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FATEC PIRACICABA “Dep. Roque Trevisan”
Aula 7
SENSORIAMENTO E INSTRUMENTAÇÃO
Ariel Ton Tecnólogo em Biocombustíveis
Piracicaba , 19 de Abril de 2013
AUTOMAÇÃO INDUTRIAL EM BIOPROCESSOS
NAS ÚLTIMAS AULAS............
Conceitos e grandezas elétricas Tensão Corrente Potência Frequência
NAS ÚLTIMAS AULAS............
NAS ÚLTIMAS AULAS............
Atuadores
• Tipos • Princípios de funcionamento • Denominações • Tipos de acionamento
NAS ÚLTIMAS AULAS............
Válvulas
• Tipos • Princípios de funcionamento • Denominações • Tipos de acionamento
4/3 vias 4/2 vias
P T
B A 2
5 1
4
1 3
NAS ÚLTIMAS AULAS............
Simbologia
NBR 8896:1985 - Símbolos gráficos para sistemas e componentes hidráulicos e pneumáticos - Símbolos básicos e funcionais - Simbologia NBR 8897:1985 - Símbolos gráficos para sistemas e componentes hidráulicos e pneumáticos transformações de energia – Simbologia NBR 8898:1985 - Símbolos gráficos para sistemas e componentes hidráulicos e pneumáticos - Distribuição e regulagem da energia - Simbologia
NAS ÚLTIMAS AULAS............
SENSORIAMENTO E INSTRUMENTAÇÃO
Visão Geral
Sensoriamento e Instrumentação
Visão Geral
Sensoriamento e Instrumentação
Visão Geral
Sensoriamento e Instrumentação
Visão Geral
Sensoriamento e Instrumentação
Sensoriamento
Sensoriamento e Instrumentação
É a técnica utilizada para obter informações sobre o processo através de dados coletados por instrumentos que não estejam em contato físico ou não com os o processo analisado. Instrumentos Transdutores Sensores
Sinais
Sensoriamento e Instrumentação
Tanto os sinais de entrada quanto os de saída, podem ser de dois tipos: Discretos Analógicos
Sinais Discretos
Sensoriamento e Instrumentação
são aquelas que fornecem apenas um pulso ao controlador, ou seja, elas têm apenas um estado ligado ou desligado, nível alto ou nível baixo, remontando a álgebra boolena que trabalha com uns e zeros sendo por esse motivo tambem chamado de sinal digital
Sinais Analógicos
Sensoriamento e Instrumentação
As variáveis analógicas são aquelas que variam continuamente com o tempo, sendo comumente encontradas em processos químicos advindas de sensores de pressão, temperatura e outras variáveis físicas.
Sinais
Sensoriamento e Instrumentação
Analógicos
Digitais
Transdutores
Sensoriamento e Instrumentação
É o dispositivo que recebe um sinal de entrada em forma de uma grandeza física e fornece uma resposta de saída, na mesma grandeza ou não, reproduzindo um sinal de saída com relação uma relação definida.
Transdutores
Sensoriamento e Instrumentação
É o dispositivo que recebe um sinal de entrada em forma de uma grandeza física e fornece uma resposta de saída, na mesma grandeza ou não, reproduzindo um sinal de saída com relação uma relação definida.
Sensores
Sensoriamento e Instrumentação
Ao contrário do transdutor que em função da variação do sinal de entrada há uma variação no sinal de saída com uma relação pré-estabelecida, o sinal de saída do sensor é somente do tipo digital
Características dos sensores e transdutores
Sensoriamento e Instrumentação
Grandezas a serem monitoradas:
Pressão Temperatura Volume Vazão Peso/Carga/Força Nível Posição Velocidade
Características dos sensores e transdutores
Sensoriamento e Instrumentação
Faixa de medida (RANGE) Precisão Histerese Resolução Valor desejado (ou “set-point” ou “set-value”)
Sensores de posicionamento
Sensoriamento e Instrumentação
Limite mecânico Encoder Contato Magnético(Reed) Indutivos Capacitivos Fotoelétricos ou Ópticos Ultrasônicos
Sensores de posicionamento
Sensoriamento e Instrumentação
Limite mecânico
Sensores de posicionamento
Sensoriamento e Instrumentação
Contato Magnético ou “Reed”
Sensores de posicionamento
Sensoriamento e Instrumentação
Indutivo
Sensores de posicionamento
Sensoriamento e Instrumentação
Capacitivo
Sensores de posicionamento
Sensoriamento e Instrumentação
Fotoelétricos Alinhados Reflexivos Reflexão difusa
Sensores de posicionamento
Sensoriamento e Instrumentação
Fotoelétricos Alinhados
Sensores de posicionamento
Sensoriamento e Instrumentação
Fotoelétricos Reflexivos
Sensores de posicionamento
Sensoriamento e Instrumentação
Fotoelétricos Reflexão difusa
Sensores de posicionamento
Sensoriamento e Instrumentação
Fotoelétricos
Ópticos Alinhados
Ópticos Reflexivos
Reflexão Difusa
Sensores de posicionamento
Sensoriamento e Instrumentação
Encoder
Sensores de posicionamento
Sensoriamento e Instrumentação
Ultrasônico
Sensores de posicionamento
Sensoriamento e Instrumentação
Ultrasônico
Transdutores
Sensoriamento e Instrumentação
Principais grandezas industriais analisadas:
Temperatura Pressão Vazão Nível(Volume) Força/Carga(Tração/Compressão/Torção)
Transdutores
Sensoriamento e Instrumentação
Temperatura
Calor Temperatura
Transdutores
Sensoriamento e Instrumentação
Temperatura
Calor ≠ Temperatura
Calor → Forma de energia Temperatura → Grandeza que mensura a quantidade de calor contida num sistema ou corpo.
