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INSTRUMENTAOIntroduoDe acordo com a organizao norte-americana Instrument Society of America - ISA, um instrumento industrial : Todo dispositivo usado para direta ou indiretamente medir e/ou controlar uma varivel.Nesta definio inclui-se, elementos/sensores primrios, elementos finais de controle, dispositivos computacionais, dispositivos eltricos como alarmes, chaves e botoeiras, etc.Introduo: Classificao

Introduo: UsoMonitorao do Processo: Indicadores de presso, temperatura, etc; sensores de vibrao em mquinas, alarmes, etc.Anlise Experimental de Engenharia:Em laboratrios de aferio, na verificao de desgastes e fadiga, etc.Obs.: Usualmente tem-se instrumentos mais precisos e delicados, cuja resposta dinmica muitas vezes fica em segundo plano.Controle de Processo: Sensores usados para medir variveis de um processo controlado, enviando essas informaes a um controlador que gera sinais de comando para atuadores.Obs.: Usualmente busca-se instrumentos cuja resposta dinmica deve ser rpida em relao ao processo a ser controlado.Classificao de MedioClassificao: Tipos de SinaisDiscretos: assumem somente 2 valores possveis: zero/um, aceso/apagado, ligado/desligado, etc. Chave de Nvel (indica se o nvel superior ou inferior a um dado limiar);Chave de presso ou pressostato;Chave de temperatura ou termostato;Chave fim de curso;Alarmes;Vlvulas solenides (que se abrem ou se fecham completamente, e em condio normal indica-se NA normalmente aberta, ou NF normalmente fechada.)Termostatos/Chave de TemperaturaClassificao: Tipos de Sinais

Classificao: Tipos de SinaisDigitais: assumem ou indicam valores em um conjunto finito enumervel de possibilidades.Instrumentos eletrnicos de medio com mostradores digitais;Instrumentos de medio ligados em uma rede digital dedicada (field bus, sensor bus, etc);Motor de passo;Encoder (medio de posio via contabilizao de pulsos gerados);Encoder Relativo ou IncrementalClassificao: Tipos de Sinais

Classificao: Tipos de SinaisAnalgicos: assumem ou indicam valores em um conjunto finito no-enumervel de possibilidades (faixa contnua de valores em um intervalo finito).Termmetro de mercrio;Ampermetro com bobina mvel;Manmetro de tubo em U;Rgua milimetrada;Vlvula pneumtica com acionamento contnuo;Aquecedor eltrico com tenso de acionamento contnua.Classificao: Tipos de Sinais comum encontrar-se os seguintes padres de envio de medies/comandos em Instrumentao Industrial:Sinais de presso de 3 psi a 15 psi (libras por polegada quadrada);Sinais de corrente de 4 mA a 20 mA;Sinais de tenso de 1 V a 5 V.Classificao: Tipos de Sinais

Grandezas de MedioTEMPERATURATemperatura e calorTodas as substncias so constitudas de molculas, estas se encontram em contnuo movimento. Quanto mais rpido o movimento das molculas, mais quente apresenta-se o corpo e quanto, mais lento o movimento das molculas, mais frio apresenta-se o corpo.Ento se define temperatura como o grau de agitao trmica das molculas. Na prtica, a temperatura representada em uma escala numrica.

Termmetro de Dilatao VolumtricaTEMPERATURAMedio de temperatura por termo resistnciaOs mtodos de utilizao de resistncias para medio de temperaturas iniciaram-se ao redor de 1835, com Faraday, porm s houve condies destas serem utilizadas em processos industriais a partir de 1925. Esses sensores adquiriram espao nos processos industriais por suas condies de alta estabilidade mecnica e trmica, resistncia contaminao, baixo ndice de desvio pelo envelhecimento e tempo de uso. Princpio de FuncionamentoOs bulbos de resistncia so sensores que se baseiam no princpio de variao e resistncia em funo da temperatura. Os materiais mais utilizados para a fabricao destes tipos de sensores so platina, cobre ou nquel, metais que apresentam caractersticas de:alta resistividade, permitindo assim uma melhor sensibilidade do sensor,ter alto coeficiente de variao de resistncia com a temperatura,ter rigidez e ductilidade para ser transformado em fios finos.

