CONTROLE DE UMA USINA NUCLEAR

AERONAVE

INSTRUMENTAOINSTRUMENTAOCincia que aplica e desenvolve tcnicas de medio, indicao, registro e controle de processos de fabricao, visando a otimizao na eficincia de processos industriais.

A utilizao de instrumentos nos permite:Incrementar e controlar a qualidade do produto;Aumentar a produo e o rendimento;Obter e fornecer dados seguros da matria prima e da quantidade produzida, alm de ter em mos dado relativos a economia dos processos.INSTRUMENTAO

Nas indstrias de processos, a instrumentao responsvel pelo rendimento mximo de um processo, fazendo com que toda energia cedida, seja transformada em trabalho na elaborao do produto desejado. Variveis de ProcessoAs grandezas que traduzem transferncias de energia num processo so denominadas VARIVEIS DE PROCESSO

As indstrias esto optando cada vez mais pela automatizao dos seus processos/plantas, a partir da implementao de:Realidade AtualSoftwares Supervisrios.Sistemas FieldbusPLCsControladores Multi-LoopTransmissores inteligentes

CLASSIFICAO DE INSTRUMENTOS DE MEDIOExistem vrios mtodos de classificao de instrumentos de medio. Dentre os quais podemos ter classificao por:

Funo Sinal transmitido ou suprimento Tipo de sinal

Classificao por FunoOs instrumentos podem estar interligados entre si para realizar uma determinada tarefa nos processos industriais. A associao desses instrumentos chama-se malha e em uma malha cada instrumento executa uma funo. Os instrumentos que podem compor uma malha so ento classificados por funo.

Classificao por Funo

01 Explique o conceito de instrumentao: A instrumentao a rea que trata das atividades relacionadas medio de grandezas fsicas para monitorao ou controle de sistemas industriais.

02 Cite trs tipos de atuadores. - Vlvulas (Pneumticas, Hidrulicas) - Rels (Estticos, Eletromecnicos) - Cilindros (Pneumticos, Hidrulicos) - Motores (Step-motor, Syncro, Servomotor) Solenides

EXERCCIOS

03 Explique a diferena entre sensor, transdutor e transmissor. Sensor detecta e sinaliza uma condio que se altera, eles substituem os sentidos humanos, mas nem sempre possuem as caractersticas eltricas necessrias para utilizao imediata. O transdutor se apresenta como uma interface entre o sensor e o circuito de controle ou tambm, eventualmente, entre o controle e o atuador. Os transmissores so instrumentos que medem uma varivel do processo e a transmitem a distncia para um instrumento receptor que pode ser um indicador, registrador, controlador ou a uma combinao destes. EXERCCIOS

04 Quais as caractersticas mais importantes que devemos levar em considerao na escolha de um sensor? Por qu? Tipos de sada, Sensibilidade, Exatido, Preciso, Range (Alcance), Estabilidade, Velocidade de resposta, Facilidade de manuteno, Custo, Calibrao, Dimenses, Encapsulamento, Vida til. Na escolha de um sensor existe muita coisa a ser levada em considerao, cabe ao tcnico optar pelo melhor custo beneficio, respeitando sempre as normas e padres exigidos. EXERCCIOS

05 A funo do transdutor a mesma do sensor? Explique sua resposta. Quando falamos sensor e transdutor de maneiras distintas, o transdutor o instrumento completo, contemplando sensor e demais circuitos de interface, j somente o sensor um dispositivo que detecta, ou sente, um sinal ou condio podendo traduzir uma grandeza fsica em informao eltrica mas que precisa muitas vezes do transdutor para levar esta informao at uma interface que possa ser interpretada. EXERCCIOS

06 Qual a diferena entre a sada digital e a sada analgica que um sensor pode apresentar? Analgico: O transdutor possui uma sada contnua, sendo assim a sada praticamente igual a grandeza fsica de entrada. Digital: A sada do dispositivo s assume valores lgicos 0 ou 1. Este tipo de sensor s capaz de indicar se uma grandeza fsica atingiu um valor pr-determinado.

EXERCCIOS

07 A velocidade de resposta uma importante caracterstica dos meios de medio e controle. Apresente um exemplo de aplicao na indstria onde pode ser aplicada esta afirmao. Em elevadores de carga, dependendo do local no pode ter desnvel nas plataformas, ou seja, o elevador no pode parar nem abaixo nem acima do ponto indicado. Caso ele no tivesse uma boa velocidade de resposta, ele detectaria o ponto e at tomar a deciso de parar ele poderia parar depois do ponto ideal. EXERCCIOS

08 Associe a primeira coluna com a segunda.

a) Preciso

b) Range

c) Velocidade de reposta

d) Exatido

e) Sensibilidade EXERCCIOS( E ) a razo entre a variao do valor indicado ou transmitido por um instrumento e a variao da varivel que o acionou, aps ter alcanado o estado de repouso. ( C ) Velocidade com que a medida fornecida pelo sensor alcana o valor real do processo. ( B ) a diferena algbrica entre o valor superior e inferior da faixa de medida do instrumento. ( A ) Erro relativo mximo que o dispositivo possa apresentar. ( D ) Podemos definir como sendo o maior valor de erro esttico que um instrumento possa ter ao longo de sua faixa de trabalho.

EXERCCIOS09 - a cincia que aplica e desenvolve tcnicas para adequao de instrumentos de indicao, registro e controle de variveis fsicas em equipamentos nos processos industriais:

Matemtica;

b) Metrologia;

c) Preciso;

d) Instrumentao;

e) Automao industrial.

EXERCCIOS10 - O que distncia sensora (Sn)?

a distncia entre raio interno e o externo;

b) a distncia entre a face sensora e o objeto a ser detectado;

c) a distncia entre dois sensores;

d) a distncia entre o liga e o desliga do sensor;

e) a distncia a partir da qual o sensor no detecta o alvo.

