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Prof. Eduardo Bento Pereira Departamento de Engenharia elétrica 1/2012

Automação Industrial

AULA 05: Sensores e atuadores (continuação)

OBJETIVO:

Apresentar os sensores e atuadores mais

utilizados nos projetos de automação..



A pirâmide de automação

Nível 1:

Nível 2:

Nível 3:

Nível 4:

Nível 5:

Dispositivos de campo, sensores e atuadores

Controle

Gerenciamento de “planta”

Gerenciamento

corporativo

Supervisão

Sensores digitais e analógicos Atuadores (válvulas, cilindros,

inversores de frenquência, servo motores )

• 3 a 15 P.S.I

• 0 a 20 mA

• 4 a 20 mA

• Protocolo Hart

• Profibus PA

• Fieldbus Foundation



Sensores analógicos: padrões de comunicação

Capacitância variável com a pressão.

Posição do diafragma quando P1 = P2

Diafragma sensor

Placas fixas dos capacitores CH e CL

L H



Sensores analógicos: célula capacitiva

Transmissores são instrumentos que tem a função de condicionar o sinal medido por um transdutor a um sinal padrão para transmissão. O transdutor pode ou não estar incluso no transmissor.



Sensores analógicos: o transmissor



Sensores analógicos: transmissor com célula capacitiva

Instrumento de leitura



Sensores analógicos: ligação elétrica do transmissor



Sensores analógicos: configuração e calibração do

transmissor



Sensores analógicos: transmissor de pressão diferencial

2.4.1 Monitoração De filtro

2.4.2 Controle de bomba



Sensores analógicos: aplicação do transmissor de

pressão diferencial

Medição de nível utilizando um transmissor de pressão diferencial

Pressão em 1 é máxima

Nível = 100 %

Pressão em 1 é mínima

Nível = 0 %

1 – Ponto de medição

Transmissor

60%

Pressão atmosférica

Pressão atmosférica



Sensores analógicos: medição de nível

A pressão manométrica medida é a

diferença entre a pressão P1 e P2.

fluido

fluido

Pressão Atmosférica

P2

Pressão Interna

P1



Sensores analógicos: medição de pressão

Placa de orifício concêntrica

PH PL

V = k √(PH – PL)

fluido



Sensores analógicos: medição de vazão

Placa de orifício concêntrica

PH PL

V = k √(PH – PL)

fluido



Sensores analógicos: medição de vazão

montante jusante

Consideremos dois metais denominados genericamente "A" e "B" submetidos à mesma diferença de temperatura entre suas extremidades. Em cada um deles surgirá uma força eletromotriz. Quando os metais são unidos em uma das suas extremidades, uma força eletromotriz entre as extremidades separadas cujo valor corresponde à diferença entre os valores da f.e.m. que surge em cada um dos metais. O termopar é formado por termoelementos homogêneos, em que o valor da força eletromotriz gerada depende somente da diferença de temperatura.



Sensores analógicos: termopar

Efeito Seebeck

Analógico

Digital




poço

cabeçote

Haste do sensor






Sensores analógicos: termopar, código de cores



Sensores analógicos: termopar, tabela de conversão

Saída do fluido

Vapor

O sinal de temperatura medido pelo termopar é convertido pelo transmissor e enviado ao controlador que atua sobre o processo por meio de uma válvula de controle.

Entrada do fluido



Sensores analógicos: termopar, aplicação

O princípio de medição de temperatura utilizando termômetros de resistência se baseia na variação do valor da resistência elétrica de um condutor metálico em função da temperatura.

R = ρ l A



Sensores analógicos: termoresistência



Sensores analógicos: termoresistência, tabela de conversão

Fluido

Medição de temperatura de fluído.



Sensores analógicos: termoresistência, aplicação

Os transmissores de temperatura convertem os sinais do termopar (mV) e das termoresistências (Ω) em um sinal padrão, por exemplo: 4 a 20 mA. Este sinal então, pode ser enviado a um controlador, indicador ou registrador.



Sensores analógicos: transmissores de temperatura



ATIVIDADE 3 Levantar 4 tipos de sensores analógicos utilizados na automação

industrial que não foram apresentados na listagem da aula de hoje.

Preencher a tabela abaixo com os mesmos.

Dispositivo Fabricante Aplicação Site

Nome: Matrícula

Os atuadores são os elementos responsáveis por movimentar válvulas e damper`s.

Os atuadores elétricos movimento o elemento final de controle de acordo com o sinal recebido de um controlador utilizando o movimento rotacional do eixo do motor elétrico.



Atuadores: elétricos

Os atuadores pneumáticos produzem movimento linear ou rotativo utilizando ar pressurizado.



Atuadores: pneumático



Atuadores: pneumático com cilindro

Posição normal Posição acionada



Atuadores: válvula carretel



Atuadores: eletro-pneumático

O posionador é o instrumento que converte o sinal de controle (pneumático ou elétrico) em um valor de posição por meio do atuador.



Atuadores: eletro-pneumático com posicionador



Atuadores: pneumático linear com válvula globo



Atuadores: pneumático rotativo acionando uma

válvula borboleta



Atuadores: pneumático de dupla ação

Válvulas são elementos finais de controle utilizados para manipular alguma variável física do processo .



Atuadores: válvulas

Ar para Abrir

- Normal fechada

Ar para Fechar

- Normal aberta



Atuadores: válvulas e tipo de abertura



Atuadores: válvula esfera



Atuadores: válvula borboleta

Os inversores de frequência são utilizados para controle de velocidade de máquinas de indução através da variação da frequência.



Atuadores: inversor de frequência



Atuadores: inversor de frequência

Diagrama esquemático do circuito de potência



Inversor de frequência

Aplicação



Referências de sites nacionais:

www.sense.com.br www.sick.com.br www.metaltex.com.br www.siemens.com.br www.smar.com.br www.schneider.com.br www.yokogawa.com.br www.emersonprocess.com.br www.rockwellautomation.com.br www.weg.com.br www.novus.com.br www.elipse.com.br www.softbrasil.com.br www.ecil.com.br www.consistec.com.br www.iope.com.br www.altus.com.br http://www.contemp.com.br/

http://www.sense.com.br/

http://www.sick.com.br/

http://www.metaltex.com.br/

http://www.siemens.com.br/

http://www.smar.com.br/

http://www.schneider.com.br/

http://www.yokogawa.com.br/

http://www.emersonprocess.com.br/

http://www.rockwellautomation.com.br/

http://www.weg.com.br/

http://www.novus.com.br/

http://www.elipse.com.br/

http://www.softbrasil.com.br/

http://www.ecil.com.br/

http://www.consistec.com.br/

http://www.iope.com.br/

http://www.altus.com.br/

http://www.contemp.com.br/



Níveis de automação.

Obrigado!

“Tudo posso naquEle que me fortalece” Fl 4, 13

Leitura para próxima aula:

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