TEMPERATURACaractersticas da termo-resistncia de platinaAs termo resistncias Pt 100 so as mais utilizadas industrialmente, devido sua grande estabilidade, larga faixa de utilizao e alta preciso, as mesmas so utilizadas como padro de temperatura na faixa de 270C a 660C.Na montagem tipo isolao mineral, tem-se o sensor montado em um tubo metlico com uma extremidade fechada e preenchido todos os espaos, permitindo uma boa troca trmica e protegendo o sensor de choques mecnicos. A ligao do bulbo feita com fios de cobre, prata ou nquel isolados entre si, sendo a extremidade aberta, selada com resina epxi, vedando o sensor do ambiente em que vai atuar.

Vantagens:-Possuem maior preciso dentro da faixa de utilizao do que outros tipos de sensores;-Com ligao adequada, no existe limitao para distncia de operao;-Dispensam utilizao de fiao especial para ligao;-Se adequadamente protegidos, permitem utilizao em qualquer ambiente;-Tm boas caractersticas de reprodutibilidade;Desvantagens:-Deterioram-se com mais facilidade, caso haja excesso na sua temperatura de utilizao;-Temperatura mxima de utilizao 630C;- necessrio que todo o corpo do bulbo esteja com a temperatura equilibrada para indicar corretamente;-Alto tempo de resposta.TEMPERATURAUm termopar consiste de dois condutores metlicos, de natureza distinta, na forma de metais puros ou de ligas homogneas. Os fios so soldados em um extremo do qual se d o nome de junta quente ou junta de medio. A outra extremidade dos fios levada ao instrumento de medio de f.e.m. (fora eletromotriz), fechando um circuito por onde flui a corrente. O ponto onde os fios que formam o termopar se conectam ao instrumento de medio chamado de junta fria ou de referncia.O aquecimento da juno de dois metais gera o aparecimento de uma f.e.m. (fora eletromotriz).Este princpio conhecido por efeito Seebeck propiciou a utilizao de termopares para a medio de temperatura. Nas aplicaes prticas o termopar apresenta-se, normalmente, conforme a figura acima.O sinal de f.e.m. gerado pelos gradientes de temperatura (DT) existente entre as juntas quente e fria, ser de um modo geral indicado, registrado ou transmitido.TEMPERATURAIdentificao da Polaridade: o negativo (alumel) levemente magntico, o positivo no magntico.Caractersticas:Pode ser utilizado em atmosferas inertes e oxidantes.Sua mais importante aplicao ocorre na faixa de 700 a 1260.Pode ser utilizado, ocasionalmente, para temperaturas abaixo de 0C.Aplicaes: Metalrgicas, Siderrgicas, Fundio, Usina de Cimento e CaL, Vidros, Cermica, indstrias em geral.

PRESSOPresso absoluta a presso positiva a partir do vcuo perfeito, ou seja, a soma da presso atmosfrica do local e a presso manomtrica. Geralmente, coloca-se a letra A aps a unidade. Quando a presso representada abaixo da presso atmosfrica por presso absoluta, esta denominada grau de vcuo ou presso baromtrica.Presso manomtrica a presso medida em relao presso atmosfrica existente no local, podendo ser positiva ou negativa. Geralmente, coloca-se a letra G aps a unidade para represent-la.Quando se fala em uma presso negativa em relao presso atmosfrica, esta denominada presso de vcuo.Presso diferencial o resultado da diferena de duas presses medidas. Em outras palavras, a presso medida em qualquer ponto, exceto no ponto zero de referncia da presso atmosfrica.

PRESSO

PRESSOElemento de recepoAquele que recebe a presso a ser medida e a transforma em deslocamento ou fora (exemplo: bourdon, fole, diafragma).Elemento de transfernciaAquele que amplia o deslocamento ou a fora do elemento de recepo ou que transforma o mesmo em um sinal nico de transmisso do tipo eltrica ou pneumtica, enviada ao elemento de indicao (exemplo: links mecnicos, rel piloto, amplificadores operacionais).Elemento de indicaoAquele que recebe o sinal do elemento de transferncia e indica ou registra a presso medida (exemplo: ponteiros, displays).PRESSO

NVELMedio direta a medio em que tomada como referncia a posio do plano superior da substncia medida. Neste tipo de medio, podem-se utilizar rguas ou gabaritos, visores de nvel, bia ou flutuador.Rgua ou GabaritoConsiste em uma rgua graduada, de comprimento conveniente para sua introduo dentro do reservatrio a ser medido.

A determinao do nvel ser efetuada atravs da leitura direta do comprimento molhado na rgua pelo lquido.NVELVisores de NvelEste medidor usa o princpio dos vasos comunicantes, o nvel observado por um visor de vidro especial, podendo haver uma escala graduada acompanhando o visor.

