ................................................... 98Processos estveis e instveis - Identificao.........................................................................................98Determinao da ordem de grandeza dos Parmetros .............................................................. ..............99Escolha da estrutura do controlador ................................................................... .................................. 102Mtodos de Sintonia de Controladores.................................................................................................103

Mtodo da identificao do processo atravs da resposta a um degrau............................................104Mtodo de Ziegler e Nichols ............................................................. ............................................... 108

Um Mtodo de Identificao................................................................................................................110Processo Estvel...............................................................................................................................110Processo Instvel ......................................................... .............................................................. .......111O Programa.......................................................................................................................................111

11. Simulao de Processos......................................................................................................................113

O Modelo..............................................................................................................................................114O Programa ........................................................... .............................................................. .................116O Interpretador de Equaes ................................................................ ............................................ 117


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O Controlador...................................................................................................................................119O Processo........................................................................................................................................121O Bloco de Clculo ........................................................ .................................................................. 123O Registrador ......................................................... ................................................................... .......124Os Textos Animados ............................................................... ......................................................... 124O Rudo .................................................... ........................................................... ............................. 124

O Registrador X-Y ............................................................. .............................................................. 124Exerccios.............................................................................................................................................125 Exerccio 2........................................................................................................................................125Exerccio 3........................................................................................................................................127Exerccio 4........................................................................................................................................129Exerccio 5........................................................................................................................................130Exerccio 6........................................................................................................................................131Exerccio 7........................................................................................................................................133Exerccio 8........................................................................................................................................134

Importando Um Processo Real.............................................................................................................135Exerccio 9........................................................................................................................................136Exerccio 10......................................................................................................................................138Exerccio 11......................................................................................................................................141

Exercicio 12......................................................................................................................................14512. Metrologia .......................................................... ............................................................... .................146Sistema Internacional ....................................................... .................................................................... 146Nomenclatura Oficial .............................................................. ............................................................. 148A Rastreabilidade Metrolgica.............................................................................................................153A Incerteza da Medio........................................................................................................................154

Incerteza tipo A ......................................................... ................................................................ .......154Incertezas tipo B...............................................................................................................................156Incerteza Combinada........................................................................................................................159Incerteza Expandida ................................................... ............................................................... .......159Expresso da Incerteza da Medio..................................................................................................160

13. Uso de Instrumentos Eltricos em reas Perigosas............................................................................161Classificao de rea ............................................................ ............................................................... 161

Prova de Exploso................................................................................................................................161Segurana Intrnseca.............................................................................................................................162Bibliografia...............................................................................................................................................163


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Instrumentao e Controle pag. 4

1. ConceitosInstrumentao o ramo da engenharia quetrata do projeto, fabricao, especificao,montagem, operao e manuteno dosinstrumentos para medio e controle das

variveis de processo industrial.Um processo , em geral, uma instalao ou umlocal onde so introduzidos material, energia einsumos, que so processados para se obter umproduto final de qualidade, alm de resduos eefluentes a serem descartados, tratados oureciclados por outro processo. Interessa-nosespecialmente o processo contnuo, ou seja,onde essas coisas acontecem continuamente.

As informaes do processo precisam seradquiridas e transmitidas at um localconfortvel, normalmente uma sala de controle,

onde o elemento humano possa tomar asdecises e interferir no processo para atingir oseu objetivo, alm de consultar dados histricose executar quaisquer aes sobre o sistema.

A qualidade do produto inclui, no s as suascaractersticas intrnsecas para consumo, mastambm outros aspectos, como custo,quantidade, prazos de entrega, segurana dohomem e do equipamento, preservao do meio

ambiente e qualidade de vida das pessoas que

ali trabalham ou vivem na comunidade onde oprocesso est inserido.

As principais funes da instrumentao estorelacionadas com a qualidade e quantidade de

produtos, fabricados com segurana e sem sub-produtos nocivos. O controle automticopossibilita a existncia de processosextremamente complexos, impossveis deexistirem apenas com controles manuais.

Quanto melhor a qualidade do produtodesejado, menores devem ser as tolerncias desuas propriedades. Quanto menor a tolerncia,maior a necessidade de instrumentos paramedio e controle automtico.

As quantidades das matrias primas, utilidades eprodutos finais devem ser medidas e controladas

para fins de qualidade, balano de custo e dorendimento do processo. Os instrumentosdevem fazer a indicao, registro, e controle demodo contnuo e repetitivo.

O Controle automtico economiza energia, poiselimina o superaquecimento de fornos,fornalhas, secadores, e permite operarequipamentos com o mnimo de desperdcio.

Os instrumentos garantem efluentes limpos einofensivos.

Entradas:

Sensores de presso,temperatura, nvel,vazo, pressotatos,temostatos, chaves,etc.

Sadas:

Atuadores, vlvulasde controle, vlvulassolenide,variadores develocidade,posicionadores,contatores, etc.

Sistema de ControleIndicao, Registro, Controle

Interface com o Operador

figura 1.1


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Os instrumentos protegem equipamentos evidas.

Medir um conceito muito amplo. Todas asaes de mquinas ou dos homens com objetivode obter um produto final adequado qualidadedesejada, partem da medio.

Medimos para conhecer variveis, e a partirdesse conhecimento executarmos ou no aescorretivas. Em geral, medimos variveis nonosso processo para Indicar, Controlar ouRegistrar.

As funes mais importantes dos instrumentosso: O sensor, a transmisso, a converso, aindicao, o registro, o controle, o alarme, acomputao analgica e a atuao manual.

A grande maioria da instrumentao seconcentra em quatro variveis: Presso,

Temperatura, Nvel e Vazo. Uma pequenaparte se preocupa com outras variveis,especialmente as analticas (PH, umidade,condutividade, densidade, posio, movimento,anlise, etc.).

Em geral, no possvel conhecer a varivel aser medida, que no atravs de algum fenmenofsico ou qumico associado. Da o conceito deSensores, transdutores e transmissores.

Sensores so elementos bsicos de interfaceentre o processo e a medio, tambmchamados de elementos primrios.

Transdutores e Transmissores so conceitossemelhantes. Transdutores so elementoscapazes de transformar uma determinadavarivel em outra, de outra natureza. Ostransmissores so casos especiais detransdutores cuja natureza e forma do sinalgerado padronizada.

Quanto funo dos instrumentos podemosclassific-los como:

Indicadores, so instrumentos que sentem avarivel do processo apresentam seu valorinstantneo. Um manmetro um indicadorlocal. Temos indicadores de painel, analgicosou digitais.

Registradores so instrumentos que sentem

uma ou vrias variveis de processo earmazenam seus valores em papel ou emmemria mecnica ou eletrnica, ao longo dotempo. Os totalizadores so consideradosregistradores.

Transmissores que sentem as variveis deprocesso atravs de elementos primrios eenviam sinais padronizados para outrosinstrumentos como controladores eregistradores.

Computadores analgicos, que executamfunes de clculo com as variveis, tais comoextratores de raiz quadrada, linearizadores,integradores, etc.

Elementos finais de controle, que manipulamvariveis, tais como vlvulas de controle,vlvulas solenide, variadores de velocidade,etc.

Controladoresso instrumentos que, baseadosnum set-point (valor desejado), enviam sinais aelementos finais de controle com objetivo defazer com que a varivel se iguale ou aproximedele. No necessariamente de forma automtica:

estaes manuais so tambm controladores.Comparadores so um grupo de instrumentosque emitem sinais digitais (tudo ou nada)quando suas variveis medidas estiverem acimaou abaixo de valores pr-determinados. Comoexemplo, os pressostatos, as chaves de nvel, aschaves de fluxo e os termostatos.

Os sinais eltricos enviados pelos elementos decampo obedecem uma determinadapadronizao, que tem as suas vantagens.

Campo Painel

4-20 mA

Fonte 24V

Transmissor a2 fios Instrumento

Rece tor

Fig. 1.2


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Os sinais analgicos (presso, vazo, nvel, etc.)so transmitidos do campo sob a forma decorrente. O padro dos sinais de corrente 4-20mA, isto , quando a varivel est no seu limiteinferior, a corrente vale 4 mA, e quando est noseu limite superior, 20 mA.

O uso da corrente ao invs da tensoproporciona maior imunidade a rudos.

O valor inferior no zero por alguns motivos:

A informao de zero de sinal no pode serconfundida com a condio de condutorespartidos ou ausncia de energia eltrica notransmissor.

Os transmissores a 2 fios necessitam de umacorrente mnima para aliment-los, mesmocom a varivel igual a zero.

Transmissores a 2 fios utilizam os mesmoscondutores que os alimentam para enviar o sinalao painel ou sistema de controle. Ou seja, soinstrumentos eltricos que se comportam comocarga: consomem corrente que varia de 4 a 20mA, em funo do valor da varivel medida.

Os transmissores a 4 fios recebem alimentaoexterna (por exemplo, 110 Volts) e enviam osinal da varivel atravs de outro par de fios.

Os transmissores que necessitam de grandepotncia eltrica para funcionar so sempre a 4fios. Como por exemplo, os transmissores de

vazo magnticos e os transmissores de PH econdutividade.

Os sinais enviados pelos transmissores no temseu valor alterado quando h variao de tensode alimentao dentro de limites pr-definidos.Em geral, os transmissores a 2 fios soalimentados com tenso que pode variar de 12 a36 Volts. Da tenso da fonte, deve serdescontada a queda de tenso nos cabos e naimpedncia de entrada do receptor.

Atualmente esto em desuso os instrumentoschamados de painel ou discretos. Para

executar as funes dos instrumentos citadas

so utilizados equipamentos eletrnicos deprocessamento de dados como ControladoresProgramveis e computadores de processo, ondeas funes so implementadas como programas(software) e no fisicamente.

Tambm a comunicao entre os instrumentos e

o sistema de controle est evoluindo da formaanalgica para a forma de comunicao digital,utilizando um protocolo (rede de campo) serial,que permite a sua conexo em rede,economizando cabos eltricos.

Mas o protocolo de comunicao ainda maisusado ainda o analgico (em corrente 4-20mA, mV, etc.), pois um sistema padronizadoque torna compatveis instrumentos eequipamentos de diversos fabricantes.

