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  1. 1. INSTRUMENTAO E CONTROLE GUIA BSICO 2008
  2. 2. I59 Instrumentao e controle: guia bsico / Eletrobrs [et al.]. Braslia : IEL/NC, 2008. 218 p. : il. ISBN 978-85-87257-36-9 1. Instrumentao industrial 2. Sistemas de controle I. Eletrobrs II. CNI Confederao Nacional da Indstria III. IEL Ncleo Central IV. Ttulo. CDU: 621.51 2008. CNI Confederao Nacional da Indstria IEL Ncleo Central ELETROBRS Centrais Eltricas Brasileiras S.A. Qualquer parte desta obra poder ser reproduzida, desde que citada a fonte. INSTITUTO EUVALDO LODI IEL/Ncleo Central Setor Bancrio Norte, Quadra 1, Bloco B Edifcio CNC 70041-902 Braslia DF Tel 61 3317-9080 Fax 61 3317-9360 www.iel.org.br CNI Confederao Nacional da Indstria Setor Bancrio Norte, Quadra 1, Bloco C Edifcio Roberto Simonsen 70040-903 Braslia DF Tel 61 3317- 9001 Fax 61 3317- 9994 www.cni.org.br Servio de Atendimento ao Cliente SAC Tels 61 3317-9989 / 61 3317-9992 sac@cni.org.br ELETROBRS Centrais Eltricas Brasileiras S.A. Av. Presidente Vargas, 409, 13 andar, Centro 20071-003 Rio de Janeiro RJ Caixa Postal 1639 Tel 21 25145151 www.eletrobras.com eletrobr@eletrobras.com PROCEL Programa Nacional de Conservao de Energia Eltrica Av. Rio Branco, 53, 14 , 15, 19 e 20 andares Centro, 20090-004 Rio de Janeiro RJ www.eletrobras.com/procel procel@eletrobras.com Ligao Gratuita 0800 560 506 PROCEL INDSTRIA Eficincia Energtica Industrial Av. Rio Branco, 53, 15 andar, Centro 20090-004 Rio de Janeiro RJ Fax 21 2514-5767 www.eletrobras.com/procel procel@eletrobras.com Ligao Gratuita 0800 560 506
  3. 3. Equipe Tcnica ELETROBRS / PROCEL Equipe PROCEL INDSTRIA Vanda Alves dos Santos Brulio Romano Motta Carlos Aparecido Ferreira Humberto Luiz de Oliveira Roberto Piffer Marlia Ribeiro Spera Reviso Grfica Kelli Mondaini CONFEDERAO NACIONAL DA INDUSTRIA CNI DIRETORIA EXECUTIVA DIREX Diretor Jos Augusto Coelho Fernandes Diretor de Operaes Rafael Esmeraldo Lucchessi Ramacciotti Diretor de Relaes Institucionais Marco Antonio Reis Guarita Unidade de Competitividade Industrial COMPI Gerente-Executivo Maurcio Otvio Mendona Jorge Gerente de Infra-Estrutura Wagner Ferreira Cardoso Coordenao Tcnica Rodrigo Sarmento Garcia SUPERINTENDNCIA DE SERVIOS COMPARTILHADOS SSC rea Compartilhada de Informao e Documentao ACIND Normalizao Gabriela Leito INSTITUTO EUVALDO LODI IEL / NCLEO CENTRAL Gerente-Executivo de Operaes Jlio Cezar de Andrade Miranda Gerente de Desenvolvimento Empresarial GDE Diana de Mello Jungmann Coordenao Tcnica Patrcia Barreto Jacobs Gerente de Relaes com o Mercado GRM Oto Morato lvares Responsvel Tcnico Ana Amlia Ribeiro Barbosa SENAI / DN Gerente-Executivo da Unidade de Educao Profissional UNIEP Alberto Borges de Arajo Apoio Tcnico Diana Freitas Silva Nri Gerente-Executiva da Unidade de Relaes com o Mercado UNIREM Mnica Crtes de Domnico SENAI / MG Conteudista Edson Pires da Silva Pedagoga Xnia Ferreira da Silva Coordenao do projeto pelo SENAI / MG Cristiano Ribeiro Ferreira Jcome Superviso Pedaggica Regina Averbug Editorao Eletrnica Link Design Reviso Gramatical Marluce Moreira Salgado CONFEDERAO NACIONAL DA INDSTRIA CNI Presidente Armando de Queiroz Monteiro Neto INSTITUTO EUVALDO LODI IEL / NCLEO CENTRAL Presidente do Conselho Superior Armando de Queiroz Monteiro Neto Diretor-Geral Paulo Afonso Ferreira Superintendente Carlos Roberto Rocha Cavalcante ELETROBRS / PROCEL Presidncia Jos Antnio Muniz Lopes Diretoria de Tecnologia Ubirajara Rocha Meira Departamento de Desenvolvimento de Eficincia Energtica Fernando Pinto Dias Perrone Diviso de Tecnologia Vanda Alves dos Santos