NVELMedio indireta de nvelNeste tipo de medio, o nvel medido indiretamente em funo de grandezas fsicas como: presso, empuxo, radiao e propriedades eltricas.Medio de Nvel por Presso Hidrosttica (presso diferencial)Neste tipo de medio, usa-se a presso exercida pela altura da coluna lquida, para medir indiretamente o nvel, como mostra o Teorema de Stevin.Esta tcnica permite que a medio seja feita independente do formato do tanque, seja ele aberto ou pressurizado.

NVELMedio por Presso Diferencial em tanques PressurizadosNeste tipo de medio, a tubulao do impulso da parte de baixo do tanque conectada cmara de alta presso do transmissor de nvel. A presso atuante na cmara de alta a soma da presso exercida sobre a superfcie do lquido e a presso exercida pela coluna de lquido no fundo do reservatrio. A cmara de baixa presso do transmissor de nvel conectada na tubulao de impulso da parte de cima do tanque onde mede somente a presso exercida sobre a superfcie do lquido.

NVELSupresso de ZeroPara maior facilidade de manuteno e acesso ao instrumento, muitas vezes o transmissor instalado abaixo do tanque. Outras vezes, a falta de plataforma fixadora em torno de um tanque elevado resulta na instalao de um instrumento em um plano situado em nvel inferior tomada de alta presso. Em ambos os casos, uma coluna lquida ser formada com altura do lquido dentro da tomada de impulso. Se o problema no for contornado, o transmissor indicaria um nvel superior ao real.

NVELElevao de ZeroQuando o fluido do processo possuir alta viscosidade, ou condensar-se nas tubulaes de impulso, ou ainda, no caso do fluido ser corrosivo, deve-se utilizar um sistema de selagem nas tubulaes de impulso, das cmaras de baixa e alta presso do transmissor de nvel.Selam-se, ento, ambas as tubulaes de impulso, bem como as cmaras do instrumento. Na Figura a seguir, apresentado um sistema de medio de nvel com selagem, onde deve ser feita a elevao, que consiste em se anular a presso da coluna lquida na tubulao de impulso da cmara de baixa presso do transmissor de nvel.

NVELMedio de Nvel por RadarPossui uma antena cnica que emite impulsos eletromagnticos de alta freqncia superfcie a ser detectada. A distncia entre a antena e a superfcie a ser medida ser, ento, calculada em funo do tempo de atraso entre a emisso e a recepo do sinal.Esta tcnica pode ser aplicada com sucesso na medio de nvel por ser imune a efeitos provocados por gases, p, e espuma entre a superfcie e o detector, porm possui um custo relativo alto.

VAZOA medio de vazo inclui no seu sentido mais amplo, a determinao da quantidade de lquidos, gases e slidos que passa por um determinado local na unidade de tempo.A quantidade total movimentada pode ser medida em unidades de volume (litros, mm3, cm3, m3, gales, ps cbicos) ou em unidades de massa (g, Kg, toneladas, libras).

VAZOMedio de Vazo por Presso DiferencialA presso diferencial produzida por vrios tipos de elementos primrios, colocados na tubulao de forma tal que o fluido passe atravs deles. Sua funo aumentar a velocidade do fluido diminuindo a rea da seo em um pequeno comprimento para haver uma queda de presso. A vazo pode ento, ser medida a partir desta queda.

VAZOPlaca de OrifcioDos muitos dispositivos inseridos numa tubulao para se criar uma presso diferencial, o mais simples e mais comum empregado o da placa de orifcio.Consiste em uma placa precisamente perfurada, e instalada perpendicularmente ao eixo de tubulao.

Vantagens Instalao fcil Econmica Construo simplesManuteno e troca simples

DesvantagensAlta perda de cargaBaixa rangeabilidade

VAZORotmetrosSo medidores de vazo por rea varivel, nos quais um flutuador varia sua posio dentro de um tubo cnico, proporcionalmente vazo do fluido. Basicamente, um rotmetro consiste em duas partes:1. Um tubo de vidro de formato cnico, o qual colocado verticalmente na tubulao em que passa o fluido a ser medido.2. No interior do tubo cnico, h um flutuador que se move verticalmente, em funo da vazo medida.

Qualquer aumento na vazo movimenta o flutuador para a parte superior do tubo de vidro e a diminuio causa uma queda a um nvel mais baixo. Cada posio do flutuador corresponde a um valor determinado de vazo e somente um. necessrio colocar uma escala calibrada na parte externa do tubo e a vazo poder ser determinada pela observao direta da posio do flutuador.