A comunicao digital (redes de campo) aindaest se iniciando e esbarrando exatamente noproblema da padronizao. Vrios fabricantestem seu prprio sistema, o que torna difcilinterligar equipamentos de diversos fabricantessem gastar tempo e dinheiro na integrao ecompatibilizao, ou seja faz-los conversarentre si.

Uma soluo intermediria ainda a maisusada: Uma unidade remota de aquisio dedados instalada no campo, prximo aos gruposde instrumentos, recebem seus sinais analgicosconvencionais e transmitem ao sistema decontrole longnquo atravs de um nico par de

fios ou fibra tica em protocolo serial.

Campo Painel

4-20 mATransmissor

a 4 fiosInstrumento

Receptor

110 Vac

Fig. 1.3


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- +

-- +

OUT

-

Fonte deAlimentao

4 - 2 0 m A

Controlador

PROCESSO

PAINEL

Fi ura 1.4 Inter li a o de Instrumentos


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Controladores Lgicos ProgramveisPLC

Um dos equipamentos mais difundidos hojepara realizar as tarefas relacionadas com ocontrole automtico so os PLC (ControladoresLgicos Programveis)

Os PLC so microcomputadores de propsitosespecficos dedicados inicialmente para ocontrole de sistemas com entradas e sadasbinrias (de dois estados apenas: ligado -desligado, alto - baixo, etc.); porm, hoje,devido a seu sucesso em todas as indstrias, tmadquirido muita mais fora para tratar de outrasfunes com alta confiabilidade, como o caso

de tratamento de sinais analgicas, controlecontinuo multi-variveis, controle de posio dealta preciso, etc.

O carter modular dos PLC permite adequar ocontrolador para qualquer aplicao, j que oprojetista especifica s o nmero de mdulos eacessrios que precisa de acordo com o nmerode entradas e sadas , e funes especificas, querequer o processo a ser controlado, tendo quepagar o preo justo para cada aplicao.

Outra caracterstica importante dos PLCconsiste na flexibilidade dada pela

programao, que permite ser aplicado emqualquer tipo de processo e mudar rapidamenteas funes atravs do programa, sem mexer nainstalao.

figura 1.5

PLC no Controle e Processos

As linguagens de programao desenvolvidaspara os PLC so fundamentalmenterepresentados de trs formas: redes de contatos(similar aos esquemas eltricos de reles econtatores), blocos funcionais (similares aosesquemas de circuitos digitais: AND, OR, XOR,etc.) e em lista de instrues mnemnicas

(similares aos programas escritos emassembler); sendo assim foram bem aceitos por

tcnicos em manuteno no envolvidos nemtreinados com tcnicas de programaoavanada de computadores.

Cabe destacar a vantagem que introduzem osPLCs com a reduo do tamanho dos armriosde controle e a diminuio de falhas, permitindo

mudar os sistemas de controle a reles econtatores com um menor custo de instalao emanuteno.

O uso de Sistemas de Controle Distribudo comSuperviso Digital Centralizada ( SCADA) ,hoje constitui a tcnica mais atraente para amaioria dos sistemas de controle industrial.

Sistemas SCADA

Os sistemas do tipo SCADA possuem vriosnveis para o tratamento da informao doprocesso, cujo nmero e complexidade da

estrutura depende da aplicao e grau deautomao desejada para cada caso.

A estrutura dos Sistemas SCADA concebidaem forma piramidal, como se mostra na figura1.6.

No Primeiro nvel (mais prximo do processo)aparecem os dispositivos de campo(transmissores, vlvulas automticas, etc.). Elestem a misso de elaborar os sinaisrepresentativos das medies de diversasvariveis do processo, para ser enviadas adistncia, ou atuam sobre os mecanismos e

equipamentos do processo, segundo os sinais decontrole recebidos .

Os PLCs ou controladores digitais, situados nosegundo nvel de automao, so encarregadosde efetuar o controle das variveis do processo etrocar informaes, atravs de redes decomunicao, entre eles e com o computador.

O computador monitora o comportamento dosistema usando um software de superviso econtrole, dedicado a atualizar em tempo real asInformaes na tela, emitir relatrios peridicospara a operao, modificar parmetros doscontroladores, avisar da existncia de falhas erecomendar o que fazer. Desta maneira, ocomputador realiza a funo de supervisor assessor.

MQUINA OUPROCESSO INDUSTRIAL

SENSORES,CHAVES,BOTOEIRAS,ETC.

ATUADORES

CP


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fig. 1.6 SISTEMA DE CONTROLE DISTRIBUIDO TIPO SCADA

Em indstrias de grande porte precisa-se denveis superiores para o gerenciamento total doprocesso, onde se enlaam atravs de redes dealta velocidade de comunicao os supervisoresdas diferentes reas do processo (exemplo:caldeiras, compressores, geradores, etc.),levando as Informaes vitais at os diversossetores de gesto, enlaando-se com as reas deprojetos, compras, vendas,etc; no novo conceitodeSistemas de Gesto Empresarial Integrados.

Na atualidade est sendo muito aplicado oconceito de fieldbus, que consiste na utilizaode dispositivos inteligentes enlaados atravs deum meio fsico (fios, fibra tica ou rdiocomunicao) que conduzem a informaodigitalizada formando uma verdadeira rede decampo.

A utilizao da tecnologia Fieldbus permitediminuir os custos de fiao, instalao emanuteno.

Existem duas variantes de sistemas naimplantao de redes de campo, que podem serdistinguidas como: comunicao entre unidadesremotas e de comunicao direta entredispositivos.

Na figura 1.7 aparecem representadas asdiferencias entre a fiao paralela tradicional (4a 20 mA ), onde precisa de um par de fios paraunir cada dispositivo de campo com ocontrolador (a), e a comunicao atravs de uma

rede de campo com comunicao direta entredispositivos (b).

Observe que, no caso da tecnologia tradicional, preciso a utilizao de um par de fios paraligar cada dispositivo de campo ( vlvulas,conversores, transmissor, etc) com o painel decontrole; sendo o painel de controlecentralizado, instalado normalmente prximo dasala de controle, pode-se encontrar a algumascentenas de metros de muitos dispositivos decampo, o que implica em um emaranhadosistema de galerias, bandejas, eletrocalhas eeletrodutos para acomodar a fiao .

No caso da tecnologia de comunicao diretacom os dispositivos podemos encontrar vriosdispositivos ( transmissores, conversores,vlvulas de controle proporcional, inversores defreqncia, etc) ligados atravs de um nico parde fios tranado, se comunicando, atravs de umprotocolo de comunicao digital preparadopara esta finalidade, entre eles e com a CPU do

PLC. Neste ltimo caso, encontramos cartes decomunicao no rack do PLC, no lugar decartes de entradas e sadas analgicas. Ossinais digitais podem ser ligados atravs decartes de entrada e sada digital instalados norack do PLC, em unidades remotas decomunicao de I/O ( entradas e sadas) ou emPLCs instalados em outros painis prximos dosequipamentos de campo.


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fig. 1.7 Field-bus e tradicional

Existem vrios protocolos de comunicaoutilizados em aplicaes deste tipo. Os mais

utilizados so: FIELDBUS FUNDATION e oPROFIBUS. Cada um deles com as suasparticularidades.

Essas particularidades, aliadas dificuldade depadronizao tem levado muitos usurios a nooptarem por redes de campo.

O nmero de dispositivos que pode ser ligado acada rede ( dada por um par de fios) ficalimitado pela distncia fsica, velocidade detransmisso e nmero de blocos de programasnecessrios, que determinam a freqncia derefrescamento dos dados na rede.

Esse nmero, normalmente, inferior a 30dispositivos analgicos. Varias redes podem serligadas a cada rack de PLC. Alguns cartespossuem mais de um canal de comunicao.

Distncias de, at 2.000 m podem seralcanadas por estas redes sem dificuldades.

Uma tcnica mais utilizada atualmente nossistemas de controle baseada na utilizao deestaes remotas de comunicao para entradase sadas, analgicas e digitais.

Utilizam-se vrias unidades remotas de

comunicao serial, muitas vezes conhecidascomo cabeas de remotas, acopladas com

alguns mdulos de entradas e sadas, instaladasem painis prximos aos dispositivos decampo.

Em muitos casos, as cabeas de remotas, a pesarde inteligentes, apenas processam e controlam acomunicao de dados; ficando oprocessamento dos mesmos a cargo da CPU doPLC.

Vrias estaes de comunicao remota podemser ligadas atravs de um mesmo par de cabos,trocando continuamente dados com a CPU doPLC. Na figura 1.8 se mostra a arquitetura tpicadeste tipo de sistema.

Muitas CPUs de PLC suportam a instalao de

vrios cartes de comunicao no rack, de talforma que possvel distribuir todas as entradase sadas no campo. Outros cartes de entradae/ou sada podem ser instalados no rackprincipal, se for necessrio.

O nmero de estaes de entradas e sadas (I/O) remotas que podem ser ligadas em cadatrecho de rede, a velocidade de comunicaodigital e as distncias mximas paracomunicao depende das particularidades domodelo dos cartes utilizados paracomunicao, I/O, rack e CPU; tanto quanto da

capacidade dos cartes de I/O utilizados.


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CPU

Dispositivos de Entrada / sada Dispositivos de Entrada / sada Dispositivos de Entrada / sada

Remota 1 Remota 2 Remota n

Rede 1

LC

Figura1.8 Interligao em rede


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2. PressoA presso resultado da energia potencialaplicada em, ou contida por um fluido. amedida da fora por unidade de rea exercida

sobre a superfcie em contato com o fluido.

A presso P de uma fora F distribuda sobreuma rea A definida como:

A

FP=

A unidade elementar de presso oficialmenteaceita pelo Sistema Internacional o Newtonpor metro quadrado (N/m2), denominada Pascal(Pa).

Por exemplo, uma pessoa de massa 80 kg,apoiada sobre uma superfcie de 1 metroquadrado far com que essa superfcie provoqueuma presso, se a fora estiver igualmentedistribuda sobre a rea, de:

Pam

smkg

A

mgP 5,784

1

/80665,9802

2

=

==

Considerada a acelerao da gravidade de9,80665 m/s2.

