02_00 Elementos primários de medição

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Elementos primários demedição

Robson da Silva MagalhãesAgosto 2011



Sumário

1. Seleção,2. Quantidades mecânicas, elétricas e

geométricas.

Elementos primários de medição:



Os elementos primários de medição têm por função medir alguma

propriedade do sistema e convertê-la em um sinal que possa ser utilizado

para registro ou controle.

Os elementos primários de medição têm por função medir alguma

propriedade do sistema e convertê-la em um sinal que possa ser utilizado

para registro ou controle.



Elementos primários de medição

Existe a

necessidadedo serhumano de

obterinformações

do meioambiente



... ela relaciona uma coleção de fatos, idéias, entidades, conceitos e atributosque definem um sujeito ou objeto (Ex. Enciclopédia).

Informação é aquilo que gera um significadona mente humana modificando nossoconhecimento. O termo informação pode serdefinido segundo princípios:

O que é informação?

1. Em linguagem comum ...



... se refere à quantidade de dados transferidos numa mensagem passando porum canal de comunicação.



1. Em linguagem comum ...2. Em teoria de informação ...



... aplicam-se os dois conceitos já que nos sistemas de medidas deve-se mapeara variável (isto é codificar a medida) e ainda transmiti-la através de um canal decomunicação.



1. Em linguagem comum ...2. Em teoria de informação ...3. Em instrumentação ...



... a informação pode ser quantificada , definido-se a menor quantidade deinformação (Ex. bit), ela pode ser representada de diversas formas, mas semprelimitada a um certo tipo de portador de energia ou massa.



1. Em linguagem comum ...2. Em teoria de informação ...3. Em instrumentação ...

4. Nas ciências naturais ...




Existem cinco diferentes tipos de portadoresde energia:

1. Radiação

2. Energia elétrica ou magnética3. Calor4. Energia Química

5. Energia Mecânica.



O que é medição?

É o processo empírico e objetivo dedesignação de números à propriedades deobjetos ou eventos do mundo real, de forma adescrevê-los...



O que é medição?

Outra forma de explicar este processo écomparando a quantidade ou variáveldesconhecida com um padrão definido paraeste tipo de quantidade, implicando então num

certo tipo de escala (como mostrado pelaFigura).



Tipos de medidas

Medida Nominal :

Quando duas quantidades do mesmo tipo sãocomparadas para saber se são iguais (Ex.duas cores , acidez de dois líquidos).



Tipos de medidas

Medida Ordinal :

Quando é necessário ter informação atamanhos relativos (Ex. Classificação porpeso e altura de uma turma).



Tipos de medidas

Medida em Intervalos :

Quando deseja-se uma informação maisespecifica, envolve-se então uma certaescala, sem incluir pontos de referência ou

zero.



Tipos de medidas

Medidas Cardinais :

O ponto de referência é comparado com umpadrão definido.Assim todo parâmetro físico pode ser medido

contra uma referência padrão, como aadotada pelo Sistema Internacional

de medidas (SI).



Tipicamente, o sensor e o transmissor estão

localizados perto do processo, e por isso sãodenominados "elementos de campo".


1) Seleção



1. O padrão pneumático com pressões de arde 0,2 a 1,0 kgf/cm 2 ou de 3 a 15 psi , usualhá alguns anos, está praticamente em

desuso.

Existem diversas padronizações para o envio

de sinais a um sistema de controle.


1) Seleção



2. O padrão eletrônico consiste em sinais decorrente de 4 a 20 mA.




1) Seleção



3. O padrão digital - o protocolo fieldbus decomunicação digital, em que os elementosde campo trocam informações entre si.




1) Seleção



As características gerais de um elemento

primários de medição se manifestam nasespecificações através dos seguintesaspectos:

1. Aplicação2. Desempenho3. Operação

4. Físico5. Econômico

6. Ergonômico

Aspectos Gerais

1) Seleção



a. Área de aplicação :

É a área técnica para a qual o instrumento éadequado (Ex.: Analise experimental detensões, química analítica ou foto -elasticidade).

Aspectos Gerais

1) Seleção



b. Aspectos básico de desempenho :

Precisão, exatidão/incerteza ecaracterísticas estáticas. Velocidade e características dinâmicas. Capacidade (Limites físicos típicos e

máximos de desempenho do instrumento).