Grandeza de extrema importância para a indústria em geral!!!!!!!!
Transdutores
Sensoriamento e Instrumentação
Temperatura Tipos: Termômetros de expansão Termômetros de Resistência
Gás Ideal Bimetálico Bulbo
Termistores Termopares Temoresistores
Transdutores
Sensoriamento e Instrumentação
Temperatura Tipos: Termômetros de expansão Termômetros de Resistência
Gás Ideal Bimetálico Bulbo
Termistores Termopares Temoresistores
Transdutores de Temperatura
Sensoriamento e Instrumentação
Termistores
São dispositivos semicondutores que tem funcionam com o princípio de que a resistência elétrica é alterada em função da temperatura.
Transdutores de Temperatura
Sensoriamento e Instrumentação
Termistores
Podem ser de dois tipos: NTC Negative Coefficient Temperature É quando a resistência do termistor diminui com o aumento da temperatura; PTC – Positive Coefficient Temperature É quando a resistência do termistor aumenta com o aumento da temperatura.
Transdutores de Temperatura
Sensoriamento e Instrumentação
Termômetros de Resistência Termopares Termoresistência
Transdutores de Temperatura
Sensoriamento e Instrumentação
Termopares Componente bimetálico que se baseia em um efeito denominado Efeito de Seebeck
Transdutores de Temperatura
Sensoriamento e Instrumentação
Termopares Componente bimetálico que se baseia em um efeito denominado Efeito de Seebeck
Transdutores de Temperatura
Sensoriamento e Instrumentação
Termopares
Transdutores de Temperatura
Sensoriamento e Instrumentação
Termopares
Transdutores de Temperatura
Sensoriamento e Instrumentação
Termoresistências Tambem chamados de RTD(Resistance Temperature Detector), se baseiam no princípio da variação da resistência ôhmica em função da temperatura
Transdutores de Temperatura
Sensoriamento e Instrumentação
Termoresistências
Transdutores de Temperatura
Sensoriamento e Instrumentação
Termoresistências
Transdutores de Temperatura
Sensoriamento e Instrumentação
Termoresistências
PT-100 100Ω à 0°C
Transdutores de Temperatura
Sensoriamento e Instrumentação
Termoresistências
Vantagens: Maior precisão dentro do range Melhor estabilidade e repetibilidade Não possui limitação de distância dos cabos Maior nível de proteção devido Curva ResistênciaxTemperatura mais linear Menor influência de ruídos
Transdutores de Temperatura
Sensoriamento e Instrumentação
Termoresistências
Desvantagens: Maior custo Range mais limitado Deterioram-se com mais facilidade quando
ultrapassado o range Todo o corpo deve estar estabilizado com a
mesma temperatura Maior tempo de resposta Exigi controladores próprios
Transdutores
Sensoriamento e Instrumentação
Pressão
Possui elementos de detecção que se utilizam de elementos de transferência que convertem o sinal de pressão detectado em sinal elétrico padronizado de 4 a 20 mAdc.
Fita Extensiométrica(Strain Gauge) Piezoelétrico
Transdutores Pressão
Sensoriamento e Instrumentação
Fita Extensiométrica(Strain Gauge)
Transdutores Pressão
Sensoriamento e Instrumentação
Piezoelétrico
Transdutores
Sensoriamento e Instrumentação
Nível(Volume)
Transdutores Nível
Sensoriamento e Instrumentação
Transdutor capacitivo
O medidor por capacitância consiste de uma sonda vertical inserida no vaso no qual se deseja monitorar o nível. A sonda pode ser isolada ou não e serve como uma das placas do capacitor. A outra placa é formada pelas paredes do vaso e o fluido comporta-se como dielétrico. A capacitância é medida através de um circuito em ponte AC, excitado por um oscilador de alta frequência (500 kHz a 1,5 MHz). Ao variar o nível no interior do vaso, altera-se as proporções entre o líquido e o vapor. Como a constante dielétrica da maioria dos líquidos é maior que a dos vapores as variações de nível se traduzem em variações (quase) lineares de capacitância. Consequentemente, as sondas capacitivas também podem ser utilizadas para detectar a interface de líquidos com constantes dielétricas (K) distintas
Sensoriamento e Instrumentação
Transdutores Nível
Transdutor capacitivo
Sensores e Transdutores
Sensoriamento e Instrumentação
Qual o sensor/transdutor mais adequado para minha aplicação??????? Qual o material ou grandeza a ser detectada? Qual à distância do alvo ao sensor/transdutor? Qual o princípio ativo do sensor/transdutor que melhor se
adapta a identificar o alvo? Existe algum obstáculo que possa interferir na resposta do
sensor/transdutor? Qual a frequência de acionamento do sensor/transdutor? Quais as condições ambientais ao qual o sensor/transdutor
estará exposto?
Sensores e Transdutores
Sensoriamento e Instrumentação
Qual o sensor/transdutor mais adequado para minha aplicação???????
Faixa de medida (RANGE) Precisão Histerese Resolução Valor desejado (ou “set-point” ou “set-value”)
NA PRÓXIMA AULA............
• Controle de processos