Precisamos medir a presso para: Proteger o equipamento

Proteger as pessoas

medir outra varivel por inferncia (vazo,nvel, etc.)

Determinar a qualidade do produto (arcomprimido, vapor, etc.).

Presso Absoluta

Presso medida a partir do vcuo ou zeroabsoluto.

Zero absoluto representa a total ausncia depresso ou total ausncia de qualquer fluidoconfinado.

Como no h possibilidade de existirquantidade de fluido no meio inferior a zero,no existe portanto presso absoluta negativa ouinferior a zero.

Presso Atmosfrica

a presso exercida pela atmosfera da terra.

o resultado do peso da coluna de gases que

compem a atmosfera do planeta, na qualestamos mergulhados, exercida em todas emtodas as direes.

A presso atmosfrica padro vale 101.325 Paabsoluto. Essa a presso aproximada ao nveldo mar. A presso atmosfrica portanto uma

medida de presso absoluta.

O valor da presso atmosfrica diminui com oaumento da altitude.

Na famosa experincia de Torricelli, ele encheutotalmente um tubo com mercrio e o embocounum recipiente cheio com mercrio nopermitindo que nenhuma quantidade de arpenetrasse pelo tubo na sua manobra.

Foi observado que o lquido desceu at umaaltura de 760 mm. Na regio vazia no topo dotubo foi formado um vcuo absoluto, j quenenhum ar penetrou pelo tubo.

O peso da coluna de mercrio no desceuporque permaneceu sustentada pela pressoatmosfrica exercida sobre a superfcie dolquido no recipiente.

Ficou ento definido que a presso atmosfrica aquela necessria para sustentar o peso de umacoluna lquida de mercrio altura de 760 mm.

Se a medida do comprimento foi perfeita ou

760 mm

Presso

atmosfrica

Fig. 2.1

15 metros

Retirando gua de um reservatrio alto pelo mtodo

do sifo. Ser possvel retirar toda a gua doFi . 2.2


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no, a presso atmosfrica padro passou a ter amedida de 760 mmHg e no depende da rea ouformato do tubo ou do recipiente.

Se a experincia tivesse sido feita com gua, aaltura da coluna seria de 760 x 13,59508 =10332 mm, ou seja mais de dez metros.

13,59508 a densidade do mercrio em relao gua (a 4oC).

Se a experincia tivesse sido feita na Lua, porexemplo, todo o mercrio do tubo desceria at onvel zero.

Por esse motivo nenhuma bomba no planetaterra pode puxar gua de um reservatriobaixo, a uma altura superior a 10 metros da suasuperfcie: mesmo que a bomba promovesse umvcuo absoluto na tubulao, a gua no subiriamais que cerca de 10 metros. Nesses casosdevemos usar bombas submersas ou no mesmonvel da gua.

Presso Baromtrica

a presso atmosfrica medida numdeterminado local de interesse. O barmetro

um instrumento de medir a presso atmosfricalocal. A presso baromtrica tambm umapresso absoluta.

O tubo da experincia de Torricelli umbarmetro.

Presso Manomtrica

A parcela da presso acima da pressoatmosfrica. Representa a diferena positivaentre a presso medida e a presso atmosfricano local. Pode ser convertida em pressoabsoluta, apenas somando o valor da pressoatmosfrica local:

Absolutaaatmosfricamanomtric =+

A presso manomtrica tomada ao ar livre sempre zero. Portanto, em altitudes diferentes,um mesmo valor de presso manomtricarepresentar condies fsicas diferentes.

Presso Diferencial

a diferena de magnitude entre duas pressesquaisquer.

Consequentemente, a presso absoluta pode serconsiderada como uma presso diferencial ondea presso de referncia o vcuo absoluto. Da

mesma forma, a presso manomtrica pode serconsiderada como uma presso diferencial quetoma a presso atmosfrica como referncia.

Presso Hidrosttica

A presso abaixo da superfcie de um lquido,resultante do peso da coluna do lquido que se

encontra acima.

A presso hidrosttica particularmente tilna medio de nvel.

Num reservatrioqualquer (regular) cujarea da base vale S,cheio com um nvel h

de um lquido cuja massa especfica ,podemos afirmar que:

O volume do lquido a rea da basemultiplicada pela altura:

V=Sh

A massa do lquido o volume multiplicadopelo sua massa especfica:

m = Sh

Presso atmosfrica

Zero absoluto

Presso absoluta

Presso Manomtrica

Presso atmosfrica

Presso diferencial

Vcuo

Fig. 2.3

h

Fig. 2.4


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O peso da massa do lquido corresponde aoproduto da massa pela acelerao da gravidade:

P = Shg

E a presso resultante, chamada de hidrostticaser esse peso dividido pela rea :

S

gShP

=

Eliminando a rea S, obtemos:

P=gh

Ou seja, a presso hidrosttica no depende darea do reservatrio, e sim somente da altura dacoluna do lquido.

Intuitivamente podemos afirmar tambm que apresso no depende da forma do reservatrio:Dois reservatrios de formatos diferentes,quando interligados pela sua base mantm omesmo nvel pelo princpio de vasoscomunicantes (fig. 2.5).

razovel supor que a presso na base deambos, ou em qualquer ponto de mesma alturaseja a mesma. Caso no o fosse haveriaescoamento do lquido de um para o outro e osnveis resultariam diferentes.

Utilizando a coerncia do Sistema Internacional,se tomamos o comprimento em metros, a massaespecfica em kg/m3e a acelerao da gravidadeem m/s2, obteremos a presso hidrosttica emN/m2ou Pascal.

P = gh = [kg/m3] x [m/s2] x [m] Pa

Presso Esttica

A fora por unidade de rea exercidaperpendicularmente parede de uma tubulaopor um fluido que escoa na direo paralela sua parede.

Corresponde presso, isenta de influncias davelocidade, se nas mesmas condies o fluidoestivesse em repouso, j que no h vetores de

velocidade perpendiculares parede.

Por esse motivo devemos tomar uma amostra dofluido com objetivo de medir-lhe a presso,perpendicular parede e rente superfcie (fig.2.6).

A velocidade junto parede, no seu limite, nula, j que a parede no se move, e cresce com

a aproximao do centro da tubulao.Vcuo

Presso abaixo do valor da presso atmosfrica.A medida de vcuo referenciada pressoatmosfrica e inferior a ela. Corresponderia agrosso modo, a uma presso manomtricanegativa.

Por exemplo, se a presso atmosfrica de100.000 Pa, uma presso de 80.000 Pacorresponde a um vvuo de 20.000 Pa.

No existe vcuo de magnitude superior

presso atmosfrica no local, j que no existepresso absoluta negativa.

Se a presso atmosfrica local de 720 mmHg,ento o maior vcuo que pode ser obtido de720 mmHg

figura 2.5

tomadacorreta

tomadaincorreta

Fig. 2.6


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Unidades de Medida de Presso

Pascal

a unidade fundamental aceitainternacionalmente como unidade oficial depresso. Como j foi dito corresponde a 1 N/m2(Newton por metro quadrado).

O Pascal uma unidade muito pequena. costume utilizar o KPa (quilopascal = 1 000 Pa)ou o MPa (megapascal = 1 000 000 Pa).

Bar

Um bar corresponde a 100 000 Pa ou 100 kPa. aceita (tolerada) pelo SI, mas norecomendada. muito comum o uso do milibar(mbar) que corresponde a um milsimo de bar.

Psi

Corresponde a uma libra-fora por polegadaquadrada. Muito utilizada em pases de lnguainglesa. No sequer tolerada pelo SI.

Corresponde a 6 894,757 Pa.

Kgf/cm2

Corresponde fora de 1 kgf distribuda sobreuma rea de 1 cm2. Corresponde a 98.066,50 Pa.Observe a relao com a acelerao dagravidade normal de 9,80665 m/s2, o que no

por acaso.mmHg

Milmetro de mercrio. Apesar de ser umaunidade de comprimento, podemos dizer que apresso necessria para sustentar a coluna demercrio correspondente.

1 mmHg corresponde a 133,3222 Pa. A massaespecfica do mercrio considerada a 0oC e presso atmosfrica de 101.325 Pa como sendoigual a 13.595,08 kg/m3.

Como est-se referindo ao peso da coluna,

considera-se a acelerao da gravidade padrode 9,80665 m/s2.

mmH2O

Milmetro de coluna de gua. Corresponde presso necessria para sustentar a coluna degua correspondente.

1 mmH2O (ou mmca) equivale a 9,806650 Pa.A massa especfica da gua considerada a 4oCe presso atmosfrica de 101.325 Pa comosendo igual a 1.000,000 kg/m3.

possvel encontrar o metro de coluna de

gua (mca). Naturalmente corresponde a 1000mmca.

Como est-se referindo ao peso da coluna,considera-se a acelerao da gravidade padrode 9,80665 m/s2.

Em alguns casos utiliza-se o mmH2O a 20oC, ou

seja, utilizando a massa especfica da gua a20oC. Existe uma pequena diferena entre o

mmH2O a 4oC e o mmH2O a 20oC.

atm

Uma atmosfera corresponde a 101.325 Pa.

Outras Unidades:

Outras unidades derivadas como a polegada degua, a polegada de mercrio, o metro de gua,o p (ft) de gua, libra por p quadrado, o Torr eoutras devem ser evitadas. As suas correlaespodem ser deduzidas ou pesquisadas naliteratura.