  4. 4. SUMRIO Apresentao Captulo 1 Introduo instrumentao industrial 15 Conceito de instrumentao 17 Conceito de processo 17 Conceito de varivel de processo 18 Principais objetivos ao medir ou controlar as variveis de pro- cesso 19 Malhas de controle 19 Controle em malha aberta 19 Controle em malha fechada 20 Captulo 2 Conceitos bsicos 27 Classes de instrumentos 28 Instrumento de medio indicador 28 Instrumento de medio registrador 29 Transmissor 30 Transdutor 31 Controlador 31 Elemento final de controle 32 Identificao de instrumentos 33 Instrumentos analgicos x digitais 38 Captulo 3 Terminologias 45 Range 46 Span 46 Zero do instrumento 47 Exatido de um instrumento de medio 47 Repetibilidade 48 Classe de exatido 50 Sensibilidade 51 Resoluo 51 Tipos especficos de erros de medio 52 Erros estticos 52 Linearidade e no-linearidade 53
  5. 5. Histerese 53 Zona mortas 54 Erros dinmicos 55 Resposta dinmica 55 Degrau e rampa 55 Tempo morto 56 Constante de tempo 56 Tempo de subida 57 Laboratrio de Metrologia 58 Padres de calibraos 60 Recomendaes referentes calibrao 61 Captulo 4 Presso 67 Conceito de presso 69 Tipos de medidores e transmissores de presso 70 Medio da presso 71 Presso e a vazo 72 Principais medidores de presso 72 Manmetros 73 Pressostato 79 Instrumentos transmissores de presso 80 Tipos de transmissores de presso 80 Captulo 5 Vazo 89 Conceito de vazo 90 Tipos de medidores de vazo 91 Principais medidores de vazo 92 Medidores indiretos 93 Medidores diretos 99 Medidores especiais 102 Transmissor de vazo por presso diferencial 106 Extrator de raiz quadrada 106 Integrador de vazo 107 Quadro comparativo da utilizao dos medidores de vazo 107 Captulo 6 Temperatura 113 Conceito de temperatura 114 Tipos de medidores de temperatura 116 Principais medidores de temperatura 117 Termmetro de dilatao de lquido 117
  6. 6. Termmetro dilatao de slido (bimetlico) 119 Termorresistncia 120 Termopar 123 Pirmetros 128 Escolha do medidor de temperatura 131 Captulo 7 Nvel 137 Conceito de nvel 138 Classificao e tipo de medidores de nvel 139 Tipos de medidores de nvel 140 Medidores de nvel por medio direta 140 Medidores de nvel por medio indireta 145 Medio de nvel de slidos 154 Instrumentos para alarme e intertravamento 154 Chaves de nvel 154 Escolha do tipo de medidor de nvel 155 Captulo 8 Elementos finais de controle 161 Conceito de elementos finais de controle 162 Vlvulas de controle 163 Partes principais de uma vlvula de controle 164 Inversores de freqncia 166 Aplicaes no controle de bomba 167 Captulo 9 Estratgias de controle de processos 173 Controle em malha fechada 174 Princpio 174 Efeitos das aes PID em uma malha fechada 176 Ao proporcional 176 Ao integral 179 Ao derivativa 180 Controle feed-forward 181 Controle feed-forward 181 Associao da malha aberta com a malha fechada 182 Estudo do rel somador 183 Exemplo de controle feed-forward 185 Controle split-range 186
