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FURG – Escola de Engenharia – Prof. Jorge Almeida

MONTAGEM INDUSTRIAL

UNIDADE X – MONTAGEM DE INSTRUMENTAÇÃO


As indústrias que utilizam os instrumentos de medição e controle de processo, de modo intensivo e extensivo, são:

químicas,petroquímicas,refinarias de petróleo,têxtil,borracha,fertilizantes,herbicidas,papel e celulose,alimentícia,farmacêutica,

Montagem de instrumentação

cimento,siderúrgica,mineração,vidro,nuclear,hidrelétrica,termelétrica,tratamento de água e de efluentes, e etc.


Os instrumentos de medição estão associados e aplicados a equipamentos tais como:

caldeiras,reatores,bombas,compressores,fornos,queimadores,refrigeradores


colunas de destilação (torres de destilação),aquecedores,secadores,condicionadores de ar,trocadores de calor,torres de resfriamento, etc.


Em todos esses processos éindispensável se controlar e manter constantes as principais variáveis, tais como:

pressão,nível,vazão,temperatura,pH,umidade, etc.


Os instrumentos de medição e controle permitem manter e controlar estas variáveis em condições mais adequadas e precisas do que se elas fossem controladas manualmente por um operador


No controle automático, uma vez realizada a medição do valor da variável, um controlador faz a comparação deste com o valor desejado (set point) e transmite um sinal, proporcional à diferença medida para um elemento final de controle, que normalmente é uma válvula



As principais normas aplicáveis àmontagem de instrumentação são:

PETROBRAS N 585 c – Construção, montagem e condicionamento de instrumentação.API RP 550 – Manual on installation of instruments and control systems – Part I.



Variáveis Variáveis de entrada:

pressões, temperaturas, vazões, entre outras, dos fluxos de entrada dos processos.Também serão utilizadas como variáveis manipuladas, isto é, aquelas que iremos variar para controlar o sistema.

Variáveis de saída:por exemplo, vazões, composições químicas, dos fluxos de saída ou dentro dos processos.Serão as variáveis controladas, isto é, aquelas que queremos controlar

10.1.1. Conceitos básicos e terminologia


Controle à Realimentação (feedback)10.1.1. Conceitos básicos e terminologia


Controle Antecipativo (feedforward)10.1.1. Conceitos básicos e terminologia


Estabilidade10.1.1. Conceitos básicos e terminologia


Elemento Primário ou SensorParte de uma malha ou de um instrumento que primeiro sente o valor da variável de processo.

IndicadorDispositivo que apenas indica o valor de uma determinada variável de processo, sem interferir no processo.

TransmissorDispositivo que sente uma variável de processo por meio de um elemento primário e que produz uma saída cujo valor é geralmente proporcional ao valor da variável de processo. O elemento primário pode ser ou não parte integrante do transmissor.

10.1.2. Classificação dos instrumentos


ControladorDispositivo que tem por finalidade manter em um valor pré-determinado uma variável de processo.

RegistradorDispositivo destinado ao armazenamento dos valores de uma determina variável de controle.

ConversorDispositivo que emite um sinal de saída padronizado modificado em relação à natureza do correspondente sinal de entrada.



Válvula de ControleÉ um elemento final de controle que manipula diretamente a vazão de um ou mais fluidos do processo.

ChaveDispositivo que conecta, desconecta ou transfere um ou mais circuitos, manual ou automaticamente.Sua saída pode ser usada para atuar alarmes, lâmpadas-piloto, intertravamento ou sistema de segurança.As chaves não participam do controle continuo das variáveis de processo.



Conforme sua função, os instrumentos podem estar localizados:

no campoem um painel dentro de uma sala de controle.

Os instrumentos recebem o nome correspondente à variável de processo sob controle.



Assim, pode-se ter:um transmissor de nível,um indicador e controlador de temperatura,uma chave de pressão (também chamada de pressostato),entre outras combinações de funções e variáveis de processo.



10.1.3. Exemplos de instrumentos em malhas de controle

Malha de controle de nível


10.1.3. Exemplos de instrumentos em malhas de controle

•Malha de controle de nível com transmissor inteligente

•A função de controle estáretornando para o campo com a introdução dos transmissores inteligentes, que contêm um controlador microprocessadoincorporado


10.1.4. Instrumentos mais comuns Pressão Temperatura Vazão Nível

Sensores Bourdon Bi metal Orifício Flutuador

Fole Termorresistência Volumétrico Pressão

Diafragma Termopar Turbina Radar

Capacitivo Radiação Magnético Ultra-som

Strain gage Ultra-som

Piezoelétrico Coriolis

Indicadores Locais

Manômetro Termômetro

Visores (gauges)