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Correspondncias entre as unidades de medida de Presso

1 Pa = 1 0,000 010 0000 0 0,000 145 037 7 0,000 010 197 16 0,007 500 627 0,101 971 6

1 bar = 100.000,0 1 14,503 77 1,019 716 750,062 7 10.197,16

1 psi = 6.894,757 0,068 947 57 1 0,070 306 96 51,715 00 703,069 6

1 kgf/cm2= 98.066,50 0,980 665 0 14,223 34 1 735,506 2 10.000,00

1 mmHg = 133,3222 0,001 333 222 0,019 336 75 0,001 359 508 1 13,595 08

1 mmH2O = 9,806 650 0,000 098 066 50 0,001 422 334 0,000 100 000 00 0,073 556 02 1

1 atm = 101.325,0 1,013 250 14,695 95 1,033 227 760,000 0 10.332,27

Pa bar psi kgf/cm2 mmHg mmH2O

Obs.: Gravidade terrestre normal: 9,80665 m/s2Massa especfica do mercrio a 0oC e presso atmosfrica de 101.325 Pa: 13.595,08 kg/m3Massa especfica da gua a 4oC e presso atmosfrica de 101.325Pa: 1.000,000 kg/m3

Fatores de Converso para Unidades de Medida de Presso0,000 01 bar0,000 145 037 7 psi

Multiplicar Papor 0,000 010 197 16 Para Obter kgf/cm20,007 500 627 mmHg0,101 971 6 mmH2O100.000 Pa14,503 77 psi

Multiplicarbarpor 1,019 716 Para Obter kgf/cm2

51,715 mmHg10.197,16 mmH2O6.894,757 Pa0,068 947 57 bar

Multiplicar psipor 0,070 306 96 Para Obter kgf/cm2

51,715 mmHg703,069 6 mmH2O98.066,5 Pa0,980 665 bar

Multiplicar kfg/cm2por 14,223 34 Para Obter psi735,506 2 mmHg10.000 mmH2O133,3222 Pa0,001 333 222 bar

Multiplicar mmHgpor 0,019 336 75 Para Obter psi

0,001 359 508 kgf/cm213,595 08 mmH2O9,806 65 Pa0,000 098 066 5 bar

MultiplicarmmH2Opor 0,001 422 334 Para Obter psi0,000 1 kgf/cm2

0,073 556 02 mmHgObs.: Gravidade terrestre normal: 9,80665 m/s2

Massa especfica do mercrio a 0oC e presso atmosfrica de 101.325 Pa: 13.595,08 kg/m3Massa especfica da gua a 4oC e presso atmosfrica de 101.325Pa: 1.000,000 kg/m3


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Manmetros

Manmetro a denominao genrica parainstrumentos de medir e indicar a presso

manomtrica.Os mais simples so os manmetros de colunalquida, que se prestam, essencialmente, medida de presses baixas.

O manmetro de coluna em Uconsiste numtubo transparente dobrado nesse formato, echeio com o lquido de referncia, usualmentegua ou mercrio.

O fluido sob presso conectado em uma dasextremidades do U como na figura 2.7. Se aoutra extremidade estiver aberta para atmosfera,a presso ser manomtrica. Para medio depresso diferencial a segunda extremidadedever estar conectada na presso de referncia.

Se o fluido for gua, podemos ler a presso emmmH2O diretamente medindo o comprimentoda diferena entre as duas superfcies. Se formercrio, a presso ser dada em mmHg.Qualquer lquido pode ser usado, sendo o

resultado calculado com a equao P=gh.A rigor deveremos corrigir a massa especficado lquido em funo da temperatura ambiente eda acelerao da gravidade local.

Uma variao para medirmos baixas presses a coluna inclinada (fig. 2.8), que nos permite

melhor resoluo na graduao gravada nargua graduada.

Uma outra configurao da coluna lquida acoluna vertical com poo (fig. 2.9).

Nesse caso, um reservatrio contendo o lquido

tem volume muito superior ao volume que acoluna pode conter. A presso aplicada noreservatrio e o lquido empurrado no sentidode subir na coluna.

Podemos medir o comprimento da coluna eobter a presso, da mesma forma, em mmH2Oou mmHg, dependendo do lquido utilizado.

Porm, se a medida de comprimento feitametricamente, devemos corrigir o valor lido emfuno da relao entre dimetros do tubo e doreservatrio.

O volume de lquido que abandonou oreservatrio omesmo queocupou a coluna,ento o nvel noreservatrio deve

descerligeiramente.

Como ocomprimento aser medido deveser tomado comoa diferena entre

as duassuperfcies e,sendo o

reservatrioopaco, noconhecemos o

seu nvel interno, podemos concluir que amedida do comprimento em relao pressozero (sem presso) est ligeiramente inferior aocorrespondente verdadeira presso.

O fator de correo pode ser facilmentededuzido como sendo

+=

2

21

D

dFc

que deve multiplicar o comprimento lido paraobtermos o valor correto (d o dimetro dotubo transparente e D o dimetro doreservatrio).

Quando o equipamento fabricado podemos apriori, corrigir a rgua calibrada, dividindo todaa sua escala pelo mesmo fator.

Num instrumento adquirido de um fabricante,poderemos verificar se a escala est corrigidamedindo-a com uma boa trena.

Presso

Presso tomada em unidadede comprimento de colunado lquido utilizado

Fig. 2.7

figura 2.8

Presso

Fi . 2.9


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Por exemplo, se o reservatrio tem um dimetrode 80 mm e o tubo visor 5 mm, o fator valer:

1,003980

51

2

2

=

+=cF

que, em dois metros, por exemplo, provocaruma diferena de cerca de 8 mm, perfeitamentedetectvel.

Podemos medir vcuo com uma coluna dessetipo.

Para isso, bastar aplicar a presso no topo dacoluna e abrir para a atmosfera a entrada doreservatrio.

As mesmas correes que consideram a massaespecfica em funo da temperatura e aacelerao da gravidade local devem ser feitas.Para sermos rigorosos deveremos tambm

compensar a diferena de coeficientes dedilatao do reservatrio e do vidro do visor.

Seria vivel uma coluna de gua para mediruma presso prxima de 1 kgf/cm2? E se forusado o mercrio? Calcule os comprimentosnecessrios.

O Manmetro de Bourdon o mais utilizadona indstria. Consiste num tubo elstico emforma de C que a presso, quando aplicada,tende a retificar. Atravs de braos, mancais,engrenagens e mola, o movimento transmitidoa um ponteiro sobre uma escala.

A seleo do manmetro adequado ao processocomea pelos parmetros bsicos:

A faixa de trabalho e sua unidade de pressoque deve considerar tambm a presso mximado processo e tambm a sobrecarga possvel de

ocorrer.

O Dimetro do mostrador (mais comuns em 50,100 e 200 mm) e o nmero de divises ou ovalor da menor diviso, em funo da adequadavisualizao, exatido e resoluo da medida depresso.

O tipo de conexo que pode ser reta inferior oupode ser posterior (na traseira). Tambm adimenso e rosca da conexo (mais comum1/2NPT).

O material do tubo de Bourdon visandobasicamente a sua resistncia corroso. Os

materiaismais comunsso:

O Bronzefosforoso, o

ao inox 316,uma ligachamada

monel eoutros. Vejaa adequaode cada um

desses materiais na tabela de resistncia dosmateriais corroso.

Para aplicao em gases corrosivos, lquidosmuito viscosos, quentes e incrustantes aconselhvel a utilizao de um selo diafragma,

com enchimento (fig. 2.10). O mais adequado consultar o fabricante sobre esses acessriosdisponveis.

Para instalao em vapor de gua a proteo domanmetro deve ser feita por um sifo ou rabode porco que consiste num trecho de tuboenrolado em uma volta na forma de espiral.

Fig. 2.10

Fig. 2.11


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Para processos que apresentam forte pulsaoou vibrao, recomenda-se o enchimento dacmara do manmetro com glicerina ouhalocarbono.

Para calibrao de manmetros podem serutilizadas colunas lquidas para baixas presses,

ou bombas de comparao ou balanas de pesomorto para altas presses.

A bomba de comparao consiste num sistemacilindro e pisto com um volante parapressurizar o leo no cilindro. Um manmetrode referncia de boa qualidade, calibrado econtrolado instalado em um dos lados dabomba.

O manmetro sob calibrao instalado naoutra extremidade. O movimento de rotao dovolante pressurizar o leo no interior dosistema, aplicando a mesma presso nos doismanmetros que podem ser suas leiturascomparadas.

A balana de peso morto consiste num sistemamuito semelhante, onde o manmetro dereferncia substitudo por um cilindro quecontm um pisto que suporta pesos dediferentes valores. Nesse caso, o volante sermovido de forma a pressurizar o sistema elevantar o peso at uma altura intermediria(esquema do desenho).

Como a rea do cilindro conhecida e os pesosso corretos e certificados, a presso ser dadapelo valor dos pesos dividido pelo valor da rea.

Tambm para sermos rigorosos necessitamoslevar em consideraes todas as influncias ouincertezas relativas acelerao da gravidade

local, a rea do cilindro e sua variao com atemperatura, o empuxo do ar em funo de sua

massa especfica, a incerteza dos valores dospesos que devem ser certificados e os critrios eprocedimentos adotados.

fig. 2.13 Bomba de comparao

mbolo

Cilindro

VolanteBarra roscada

Reservatriode leo

Manmetrosob teste

Pisto

Pesos

Fi . 2.12


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Folha de Dados para manmetros (tpica)

TAG PI-101 PI-102 PI-103

SERVIOPresso de Ar de Diluio

GeralPresso BFG Geral Presso GLP Geral

Linha NmeroClassificao da rea no classificada no classificada no classificada

Invlucro Nema 4 Nema 4 Nema 4

Material do CorpoConexes de Entrada 1/2NPT reta 1/2NPT reta 1/2NPT reta

Presso difer./manom. Manomtrica Manomtrica manomtricaTipo do sensor Bourdon Bourdon bourdon

Material do sensor Ao Inox Ao Inox Ao InoxRange 0-1000 mmca 0-2000 mmca 0-5 kgf/cm2Nmero de divises 50 40 50Dimetro do Mostrador 100 mm 100 mm 100 mm

Acessrios de fixao No no noDispositivo de Selagem No no no

Fluido Ar de Diluio Gs de Alto Forno GLPTemperatura 30oC 30oC 30oCPresso Nominal 500 mmca 900 mmca 150 kPa

Dimetro tubulao 8 8 1.1/2Peso Especfico 1,3 Kg/Nm3 1,3 Kg/Nm3 1,99 Kg/Nm3

Modelo/Fabricante:Willy, Aschroft, Wika ou similarObs.


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Pressostatos

Pressostatos so chaves acionadas por pressocujo objetivo fornecer um contato eltrico ao

sistema de controle que ser usado como alarmeou deciso pelo intertravamento e segurana.