  7. 7. Captulo 10 Otimizao no ajuste de malhas de controle 195 Mtodo de aproximaes sucessivas ou tentativa e erro 196 Mtodo Ziegler e Nichols em malha fechada 199 Clculo das aes do controlador 202 Glossrio geral de instrumentao e controle 207 Referncias 215 Anexo Check list 217
  8. 8. O bter a eficincia energtica significa utilizar processos e equipamen- tos que sejam mais eficientes, reduzindo o desperdcio no consumo de energia eltrica, tanto na produo de bens como na prestao de ser- vios, sem que isso prejudique a sua qualidade. necessrio conservar e estimular o uso eficiente da energia eltrica em todos os setores socioeconmicos do Brasil, sendo de grande importncia para o pas a adoo efetiva de medidas de economia de energia e o conseqente impacto destas aes. Neste cenrio destaca-se a indstria, no s pelo elevado potencial de conservao de energia do seu parque como tambm pela sua capacidade produtiva como fornecedora de produtos e servios para o setor eltrico. No mbito das aes que visam criar programas de capacitao voltados para a obteno de eficincia energtica no setor industrial, inclui-se o Curso de Forma- o de Agentes Industriais de Nvel Mdio em Otimizao de Sistemas Motrizes. Este curso tem como objetivo capacitar agentes industriais, tornando-os capazes de identificar, propor e implementar oportunidades de reduo de perdas nas ins- talaes industriais de sistemas motrizes. O curso faz parte do conjunto de aes que vm sendo desenvolvidas pelo go- verno federal para: fomentar aes de eficincia energtica em sistemas motrizes industriais; facilitar a capacitao dos agentes industriais de nvel mdio dos diversos subsetores indstria, para desenvolverem atividades de eficincia energ- tica; apresentar as oportunidades de ganhos de eficincia energtica por meio de economia de energia em sistemas motrizes industriais; facilitar a implantao de tecnologias eficientes sob o ponto de vista energ- tico, alm da conscientizao e da difuso de melhores hbitos para a conser- vao de energia. APRESENTAO
  9. 9. Como apoio pedaggico para este curso, foram elaborados os seguintes guias tcnicos: 1 Correias Transportadoras 2 Acoplamento Motor Carga 3 Metodologia de Realizao de Diagnstico Energtico 4 Compressores 5 Ventiladores e Exaustores 6 Motor Eltrico 7 Energia Eltrica: Conceito, Qualidade e Tarifao 8 Acionamento Eletrnico 9 Bombas 10 Anlise Econmica de Investimento 11 Instrumentao e Controle EstematerialdidticoInstrumentaoeControlefazpartedoconjuntodeguias tcnicos do Curso de Formao de Agentes Industriais de Nvel Mdio em Otimizao de Sistemas Motrizes. Ele um complemento para o estudo, reforando o que foi desenvolvido em sala de aula. tambm uma fonte de consulta, onde voc, parti- cipante do curso, pode rever e relembrar os temas abordados no curso. Todos os captulos tm a mesma estrutura. Conhea, a seguir, como so desen- volvidos os captulos deste guia. Iniciando nossa conversa texto de apresentao do assunto abordado no captulo. Objetivos informa os objetivos de aprendizagem a serem atingidos a partir do que foi desenvolvido em sala de aula e com o estudo realizado por meio do guia. Um desafio para voc apresenta um desafio: uma situao a ser resolvida por voc. Continuando nossa conversa onde o tema do captulo desenvolvido, tra- zendo informaes para o seu estudo.
  10. 10. Voltando ao desafio depois de ler, analisar e refletir sobre os assuntos abor- dados

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