Rotâmetro Visor

Transmissores Pulsos

Pneumáticos 3-15 psig (0,2-1,0 kg/cm2)

Analógicos 4-20 mA 1-5 volts

Controladores digitais, Protocolos HART e Fieldbus


10.1.4. Instrumentos mais comuns

Pressão Temperatura Vazão Nível

S

Controladores Pneumáticos locais e de painel

Eletrônicos analógicos

Eletrônicos digitais multimalhas

Registradores Pneumáticos locais e de painel

Eletrônicos analógicos

Eletrônicos digitais multimalhas

Totalizadores Computadores

Sistemas SDCD — Sistema Digital de Controle Distribuído

SCADA — Sistema de Controle Superv. e de Aquisição de Dados

CLP — Controlador Lógico Programável


Modo de identificação:1o Grupo de letras:

Identifica a variável medida ou iniciadora1a Letra —Variável medidaLetras mais usadas:

P — pressão,T — temperatura,F — vazão,L — nível

10.1.5. Símbolos gráficos e identificação dos instrumentos


Modo de identificação:1o. Grupo de letras:

Identifica a variável medida ou iniciadora2a Letra — ModificadoraLetras mais usadas:

D — diferencial,Q — totalização,S — segurança




Identifica a função1a Letra — Função passiva ou de informaçãoLetras mais usadas:

A — alarme,E — elemento primário,G — visão direta ("gage" ou "gauge"),I — indicador,R — registrador




Identifica a função2a Letra — Função ativa de saídaLetras mais usadas:

C – controlador,S – chave,T – transmissor,V – válvula ou damper,Y – relê




Identifica a função3a Letra — ModificadoraLetras mais usadas:

H — alto,L — baixo



Exemplos:PIC – controlador e indicador de pressãoTIC – controlador e indicador de temperaturaLIC – controlador e indicador de nívelPT – transmissor de pressãoTT – transmissor de temperaturaLT – transmissor de nívelFQI – totalizador e indicador de vazãoLSH – chave de nível alto



Exemplos:LSLL – chave de nível muito baixoPSV – elemento final (válvula) de segurança de pressãoPSHH – chave de pressão muito altaPSLL – chave de pressão muito baixaLSHH – chave de nível muito baixoLV – elemento final (válvula) de nívelPV – elemento final (válvula) de pressãoPI – indicador de pressãoLG – visor de nível



Na montagem de instrumentação, além dos materiais usuais de elétrica e tubulação, como cabos, eletrodutos, calhas, bandejas, prensa-cabos, caixas de junção, tubos de pequeno diâmetro, válvulas, flanges, conexões, etc., são utilizados materiais específicos, como equipamentos, dispositivos e instrumentos de medição

10.2. Materiais e equipamentos de instrumentação


Painéis.Bancos de bateriasVálvulas:

de controle,de segurança,de aliviosolenóide.

PressostatosTermostatos

10.2.1. Equipamentos e dispositivos


AnalisadoresDetectoresTransmissores:

pneumáticos e eletrônicos.Conversores:

A/D (analógico/digital)I/P (corrente/pressão).



RelésControladores:

pneumáticoseletrônicos.

Indicadores/registradores:pneumáticoseletrônicos.



De temperatura:termômetros (de vidro, de bulbo e bimetálicos),pirômetros,termopares,termômetros de resistência (PT100)termistores.

10.2.2. Instrumentos de medição


De pressão:manômetros, dos tipos:

de diafragma,tubo espiral,tubo helicoidaltubo de Bourdon,células de pressão tipo strain gage..



De vazão:tubos de Pitottubos de venturi,placa de orifício,turbina de medição,rotâmetro,


eletromagnéticos,efeito Coriolis,ultra-sônicos,de vórtices.


De nível:bóia,pressão diferencial,borbulhamento,capacitivo



Os instrumentos e painéis, depois da inspeção de recebimento, serão armazenados em locais apropriados, de acordo com a sua natureza.De preferência, permanecerão em suas caixas de embalagens.Diversos instrumentos e equipamentos de controle exigem armazenagem em locais com temperatura e umidade controladas.

10.3. Recebimento e armazenagem de instrumentação


Os instrumentos deverão ser recebidos acompanhados de:

certificado de inspeçãoteste do fabricantemanual de instalação, operação e manutenção.

Os resultados da inspeção de recebimento deverão ser devidamente registrados.