O elemento sensor transforma a presso em ummovimento que aciona um contato eltrico. Oelemento sensor pode ser um bourdon, como osmanmetros, para altas presses, ou diafragmasou foles para baixas presses.

O contato eltrico pode ser um micro-switch ouuma ampola de mercrio, ou mesmo agulhas

deslocadas pelo elemento sensor.Os pressostatos podem ser usados para alarmesde alta presso, ou de baixa presso. Para osalarmes de alta presso utilizamoshabitualmente o contato normalmente fechado(fechado quando no h presso) e para os debaixa presso utilizamos o contato normalmenteaberto (aberto quando no h presso).

Esse procedimento permite que a condio defalha (alarme) ocorra sempre quando o contatose abre. A ruptura dos condutores eltricos, por

segurana, interpretada como falha.Os pressostatos podem ser construdos paradetectar presso absoluta, manomtrica oudiferencial. Os pressostatos diferenciais,naturalmente possuem duas entradas de presso,e a atuao do contato se d em funo dadiferena de presso entre as duas entradas.

O ponto de ajuste a presso que atua a chave.A faixa ajustvel a faixa de presso dentro daqual pode estar localizado o ponto de ajuste.

Na presso ascendente o ponto de atuao de

um pressostato diferente do ponto de rearmequando a presso descendente, ou seja, doponto em que o contato retorna condio

anterior. A diferena entre o ponto de atuao eo ponto de retorno chamada de faixa morta,banda morta ou histerese.

A calibrao ou ajuste de pressostatos se faz damesma maneira que a dos manmetros. Emgeral existem parafusos ou porcas a serem

utilizados para alterar o ponto de atuao.

Para especificar o pressostatos, de forma geralnecessitamos informar ao fabricante o fluido, apresso de trabalho, a presso mxima emsobrecarga, a histerese, a conexo com oprocesso (rosca), o contato eltrico (1 ou 2contatos SPDT), a conexo eltrica (1/2 ou3/4 NPT p.ex.), a capacidade do contato(tenso mxima e corrente mxima) e o tipo deinvlucro (uso geral, prova de tempo, provade exploso com Classe, grupo e diviso, prova dgua, proteo conforme IP, etc.).

A instalao dos pressostatos exige os mesmoscuidados dedicados aos manmetros.

Fig. 2.14

figura 2.15


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Folha de Dados para Pressostatos (tpica)

TAG PSL-103 PSL-104 PSH-106

SERVIOBaixa Presso GLP Geral Baixa Presso Ar de

Combusto GeralAlta Presso GLP para

piloto Geral

Linha NmeroClassificao da rea no classificada no classificada no classificada

Invlucro Nema 4 Nema 4 Nema 4Material do FlangeMaterial do CorpoConexes de Entrada 1/2NPT 1/2NPT 1/2NPTConexo Eltrica 1/2NPT 1/2NPT 1/2NPT

Presso difer./manom. manomtrica manomtrica ManomtricaTipo do sensor diafragma diafragma DiafragmaMaterial do sensor Inox Inox Inox

Range 0-5 kgf/cm2 2-20 kPa 2-20 kPaAtuao 1 kgf/cm2 300 mmca 1000 mmca

Retorno 1,20 kgf/cm2 350 mmca 1100 mmca

Contato 1 SPDT 1 SPDT 1 SPDTCapacidade do contato 250V 10A 250V 10A 250 V 10A

Acessrios de fixao No no NoDispositivo de Selagem No no No

Fluido GLP Ar de Combusto GLPTemperatura 30oC 30oC 30oCPresso Nominal 150 kPa 500 mmca 300 mmca

Dimetro tubulao 1 8 1/2Peso Especfico 1,99 kg/Nm2 1,3 Kg/Nm3 1,99 kg/Nm3

Modelo/Fabricante:Dresser, Aschroft, Krom Schroder ou similar

Obs.


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Transmissores de Presso

Transmissores de Presso so elementos quesentem a presso e geram um sinal padronizadoa ser transmitido aos sistemas de controle,

registro e indicao.

Em geral os transmissores de presso utilizamclulas capacitivas onde a presso altera acapacitncia de uma cpsula inserida entre duascmaras preenchidas de lquido de selagem.

Outro tipo de sensor o strain-gauge que umelemento mecnico que varia o valor de suaresistncia eltrica em funo da pressoexercida sobre sua rea.

Sensores piezoeltricos tambm so utilizados.

A sada desses sensores so tratadas eamplificadas por circuitos eletrnicos para geraro sinal padronizado.

Os transmissores de presso diferencialpossuem duas tomadas de processo e o seu sinal proporcional diferena das pressesaplicadas.

So muito usado em medio de vazo e nvel.

Tipos Capacitivos

A principal caracterstica dos sensorescapacitivos a completa eliminao dossistemas de alavancas na transferncia da

fora/deslocamento entre o processo e o sensor.

Este tipo de sensor resume-se na deformao,

diretamente pelo processo de uma dasarmaduras do capacitor. Tal deformao altera ovalor da capacitncia total que medida por umcircuito eletrnico.

Esta montagem, se por um lado, elimina osproblemas mecnicos das partes mveis, expea clula capacitiva s rudes condies doprocesso, principalmente a temperatura doprocesso. Este inconveniente pode ser superadoatravs de circuitos sensveis a temperaturamontados juntos ao sensor .

Outra caracterstica inerente a montagem, a

falta de linearidade entre a capacitncia e adistncia das armaduras devido deformaono linear, sendo necessrio portanto, uma

Fig. 2.16

Fi . 2.18

Fig. 2.17


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compensao (linearizao) cargo do circuitoeletrnico .

O sensor formado pelos seguintescomponentes :

Armaduras fixas metalizadas sobre um isolante

de vidro fundidoDieltrico formado pelo leo de enchimento (silicone ou fluorube )

Armadura mvel ( Diafragma sensor )

Uma diferena de presso entre as cmaras dealta (High) e de baixa (Low) produz uma forano diafragma isolador que transmitida pelolquido de enchimento .

A fora atinge a armadura flexvel (diafragmasensor) provocando sua deformao, alterandoportanto, o valor das capacitncias formadas

pelas armaduras fixas e a armadura mvel . Estaalterao medida pelo circuito eletrnico quegera um sinal proporcional variao de pressoaplicada cmara da cpsula de pressodiferencialcapacitiva .

Tipo Piezoeltrico

Os elementos piezoeltricos so cristais, como oquartzo, a turmalina e o titanato que acumulamcargas eltricas em certas reas da estruturacristalina, quando sofrem uma deformaofsica, por ao de uma presso. So elementospequenos e de construo robusta. Seu sinal deresposta linear com a variao de presso, e implementado como parte de um circuitooscilador em alta frequncia.

Especificao do Transmissor

Primeiramente devemos determinar a naturezada presso a ser transmitida: Presso absoluta,

presso manomtrica ou diferencial.

A faixa de operao do transmissor o segundo

passo: So disponveis ranges desde cerca de7 kPa at 40 MPa. A rangeabilidade (regio

dentro da qual ele pode ser calibrado) emgeral de 5 a 15 vezes enor que o range.

Por exemplo, um transmissor de 37 Kpa podeser calibrado num range de 2,5 at 37 kPa.Nesse caso o valor do range corresponde diferena entre o valor inferior e o valor

superior: podemos calibrar, no exemplo, 0 a 2,5kPa, 0 a 37 KPa, 10 a 25 kPa ou 2 a +2 kPa.

A natureza do sinal de sada uma informaoque depender do sistema de controle. Sodisponveis, em geral, 4-20 mA, 10-50 mA ou1-5V. A primeira (4-20 mA) a mais comum.

Uma capacidade de comunicao serial porprotocolo chamado hart normalmentedesejvel. Essa caracterstica permite que sejamusados configuradores, que so pequenoscomputadores de mo, que, quando conectadosao instrumento permite, atravs de umainterface amigvel, configurar os vriosparmetros do transmissor.

Esses parmetros so a faixa de trabalho, acalibrao (zero e span), a unidade de presso, alinearizao do sinal (extrator de raiz quadradaou outra), a forma da indicao local, etc.

Os materiais utilizados na construo dotransmissor, especialmente das partes molhadasdevem ser objeto de ateno em funo dofluido e sua agressividade.

Os flanges e os adaptadores so, comumente,

em ao carbono niquelado ou cadmiado. Podemser fornecidos opcionalmente em ao inox AISI316 ou em Hastelloy C (uma liga resistente corroso).

A vlvula de dreno/vent que permite abrir acmara para uma purga ou por algum outromotivo, fornecida em geral em Ao inox AISI316, podendo tambm ser solicitada emHastelloy C.

O diafragma um ponto crtico, pois alm deser sensvel mecanicamente permanece emcontato direto com o fluido. Para fluidos

convencionais (gua, ar, gases no corrosivos) utilizado o diafragma em ao inox 316. Pode sertambm fornecido em Hastelloy, Monel ouTntalo.

Os anis O so especificadospreferencialmente em Viton. Buna-N oufluorocarbono so outras opes.

O fluido de enchimento da clula , em geral, osilicone que deve ser incompressvel e de baixocoeficiente de dilatao com a temperatura.

A necessidade de alguns opcionais deve ser

analisada:

Fig. 2.19


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A placa de fixao (mounting brackets) quepermite a fixao do instrumento em painel ouem tubo de 2.

Parafusos adicionais, manifold e selos remotosso outros acessrios que podem ser necessrios instalao.

Instalao de Transmissores

Alguns cuidados devem ser tomados nainstalao dos transmissores, em funo,principalmente, do fluido cuja presso sermedida.

Gases

Em tubulaes de gs a principal preocupao com a presena de lquidos condensados quepodem preencher o tubo da tomada de presso

produzindo efeitos indesejveis na exatido damedio.

Para gases, preferencialmente, o transmissordeve ser instalado acima do ponto de medio,para que o lquido eventualmente no se

acumule na tomada. A tomada de presso deveestar na parte superior da tubulao.

Mas nem sempre possvel tal configurao:em tubulaes elevadas, ou mesmo quandodesejamos instalar o transmissor em um localafastado (devido temperatura ambiente por

exemplo). Nesses casos devemos caminhar como tubo de sinal evitando sempre curvas quesejam capazes de reter lquido e utilizar potes decondensao.