Aspectos Gerais

1) Seleção



c. Aspectos operacionais :

•Características Físicas básicas:a) Configuração física, dimensional, massa

e volume;b) Requerimentos de transporte e

armazenamento;c) Critérios de segurança e saúde para ooperador.

Aspectos Gerais

1) Seleção




•Confiabilidade:Este aspecto trata da probabilidade de uminstrumento fazer uma certa função sobcertas condições ou seja a probabilidade

de não falhar em um certo tempo.Parâmetros como MTBF usualmente sãofornecidos pelos fabricantes.

Aspectos Gerais

1) Seleção




•Manutenção:Caso o instrumento falhe... qual aprobabilidade que em um certo intervalode tempo o instrumento possa ser

consertado.

Aspectos Gerais

1) Seleção



d. Aspectos físicos :

•Interface Elétrica:As características da interface elétrica deum instrumento devem incluir:

a) Potênciab) Comunicaçõesc) Compatibilidade eletromagnética

Aspectos Gerais

1) Seleção




•Interface Mecânica :As características da interface mecânica

de um instrumento devem incluir:

a) Características mecânicas típicas doinstrumento

b) Métodos de montagem do instrumento

Aspectos Gerais

1) Seleção




•Interface Térmica :As características da interface térmica de

um instrumento devem incluir:

a) Necessidades do instrumento pararemoção de calor

b) Controle de temperatura interno ou

externo

Aspectos Gerais

1) Seleção



e. Aspectos econômicos :

Dentre os aspectos econômicos a seremconsiderados destacamos:

• Custo inicial• Custo operacional• Custo de instalação• Peças de reposição

Aspectos Gerais

1) Seleção

) S l ã



f. Aspectos ergonômicos :

A ergonomia tem como objetivos básicos:• Criar boas condições de trabalho;• Realizar uma interface Homem - Máquina

adequada;• Apresentar informações de forma a

permitir sua correta interpretação;• Posicionar e implementar mecanismos decontrole adequados ao ser humano.

1) Seleção

Aspectos Gerais

2) G d â i lé i



No processo de medida, a grandeza que

serve de comparação é denominada degrandeza unitária ou padrão unitário.As grandezas físicas são englobadas em duas

categorias:

2) Grandezas mecânicas e elétricas.

Grandezas fundamentais,

Grandezas derivadas.

Processo de medida:

2) G d â i lét i




Grandezas fundamentais:

2) G d â i lét i




Grandezas derivadas:

2) G d â i lét i



As grandezas mecânicas são as derivadas da

dimensão, massa, tempo e temperatura.São exemplos de grandezas mecânicas:


área e volume que dependem apenas da

dimensão, velocidade e aceleração que envolvem

dimensão e tempo, força, energia e potência que envolvem

massa, dimensão e tempo, freqüência que depende apenas do tempo.

Grandezas mecânicas:

2) Grandezas mecânicas e elétricas




O volt (V) - unidade de diferença de potencial e força eletromotriz. É a diferença de

potencial entre dois pontos de um fio condutor conduzindo uma corrente constante de 1 A, quando a potência dissipada entre

estes pontos é igual a 1 W .

As principais grandezas elétricas são:

Tensão:





O ohm ( ) - unidade de resistência elétrica.É a resistência elétrica observada entre dois

pontos de um condutor quando uma diferença de potencial constante de 1 V é aplicada a estes pontos, produzindo no

condutor uma corrente de 1 A (Pressupõe-se que o condutor não é fonte de qualquer força eletromotriz).


Resistência:





A corrente elétrica é um fluxo de elétrons que circula por um condutor quando entre suas

extremidades houver uma diferença de potencial (tensão).


Corrente:

O ampere (símbolo: A) é uma unidade de medida do SI usada paraquantificar a intensidade de corrente elétrica.




As principais variáveis envolvidas na indústria

de processo são quatro:


pressão (mecânica), nível (mecânica), temperatura (grandeza de base), vazão volumétrica ou mássica (mecânica).

Grandezas...

Em menor freqüência, são também medidas a densidade (mecânica),viscosidade (mecânica) e composição (química).

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