VAZOMedidor Eletromagntico de VazoO medidor magntico de vazo , seguramente, um dos medidores mais flexveis e universais dentre os mtodos de medio de vazo.Sua perda de carga equivalente a de um trecho reto de tubulao, j que no possui qualquer obstruo. virtualmente insensvel densidade e viscosidade do fluido de medio.Medidores magnticos so, portanto, ideais para medio de produtos qumicos altamente corrosivos, fluidos com slidos em suspenso, lama, gua, polpa de papel, etc.Sua aplicao estende-se desde saneamento at indstrias qumicas, papel e celulose, minerao e indstrias alimentcias. A nica restrio que o fluido tem que ser eletricamente condutivo. Tem, ainda, como limitao o fato de fluidos com propriedades magnticas adicionarem um certo erro de medio.VAZOA lei de Faraday determina que o movimento do lquido atravs do campo magntico induz uma fora eletromotriz que atravessa o lquido num sentido perpendicular ao campo magntico, sendo essa f.e.m. diretamente proporcional sua velocidade de escoamento

VAZOMedidor por Efeito CoriolisUm medidor Coriolis possui dois componentes: tubos de sensores de medio e transmissor. Os tubos de medio so submetidos a uma oscilao e ficam vibrando em sua prpria freqncia natural baixa amplitude, quase imperceptvel a olho nu. Quando um fluido qualquer introduzido no tubo em vibrao, o efeito do Coriolis manifesta-se causando uma deformao, isto , uma toro, que captada por meio de sensores magnticos que geram uma tenso em formato de ondas senoidais.As foras geradas pelos tubos criam uma certa oposio passagem do fluido em sua regio de entrada (regio de bobina 1), e, em oposio, auxiliam o fluido na regio de sada dos tubos.O atraso entre os dois lados diretamente proporcional vazo mssica. Um RTD montado no tubo, monitorando a temperatura deste, a fim de compensar as vibraes das deformaes elsticas sofridas com a oscilao da temperatura.

VAZOMedidor VortexQuando um anteparo de geometria definida colocado de forma a obstruir parcialmente uma tubulao em que escoa um fluido, ocorre a formao de vrtices: que se desprendem alternadamente de cada lado do anteparo. De acordo com o aumento da velocidade do fluido na tubulao esses vrtices tem maior freqncia, logo podemos mensurar a vazo de acordo com a variao dos vrtices.

MEDIDORES ULTRA SONICOSMEDIDORES ABERTOS: CALHA PARSHAL, VERTEDOR

PHOpHmetro constitudo basicamente por umeletrodoe um circuitopotencimetro. O aparelho calibrado (ajustado) de acordo com os valores referenciado em cada solues de calibrao. Para que se conclua o ajuste ento calibrado em dois ou mais pontos. Normalmente utiliza-se tampes de pH 7,000 e 4,005.A leitura do aparelho feita em funo da leitura da tenso (usualmente em milivolts) que o eletrodo gera quando submerso na amostra. A intensidade da tenso medida convertida para uma escala de pH. O aparelho faz essa converso, tendo como uma escala de 0 a 14 pH. Seu uso comum em qualquer setor da cincia que trabalhe com solues aquosas.

ANALTICACONDUTIVIDADEORPSLICAETC...PROJETOPADRONIZAOCom o objetivo de simplificar e globalizar o entendimento dos documentos utilizados para representar as configuraes das malhas de instrumentao, normas foram criadas em diversos pases.No Brasil a Associao Brasileira de Normas Tcnicas (ABNT), atravs de sua norma NBR 8190, apresenta e sugere o uso de smbolos grficos para representao dos diversos instrumentos e suas funes ocupadas nas malhas de instrumentao. No entanto, como dada a liberdade para cada empresa estabelecer/ escolher a norma a ser seguida na elaborao dos seus diversos documentos de projeto de instrumentao, outras so utilizadas.Assim, devido a sua maior abrangncia e atualizao, uma das normas mais utilizadas em projetos industriais no Brasil a estabelecida pela ISA (Instrument Society of America).PADRONIZAO

PADRONIZAO

PADRO IACOEm nosso processo utilizamos um tipo de nomenclatura de instrumentos (TAG) que destaca a posio do equipamento.

FLUXOGRAMA DE PROCESSO

DEFINIO EQUIPAMENTOPRESSO DE TRABALHOTEMPERATURA DE TRABALHOPONTOS DE MXIMO E MNIMO DE PROCESSOTIPO DE FLUIDOTIPO DE MATERIAL DE TUBULAODIMETRO DE LINHAAPLICAOCARACTERSTICA DE CONTROLEETC...

FOLHA DE DADOS DE PROCESSO

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