O pote de condensao um trecho de tubosoldado na forma de um pote selado que podeconter um volume maior de condensado earmazen-lo. Durante intervenes demanuteno preventiva deve ser drenado pelavlvula de bloqueio instalada na sua sada.

Outras vlvulas de bloqueio podem existir naentrada do transmissor para facilitar amanuteno ou retirada do instrumento.

Lquidos

A tomada de presso para lquidos, aocontrrio, deve ser instalada na parte inferior datubulao para que seja evitado o acmulo degases no tubo de sinal, que pode provocarinstabilidade da medio. O transmissor deveestar abaixo da tomada.

O tubo de sinal no deve fazer caminhostortuosos que permitam o acmulo de bolhas degs.

Da mesma forma, pode no ser possvel emtubulaes baixas (rente ao cho) ou instalaoem local afastado.

Nesses casos, inclusive em funo de facilidadede acesso, podemos instalar o transmissor acimada tubulao e utilizar potes de dreno ou respiropara retirar eventualmente o acmulo de gases

possvel.fig 2.21 -Instalao alternativa para gases

Pote de condensa o

fig 2.20 Instalao preferencial para gases


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O pote de dreno ou respiro idntico ao pote decondensao. A denominao apenas umaquesto de funo.

Vapor

A instalao em linha de vapor necessita decuidados especiais pois devemos evitar que ovapor atinja o transmissor devido suatemperatura.

Nesse caso, as tomadas devem serpreferencialmente laterais e o transmissor deveser instalado em um ponto abaixo da tubulao.Devem ser usados potes de selagem emdistncia suficiente para baixar a temperatura dolquido de selagem.

O lquido de selagem sempre a gua que sermantida pela condensao do vapor.

Essa configurao produz um indesejvel fator:a coluna de gua desde o nvel do pote at altura do transmissor produz uma pressohidrosttica que se soma presso do fluido.Mesmo que o vapor contido na tubulao estejaem presso nula (zero), o transmissor

enxergar uma presso diferente de zero,equivalente ao peso da coluna lquida.

necessrio ajustar o transmissor para um valorde zero elevado. Para as presses convencionaisde vapor esse valor pode ser desprezvel.Entretanto, uma coluna de 5 metros de guaproduz uma presso falsa de cerca de 0,5kgf/cm2. um bom procedimento zerar otransmissor na condio de pote de selagemcheio.

Na instalao ou partida da planta, oinstrumentista deve fechar a vlvula de

bloqueio, retirar o tampo no topo do pote deselagem, preencher todo o tubo de sinal comgua at o nvel da tomada ou at o limite.Durante esse processo, utilizando-se da vlvulade dreno existente no transmissor, escoaralguma quantidade de gua por ele com objetivode extrair bolhas de ar.

Em seguida completar o nvel de gua, fechar obujo, em geral roscado, e s a ento, abrir avlvula de bloqueio da tomada de processo.

Durante a operao normal, e mesmo em

paradas curtas da linha, no h necessidade deverificar o nvel de gua: o prprio vapor datubulao ser condensado formando a colunade selagem.

Vlvulas de bloqueio ou alvio junto ao

transmissor no so aconselhveis, pois aoperao incorreta pode fazer com que o vaporexpulse toda a gua do sistema, colocando em

fig. 2.24 Instalao preferencial para vapor

Pote de selagem

Nvel dagua

Fi 2.25 Instala o alternativa ara va or

Pote de selagem

Nvel dagua

fig. 2.23 Instalao alternativa para lquidos

Pote de res iro


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risco a integridade do instrumento. Se forretirado para manuteno, o procedimento deencher o sistema de selagem precisa serrepetido.

Uma coluna de pelo menos 2,5 metros de guade selagem recomendada para garantir a

reduo da temperatura no instrumento.

Em todos os casos de instalao detransmissores, o fcil e seguro acesso aosinstrumentos, vlvulas e potes deve serprivilegiado.


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Folha de Dados de Transmissores de presso (tpica)

Tag: PT-1011 Sada: 4-20 mAServio: Presso de GLP Flanges e adaptadores: ao carbonoLocal: Linha de gs Diafragma de isolao: AISI 316Fabricanter: Rosemount or similar Acessrio de montagem: plano p/tubo 2Modelo: 1151GP 6S 52 B3 W2 Invlucro: AISI 316Range: 0-0,46..6,89 bar Manifold 3 vias : noCalibrao: 0 to 4 bar Conexes de processo: flange 1/2 NPTOutras Caractersticas:Conexes eltricas:1/2 NPTAnel O:VitonPresso esttica mxima: 1500 psiComunicao: HartProteo: prova de exploso Cl.I Gr.D Div.2

VER.POR APROV. DATA: REV.

FOLHA DE DADOS

TRANSMISSORES DE PRESSO

DOC. N.

REV.


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3. TemperaturaA temperatura a medida da energia na formade calor existente nos materiais. a varivel,certamente, mais intimamente ligada energia.

As unidades utilizadas para a medida de

temperatura so o grau Celsius, o grauFarenheith e o Kelvin (K).

Celsius atribuiu o valor de zero grau para oponto de congelamento da gua, e 100 grauspara o ponto de ebulio da gua ( pressoatmosfrica padro).

Kelvin determinou a partir de equaes datermodinmica o valor de zero grau absoluto

como sendo ausncia total de calor (-273,15o

C)e tornou a escala coerente com a quantidade deenergia necessria para passar de umatemperatura a outra, tomando como base adiviso da unidade de Celsius.

Farenheit atribuiu 32 graus para a temperaturado ponto de fuso do gelo e 100 graus para atemperatura do corpo humano.

recomendada a utilizao do Celsius e doKelvin. A escala Farenheit no recomendada.

A equivalncia entre essas unidades est

apresentada no quadro.

15,273= KC

( )329

5= FC

15,273+= CK

( )67,4599

5+= FK

325

9+= CF

67,4595

9= KF


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Termmetros

Os termmetros so instrumentos dedicados medio e indicao da temperatura.

O tipo mais comum o termmetro demercrio. Esse termmetro possui um bulbo,que o sensor, ligado a um tubo capilartransparente colocado sobre uma escalagraduada.

A dilatao provoca o aumento do volume dolquido que ocupa o espao dentro do tubocapilar.

Esse tipo de termmetroapresenta muito boa exatido,porm a sua fragilidade

restringe seu usoprincipalmente aos laboratriose oficinas.

O termmetro bimetlico uminstrumento mais adequado snossas condies de processo.Baseia-se na unio rgida dedois metais de diferentescoeficientes de dilatao, que,quando submetida ao calor,deforma-se produzindo ummovimento mecnico capaz deacionar um ponteiro ou umcontato eltrico.

O termmetro bimetlico helicoidal consiste emexecutar uma mola desse material, que, pelaconstruo mecnica tende a produzir ummovimento de toro que transmitido atravsde um fio at o eixo de um ponteiro que semove sobre uma escala graduada circular.

Fi . 3.1

Fig. 3.2

Fig. 3.3


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Termopares

Para transmitir as informaes de processo atos sistemas de controle ou superviso muito

comum o uso de termopares.O termopar constitudo por dois condutores denatureza termo-eltrica diferente que so unidosna sua extremidade, onde se situa o ponto desensoramento.

A extremidade unida dos condutores chamadade junta quente, e a outra extremidade doscondutores, ligada ao instrumento receptor(indicador, controlador, registrador ou carto deentrada do PLC) chamada junta fria ou juntade referncia.

Quando a juno dos dois metais entra emcontato com o calor produzida uma diferenade potencial de alguns milivolts, cuja magnitude proporcional diferena de temperatura entre

a junta quente e a junta fria.

Se conectarmos um milivoltmetro extremidade dos condutores podemos mediressa tenso. Entretanto, se o termopar e omilivoltmetro estiverem na mesma temperatura(ambiente) ser medido sempre zero.

Por esse motivo o instrumento que recebe osinal de um termopar deve ter prximo aos seus

bornes um sensor local de temperaturaambiente, e, ao sinal de tenso proveniente dotermopar deve ser somada a tenso(milivoltagem) correspondente temperaturaambiente daquele termopar.

Esse processo chama-se compensao da junta

fria ou compensao da temperaturaambiente e se deve ao fato de que a tensogerada proporcional diferena detemperatura entre as juntas, e no temperaturado processo.

Os tipos mais comuns de termopares so:

Tipo J: Ferro/Constant

Tipo K: Cromel/Alumel

Tipo T: Cobre/Constant

Tipo E: Nquel-Cromo/Cobre-Nquel

Tipo S: Platina-Rdio10%/Platina

Tipo R: Platina-Rdio13%/Platina

Tipo B: Platina-Rdio30%/Platina-Rdio6%

As tabelas de tenso versus temperatura dosdiversos termopares apresentadas a seguirreferem-se temperatura de junta fria de 0oC.

Ao se medir a tenso nos terminais do termoparpara avaliar a temperatura, consultando a tabela, necessrio acrescentar ao nmero encontrado

o valor da temperatura ambiente.

Para conectarmos os termopares aosinstrumentos receptores ou a transmissoresdevemos utilizar cabos especiais. Isso se deveao fato de que cada conexo em que muda-se anatureza do condutor formado um termopar.Nesse contexto, diferentes temperaturasambiente ao longo do encaminhamento do cabo

representariam erros de medio.

Tipo + - Temperatura Obs.

T Cobre Constant -184 a 370oCOxidao do cobre acima de

310oC

J Ferro Constant 0 a 760oCOxidao do ferro acima de

760oC. Acima de 480oCutilizar tubo de proteo

E Nquel-Cromo Cobre-Nquel 0 a 870oCBaixa estabilidade em

atmosfera redutora

K Cromel Alumel 0 a 1200oCVulnervel em atmosfera

sulfurosa como SO2e H2S

S Platina-Rdio 10% Platina 0 a 1600oCPara altas temperaturas e

chama presente usarproteo em alumina

R Platina-Rdio 13% Platina 0-1600oCPara altas temperaturas e

chama presente usarproteo em alumina

B Platina-Rdio 30% Platina-Rdio 6% 870 a 1795oCUtilizar isoladores e proteo

em alumina

Junta fria ou de refernciaJunta quente

Fig. 3.4


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Devemos utilizar os cabos do mesmo materialdo termopar, nesse caso chamamos de cabo deextenso.