Durante a armazenagem, eles deverão ser preservados, de acordo com as instruções e a periodicidade estabelecidas no manual do fabricante



A montagem dos sistemas de instrumentação compreende atividades de:

pré-fabricaçãomontagem mecânica,montagem de tubulação,montagem elétricamontagem de instrumentos

10.4. Montagem de instrumentação


Consiste na instalação de painéis e outros equipamentos sobre suas bases e suportes.Os suportes de equipamentos, instrumentos, tubulações e linhas elétricas, podem ser:

fabricados no campoadquiridos comercialmente

10.4.1. Montagem mecânica


10.4.1. Montagem mecânica


Consiste na fabricação e montagem das tubulações dos sistemas hidráulicos e pneumáticos de impulso, alimentação e sinal.Serviços nas tubulações de instrumentação:

Corte e dobramento de tubos, em geral de cobre ou latão, de pequeno diâmetro.Fabricação de manifolds, para a ligação dos instrumentos às tubulações e equipamentos.Instalação de potes nas tomadas de impulso.Montagem de tubos e acessórios.Teste hidrostático ou pneumático das linhas.

10.4.2. Montagem de tubulações


Consiste na montagem de equipamentos elétricos e linhas de alimentação e de sinal elétrico e eletrônico.A montagem elétrica de instrumentação inclui os seguintes serviços:

Montagem e teste dos painéis, computadores e outros equipamentos do sistema de alimentação elétrica da sala de controle.

Essa montagem só poderá ser iniciada após a conclusão dos trabalhos de construção civil da sala, inclusive seu piso.Além disso o sistema de ar condicionado deverá estar em funcionamento, para proteção dos equipamentos que necessitem de ambiente com temperatura e umidade controladas.

10.4.3. Montagem elétrica


Montagem e teste de painéis locais, que sódeverá ser iniciada após a conclusão da montagem mecânica na área em que serão instalados.Montagem de eletrodutos, dutos, bandejas e caixas de junção.

As extremidades dos eletrodutos só deverão ser seladas ou tamponadas após a execução do teste de malha.

Lançamento, ligação e identificação de cabos.



Teste de isolamento e continuidade dos cabos.Instalação de equipamentos e dispositivos elétricos, como baterias de acumuladores, retificadores, chaves, etc.Teste dos circuitos e de linhas elétricas.Aterramento.



A instalação dos instrumentos só poderáser iniciada após a montagem de todas as estruturas, tubulações e equipamentosDeve ser precedida da verificação de:

possíveis interferências,compatibilidade com os espaços que lhe são destinadosos pontos de tomada ou localização dos sensores estarem de acordo com o projeto.

10.4.4. Montagem de instrumentos


A montagem de instrumentação inclui os seguintes serviços:

Instalação de suportesMontagem de instrumentos sobre seus suportes e painéis.Calibração, aferição e teste de instrumentos.

10.4.4. Montagem de instrumentos


O termo Comissionamento é relativamente moderno sendo hoje muito empregado no meio industrial.Comissionar uma indústria significa gerir, coordenar e controlar praticamente todas as atividades necessárias à sua implantação.Todavia, percebe-se que o termo comissionar émais empregado no final do empreendimento,

na última quarta parte das atividades,haja vista envolver o fechamento de obra,envolvendo testes de aceitação de equipamentos, verificações de sistemas Elétricos, Mecânicos e de Instrumentação.

10.5. Comissionamento de instrumentação


O Comissionamento é responsável pelo fornecimento final de:

toda a parte documental,manuais de testes,manuais de partida,manuais de operaçãomanuais de manutenção

10.5. Comissionamento de instrumentação


Comissionamento e Condicionamento são assuntos distintos.É praxe em muitos empreendimentos adotar-se um sistema para acompanhamento e evolução das várias etapas pelas quais passa uma obra de construção ou montagem industrial.Basicamente, um Plano de CondicionamentoPlano de Condicionamentotem por objetivo estabelecer uma sistemática para criar um banco de dados para cadastrar Sistemas, Sub Sistemas, Equipamentos, Instrumentos, e etc.

10.5.2. Comissionamento X Condicionamento


Procedimentos de Calibração de Instrumentos (Procedimentos Aprovados) Folhas de Dados de Instrumentos Listas de InstrumentosPlantas de Locação de InstrumentosFluxogramas de Processo Fluxogramas de Engenharia Diagramas de Malha

10.5.4. As documentações de projeto


10.6. Mão-de-obra de equipes de instrumentação

Equipe de trabalho de instrumentação

Categoria Qt. Encarregado de instrumentação 1 Instrumentista 3 Tubista 1 Eletricista montador 1 Soldador 1 Maçariqueiro 1 Ajudante 5

Total: 13


10.7. Índices de montagem

Índice para montagem de instrumentação

Montagem de instrumentos pneumáticos 20 Hh/ unidade Montagem de instrumentos elétricos / eletrônicos 8 Hh/ unidade Painel de instrumentos até 100 Hh/ unidadeTubo de cobre, diâmetro médio 1/4" 0,5 Hh/ m Tubo de inox 1,2 Hh/ m Tubo aço galvanizado, diâmetro médio 1" 3,5 Hh/ m

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