Por outro lado, caso no seja possvel por umaquesto econmica, poderemos utilizar materialdiferente do termopar, porm de caractersticas

termo-eltricas semelhantes. Esses so os cabosde compensao.

So usados principalmente para termopares tipoR, S e B cujo material original contm Platina,material suficientemente caro para inviabilizaros cabos de extenso.

Fio ou cabo de extenso

Termopar Material dos condutores Faixa de Limite de erro (oC)

Tipo Positivo Negativo Utilizao Padro Especial

T TX Cobre Constantan 0-60 a 100oC 1,0oC 0,5oC

J JX Ferro Constantan 0 a 200oC 2,2oC 1,1oC

E EX Cromel Constantan 0 a 200oC 1,7oC

K KX Cromel Alumel 0 a 200oC 2,2oC

Fio ou cabo de compensao

Termopar Material dos condutores Faixa de Limite de erro (oC)

Tipo Positivo Negativo utilizao Padro Especial

S SX Cobre Cobre-Nquel 0 a 200oC 5 oC

R RX Cobre Cobre-Nquel 0 a 200o

C 5 oC

B BX Cobre Cobre 0 a 100oC 3,7oC

Fig. 3.5

Fi . 3.6


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Temperatura Tipo J Tipo K Tipo S Tipo R Tipo T Tipo B Tipo E-270 -6,258 -9,835-260 -6,232 -9,797-250 -6,181 -9,718

-240 -6,105 -9,604-230 -6,007 -9,455-220 -5,889 -9,274-210 -5,753 -9,063-200 -7,890 -5,891 -5,603 -8,825-190 -7,659 -5,730 -5,439 -8,561-180 -7,402 -5,550 -5,261 -8,273-170 -7,122 -5,354 -5,069 -7,963-160 -6,821 -5,141 -4,865 -7,632-150 -6,499 -4,912 -4,648 -7,279-140 -6,159 -4,669 -4,419 -6,907-130 -5,801 -4,410 -4,177 -6,516-120 -5,426 -4,138 -3,923 -6,107-110 -5,036 -3,852 -3,656 -5,681-100 -4,632 -3,553 -3,378 -5,237

-90 -4,215 -3,242 -3,089 -4,777-80 -3,785 -2,920 -2,788 -4,302-70 -3,344 -2,586 -2,475 -3,811-60 -2,892 -2,243 -2,152 -3,306-50 -2,431 -1,889 -1,819 -2,787-40 -1,960 -1,527 -1,475 -2,255-30 -1,481 -1,156 -1,121 -1,709-20 -0,995 -0,777 -0,757 -1,152-10 -0,501 -0,392 -0,383 -0,5820 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000

10 0,507 0,397 0,055 0,054 0,391 -0,002 0,59120 1,019 0,798 0,113 0,111 0,789 -0,003 1,19230 1,536 1,203 0,173 0,171 1,196 -0,002 1,80140 2,058 1,611 0,235 0,232 1,611 0,000 2,42050 2,585 2,022 0,299 0,296 2,035 0,002 3,04860 3,115 2,436 0,365 0,363 2,467 0,006 3,68570 3,649 2,850 0,432 0,431 2,908 0,011 4,33080 4,186 3,266 0,502 0,501 3,357 0,017 4,98590 4,725 3,681 0,573 0,573 3,813 0,025 5,648

100 5,268 4,095 0,645 0,647 4,277 0,033 6,319110 5,812 4,508 0,719 0,723 4,749 0,043 6,998120 6,359 4,919 0,795 0,800 5,227 0,053 7,685130 6,907 5,327 0,872 0,879 5,712 0,065 8,379140 7,457 5,730 0,950 0,959 6,204 0,078 9,081150 8,008 6,137 1,029 1,041 6,702 0,092 9,789160 8,560 6,539 1,109 1,124 7,207 0,107 10,503170 9,113 6,939 1,190 1,208 7,718 0,123 11,224180 9,667 7,338 1,273 1,294 8,235 0,140 11,951190 10,222 7,737 1,356 1,380 8,757 0,159 12,684200 10,777 8,137 1,440 1,468 9,286 0,178 13,421210 11,332 8,537 1,525 1,557 9,820 0,199 14,164220 11,887 8,938 1,641 1,647 10,360 0,220 14,912230 12,442 9,341 1,698 1,738 10,905 0,243 15,664240 12,998 9,745 1,785 1,830 11,456 0,266 16,420250 13,553 10,151 1,873 1,923 12,011 0,291 17,181260 14,108 10,560 1,962 2,017 12,572 0,317 17,945270 14,663 10,969 2,051 2,111 13,137 0,344 18,713280 15,217 11,381 2,141 2,207 13,707 0,372 19,484290 15,771 11,793 2,232 2,303 14,281 0,401 20,259


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Temperatura Tipo J Tipo K Tipo S Tipo R Tipo T Tipo B Tipo E300 16,325 12,207 2,323 2,400 14,860 0,431 21,036310 16,879 12,623 2,414 2,498 15,443 0,462 21,817320 17,432 13,039 2,506 2,596 16,030 0,494 22,600330 17,984 13,456 2,599 2,695 16,621 0,527 23,386340 18,537 13,874 2,692 2,795 17,217 0,561 24,174350 19,089 14,292 2,786 2,896 17,816 0,596 24,964

360 19,640 14,712 2,880 2,997 18,420 0,632 25,757370 20,192 15,132 2,974 3,099 19,027 0,669 26,552380 20,743 15,552 3,069 3,201 19,638 0,707 27,348390 21,295 15,974 3,164 3,304 20,252 0,746 28,146400 21,846 16,395 3,260 3,407 0,786 28,946410 22,397 16,818 3,356 3,511 0,827 29,747420 22,949 17,241 3,452 3,616 0,870 30,550430 23,501 17,664 3,549 3,721 0,913 31,354440 24,054 18,088 3,645 3,826 0,957 32,159450 24,607 18,513 3,743 3,933 1,002 32,965460 25,161 18,938 3,840 4,039 1,048 33,772470 25,716 19,363 3,938 4,146 1,095 34,579480 26,272 19,788 4,036 4,254 1,143 35,387490 26,829 20,214 4,135 4,362 1,192 36,196500 27,388 20,640 4,234 4,471 1,241 37,005

510 27,949 21,066 4,333 4,580 1,292 37,815520 28,511 21,493 4,432 4,689 1,344 38,624530 29,075 21,919 4,532 4,799 1,397 39,434540 29,642 22,346 4,632 4,910 1,450 40,243550 30,210 22,772 4,732 5,021 1,505 41,053560 30,782 23,198 4,832 5,132 1,560 41,862570 31,356 23,624 4,933 5,244 1,617 42,671580 31,933 24,050 5,034 5,356 1,674 43,479590 32,513 24,476 5,136 5,469 1,732 44,286600 33,096 24,902 5,237 5,582 1,791 45,093610 33,683 25,327 5,339 5,696 1,851 45,900620 34,273 25,751 5,442 5,810 1,912 46,705630 34,867 26,176 5,544 5,925 1,974 47,509640 35,464 26,599 5,648 6,040 2,036 48,313650 36,066 27,022 5,751 6,155 2,100 49,116

660 36,671 27,445 5,855 6,272 2,164 49,917670 37,280 27,867 5,960 6,388 2,230 50,718680 37,893 28,288 6,064 6,505 2,296 51,517690 38,510 28,709 6,169 6,623 2,363 52,315700 39,130 29,128 6,274 6,741 2,430 53,112710 39,754 29,547 6,380 6,860 2,499 53,908720 40,382 29,965 6,486 6,979 2,569 54,703730 41,013 30,383 6,592 7,098 2,639 55,497740 41,647 30,799 6,699 7,218 2,710 56,289750 42,283 31,214 6,805 7,339 2,782 57,080760 42,922 31,629 6,913 7,460 2,855 57,870770 43,563 32,042 7,020 7,582 2,928 58,659780 44,207 32,455 7,128 7,703 3,003 59,446790 44,852 32,866 7,236 7,829 3,078 60,232


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Temperatura Tipo J Tipo K Tipo S Tipo R Tipo T Tipo B Tipo E800 45,498 33,277 7,345 7,949 3,154 61,017810 46,144 33,686 7,454 8,072 3,231 61,801820 46,790 34,095 7,563 8,196 3,308 62,583830 47,434 34,502 7,672 8,320 3,387 63,364840 48,076 34,909 7,782 8,445 3,466 64,144

850 48,716 35,314 7,892 8,570 3,546 64,922860 49,354 35,718 8,003 8,696 3,626 65,698870 49,989 36,121 8,114 8,822 3,708 66,473880 50,621 36,524 8,225 8,949 3,790 67,246890 51,249 36,925 8,336 9,076 3,873 68,017900 51,875 37,325 8,448 9,203 3,957 68,787910 52,496 37,724 8,560 9,331 4,041 69,554920 53,115 38,122 8,673 9,460 4,126 70,319930 53,729 38,519 8,786 9,589 4,212 71,082940 54,341 38,915 8,899 9,718 4,298 71,844950 54,948 39,310 9,012 9,848 4,386 72,603960 55,553 39,703 9,126 9,978 4,474 73,360970 56,155 40,096 9,240 10,109 4,562 74,115980 56,753 40,488 9,355 10,240 4,652 74,869990 57,349 40,879 9,470 10,371 4,742 75,621

1000 41,269 9,585 10,503 4,833 76,3731010 41,657 9,700 10,636 4,9241020 42,045 9,816 10,768 5,0161030 42,432 9,932 10,902 5,1091040 42,817 10,048 11,035 5,2021050 43,202 10,165 11,170 5,2971060 43,585 10,282 11,304 5,3911070 43,968 10,400 11,439 5,4871080 44,349 10,517 11,574 5,5831090 44,729 10,635 11,710 5,6801100 45,108 10,754 11,846 5,7771110 45,486 10,872 11,983 5,8751120 45,863 10,991 12,119 5,9731130 46,238 11,110 12,257 6,0731140 46,612 11,229 12,394 6,172

1150 46,985 11,348 12,532 6,2731160 47,356 11,467 12,669 6,3741170 47,726 11,587 12,808 6,4751180 48,095 11,707 12,946 6,5771190 48,462 11,827 13,085 6,6801200 48,828 11,947 13,224 6,7831210 49,192 12,067 13,363 6,8871220 49,555 12,188 13,502 6,9911230 49,916 12,308 13,642 7,0961240 50,276 12,429 13,782 7,2021250 50,633 12,550 13,922 7,3081260 50,990 12,671 14,062 7,4141270 51,344 12,792 14,202 7,5211280 51,697 12,913 14,343 7,6281290 52,049 13,034 14,483 7,736


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Temperatura Tipo J Tipo K Tipo S Tipo R Tipo T Tipo B Tipo E1300 52,398 13,155 14,624 7,8451310 52,747 13,276 14,756 7,9531320 53,093 13,397 14,906 8,0631330 53,439 13,519 15,047 8,1721340 53,782 13,640 15,188 8,283

1350 54,125 13,761 15,329 8,3931360 54,466 13,883 15,470 8,5041370 54,807 14,004 15,611 8,6161380 14,125 15,752 8,7271390 14,247 15,893 8,8391400 14,368 16,035 8,9521410 14,489 16,176 9,0651420 14,610 16,317 9,1781430 14,731 16,458 9,2911440 14,852 16,599 9,4051450 14,973 16,741 9,5101460 15,094 16,882 9,6341470 15,215 17,022 9,7481480 15,336 17,163 9,8631490 15,456 17,304 9,979

1500 15,576 17,445 10,0941510 15,697 17,585 10,2101520 15,817 17,726 10,3251530 15,937 17,866 10,4411540 16,057 18,006 10,5581550 16,176 18,146 10,6741560 16,296 18,286 10,7901570 16,415 18,425 10,9071580 16,534 18,564 11,0241590 16,653 18,703 11,1411600 16,771 18,842 11,2571610 16,890 11,3741620 17,008 11,4911630 17,125 11,6081640 17,243 11,725

1650 17,360 11,8421660 17,477 11,9591670 17,594 12,0761680 17,711 12,1931690 17,826 12,3101700 17,942 12,4261710 18,056 12,5431720 18,170 12,6591730 18,282 12,7761740 18,394 12,8921750 18,504 13,0081760 18,612 13,1241770 13,2391780 13,3541790 13,470

1800 13,585


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Termo-Resistncias

Outro sensor de temperatura utilizado naindstria a termo-resistncia. constituda de

um bulbo de resistncia de platina cujo valor deresistncia varia em funo da temperatura.

Sua principal vantagem a exatido damedio, a linearidade e aplicao emtemperatura baixas.

Sua montagem e instalao semelhante dotermopar.

A topologia de ligao pode ser a dois, trs ouquatro fios.

A utilizao dos fios suplementares permitem

ao instrumento receptor cancelar o efeito daresistncia dos cabos. Se utilizados s dois fios,devemos limitar a distncia de transmisso desinal a cerca de 3 a 5 metros.

A forma construtiva das termo-resistncias edos termopares bastante semelhante. Emambos os casos pode ser conveniente autilizao de poos metlicos para proteger oelemento sensor contra a agressividade do

fluido ou mesmo para facilitar a sua retiradapara manuteno sem expor o processo.

PT-100oC oC oC

-200 18.49 0 100.00 320 219.12

-190 22.80 10 103.90 330 222.65-180 27.08 20 107.79 340 226.17-170 31.32 30 111.67 350 229.67-160 35.53 40 115.54 360 233.17-150 39.71 50 119.40 370 236.65-140 43.87 60 123.24 380 240.13-130 48.00 70 127.07 390 243.59-120 52.11 80 130.89 400 247.04-110 56.19 90 134.70 410 250.48-100 60.25 100 138.50 420 253.90-90 64.30 110 142.29 430 257.32-80 68.33 120 146.06 440 260.72-70 72.33 130 149.82 450 264.11-60 76.33 140 153.58 460 267.49-50 80.31 150 157.31 470 270.86-40 84.27 160 161.04 480 274.22-30 88.22 170 164.76 490 277.56-20 92.16 180 168.46 500 280.90-10 96.09 190 172.16 510 284.22

200 175.84 520 287.53210 179.51 530 290.83220 183.17 540 294.11230 186.82 550 297.39240 190.45 560 300.65250 194.07 570 303.91260 197.69 580 307.15270 201.29 590 310.38280 204.88 600 313.59290 208.45 610 316.80300 212.02 620 319.99300 212.02 630 323.18

310 215.57 640 326.35

Topologia a 3 fios Topologia a 4 fios

Fi . 3.7

Termo-Resistncia

Res. do cabo

Res. do cabo

Res. do cabo

Fig. 3.8

Fig. 3.9

Termo-resistncia


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4. NvelO nvel a medio indireta do volume ouquantidade de material lquido (eventualmenteslido) contido em um reservatrio ou vaso

qualquer.A medida do nvel a do comprimento linear, epode, s vezes, ser convertido em volume deforma direta em casos de reservatriosregulares, ou linearizado para outros casos.

Os medidores de nvel mais simples so osvisores de nvel que apresentam umavisualizao do seu valor para uso local.

Os visores mais comuns so:

Bia ou flutuador, onde uma bia traciona umcabo com um contrapeso que se move sobre

uma rgua graduada externa.

Tipo vasos comunicantes, onde um tubotransparente conectado base do reservatrio seeleva ao longo de sua altura permitindovisualizar a posio da superfcie do lquido.

O inconveniente pode ser impurezas no lquido,que ao longo do tempo podem escurecer o visortransparente. Por outro lado a construo do

elemento transparente pode ser problema emaltas presses.

Existem alguimas variaes nesse tipo de visor

de nvel objetivando superar esses problemas.Mas para os sistemas de controle avanados atelemetria se torna necessria. A forma maiscomum consiste em transmissores de pressohidrosttiva.

Em um tanque despressurizado um transmissorde presso manomtrica instalado na sua baseenvia informao direta do valor do nvel, desdeque a massa especfica do lquido seja constantee conhecida:

ghP =

Em tanques pressurizados contendo lquidono sujeito condensao, podemos, damesma forma, utilizar um transmissor depresso diferencial, cuja tomada de baixapresso estar se comunicando com o topo doreservatrio. Nesse caso necessrio cuidarpara que no haja lquido nessa tomada debaixa presso, o que introduziria uma colunade lquido e consequente erro do sinal.

No caso de tanques contendo fase lquida evapor (tanques de condensado ou tubulo decaldeiras) a existncia de condensado torna-seinevitvel. o caso de utilizarmos o pote de

selagem e gua como lquido selante paraproteger o transmissor.

Nesse caso, como a tomada de alta pressonecessita estar ligada base do reservatrio(para que o sinal cresa com o aumento donvel) e a tomada de baixa presso est comuma coluna de gua permanente teremos umapresso maior no lado de baixa presso.

Quando o nvel mnimo teremos uma pressodiferencial negativa; quando mximo, elaestar prxima de zero: A calibrao dotransmissor deve observar a supresso do zero.

Ser calibrado ento de um valor negativo azero (por exemplo: -1500 a 0 mmca,correspondente a 4-20 mA respectivamente).

Bia

Rguagraduada

Zero

Mximo

Fig. 4.1

Reservatrio nopressurizado Reservatriopressurizado

Fig. 4.2

Nvel da guade sela em

Tomada debaixa resso

Tomada de altaresso

vapor

gua

Fig. 4.3


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Uma variao do medidor de nvel por pressohidrosttica quando o transmissor no deveentrar em contato com o lquido (agressivo) otipo borbulhamento.

Consiste em introduzir um tubo de materialadequado no lquido, e, atravs de uma pequena

vazo de ar ou nitrognio, expulsar o lquido dointerior do tubo. A presso no interior do tubo aquela necessria para sustentar a coluna lquidae, portanto, proporcional ao nvel.

Uma pequena vlvula agulha permite ajustar avazo de ar.

Nessa instalao, devemos ajustar a vazo para

um valor mnimo suficiente para gerar algumasbolhas por unidade de tempo, uma ou duas porsegundo.

Um regulador de presso de ar ou nitrogniodeve ser regulada montante da restrio, comum valor muito superior ao necessrio paravencer o nvel mximo: de duas a dez vezes; emcaso de tanques muito elevados, pode ser atdispensvel a reguladora.

A instalao deve ser estanque (semvazamentos). fcil testar a estanqueidadeapenas fechando a entrada de ar completamente

e observando durante algum tempo se aindicao de nvel cai. No deve cairsignificativamente.

pouco provvel que o tubo medidor venha aser obstrudo, posto que h uma constante vazode ar pelo tubo e, caso venha a ser obstrudo, apresso no seu interior ir tender para a pressomxima disponvel na reguladora de presso.Da a importncia de uma boa presso de ar nafonte.

Em caso de suspeita de obstruo podemos abrirtemporariamente a vazo de ar provocando umturbilho que denunciar a sua desobstruo.

Outros tipos de transmissores de nvel sodisponveis no mercado.

O Transmissor de nvel por sonda capacitivautiliza-se de uma haste longa introduzida nolquido, que na verdade constitui-se numcapacitor com sua armadura interna e externaisoladas. A capacitncia do sistema servarivel em funo do lquido que o envolve jque a constante dieltrica do lquido alterar omeio.

Um circuito eletrnico em alta frequncia capaz de detectar a alterao da capacitncia econvert-la em sinal de corrente 4-20 mA.

Esse tipo de medidor apresenta o inconveniente

de estar sujeito variao da constantedieltrica do meio e necessitar de calibrao embancada.

Outra tecnologia para medio de nvel o usode ultra-som ou radar. Um emissor/receptor deondas sonoras ou eletromagnticas avalia otempo de trnsito do sinal enviado e refletidopela superfcie e gera a informao de nvel.

Esse tipo de transmissor muito sensvel irregularidades da superfcie (ondas, mater

instrumentação e controle.pdf

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