EXERCCIOS11 - Instrumento que recebe informaes na forma de uma ou mais quantidades fsicas, modifica, caso necessrio, as informaes e fornece um sinal de sada resultante.

Transdutor;

b) Tradutor;

c) Modificador;

d) Indicador;

e) Anlogo.

2. Sensores de Posio Os sensores de posio so utilizados para detectar uma posio relativa, ou seja, os sensores detectam o deslocamento relativo entre dois objetos. Os principais tipos de Sensores de Posio que estudaremos so: - Sensores indutivos - Sensores capacitivos - Sensores de proximidade magnticos - LVDT (Transformador linear de tenso diferencial varivel) - Syncro - Sensor potenciomtrico

2.1 Sensores indutivos Os sensores indutivos so sensores que detectam a presena de materiais metlicos que conduzem energia eltrica.Essa deteco feita atravs da incidncia de um campo eletromagntico oscilante, quando um metal entra nesse campo, ele absorve parte do campo tornando-o mais fraco. Essa perda de fora detectada pelo circuito eletrnico do sensor que o transforma em um sinal de sada, que pode ser a atuao de um contato NA ou NF para corrente alternada ou contnua, ou ainda um sinal varivel de tenso ou de corrente (sada analgica).

2.1 Sensores indutivos Esse tipo de sensor principalmente aplicado para substituir chaves tipo fim-de-curso, pois so mais vantajosos em relao a essas chaves tradicionais. Vantagens: - No necessitar de contato fsico para atuar, a deteco realizada com a simples aproximao do objeto. - Maior durabilidade - Alta velocidade de comutao - Maior nvel de confiabilidade.

2.1 Sensores indutivos Aplicaes: - Contar peas, medir velocidade, detectar materiais de baixa resistncia mecnica, entre muitas outras.

2.2 Sensores capacitivos Sensores capacitivos so sensores que detectam qualquer tipo de massa.

Seu funcionamento se d por meio de incidncia de um campo eltrico que gerado por cargas eltricas em sua face, formando assim um capacitor. Todo capacitor aumenta sua capacitncia quando colocamos algum tipo de massa dieltrica (isolante) entre seus eletrodos (os eletrodos so onde so armazenadas as cargas). Portanto, quando aproximamos qualquer material lquido ou slido face do sensor, ele aumentar a sua capacitncia. Por fim, o circuito eletrnico do sensor detecta essa variao de capacitncia e atua sua sada, que pode ser um contato NA ou NF ou ainda um sinal varivel de tenso ou corrente (sada analgica).

Os sensores capacitivos tm uma ampla gama de aplicaes que, de acordo com os modelos fornecidos pelos fabricantes, podem partir de uma simples deteco de qualquer material, por exemplo, para contagem em substituio as chaves fim-de-curso, at detector de lquidos. 2.2 Sensores capacitivos Deteco de Leite em caixa.Controle de Nvel.

2.3 Sensores de proximidade magnticos Esses sensores se baseiam no uso de campos magnticos convertendo o campo em um sinal eltrico. Baseiam-se no uso de um interruptor flexvel e um m permanente. O m pode fazer parte do objeto a ser detectado ou ser uma parte do dispositivo do sensor. Acionar, magneticamente, dispositivos eletro-eletrnicos como alarmes, trancas eltricas, portas, circuitos eletrnicos de partida, ...

2.4 LVDT (Transformador linear de tenso diferencial varivel)O LVDT uma espcie de transformador formado de um ncleo de material magntico mvel e trs bobinas. Uma das bobinas o enrolamento primrio e as outras duas so bobinas secundrias. Quando o ncleo est posicionado exatamente no centro das bobinas o sinal de sada nulo. Ocorrendo o deslocamento do ncleo para qualquer lado, induzido um sinal eltrico na sada do sensor.

2.4 LVDT (Transformador linear de tenso diferencial varivel)

Aplicaes: Devido caracterstica muito linear com a distncia, usa-se em posicionadores de preciso tais como:-CNCs;-Robs industriais;

-Fresadoras (no posicionamento da mesa);

-Controle e sensoriamentode vlvulas.

Distncias mais usuais:-Desde fraes de mmat dezenas de cm.

2.5 SyncroPertencem a uma categoria de componentes eletromagnticos, cujo objetivo principal o de transmitir, receber ou converter dados angulares. O syncro se comporta como um motor ou gerador sncrono, quer dizer, um transformador rotativo onde o primrio o rotor e o secundrio o estator. Os syncros podem ser usados para transmitir deslocamentos angulares atravs de grandes distncias

2.6 Sensor potenciomtrico Potencimetros lineares so sensores que apresentam uma resistncia proporcional ao deslocamento ou posio. Podem ser constitudos de fios enrolados ou plstico condutivo, em formato retangular ou cilndrico. So transdutores de contato comum em forma de resistores variveis com trs contatos. Dois desses contatos so conectados aos fins do resistor, cuja resistncia entre eles fixa. O terceiro contato conectado a um posicionador movido ao longo do resistor. A resistncia entre ele e cada uma das outras duas extremidades varia.

01 Cite os principais tipos de sensores de presena. Sensores pticos (Retro Reflexo, Reflexo, Transmisso), Infravermelho Ativo, Infravermelho Passivo, Ultrassnico.

02 Fale sobre os componentes de um sensor ptico. Oscilador - Gera um sinal eltrico modulado e envia ao emissor. Emissor - Transforma o sinal eltrico recebido do oscilador em um feixe de luz modulado, sendo executada a emisso do sinal. Receptor - Converte o sinal de luz modulado em um sinal eltrico modulado.EXERCCIOS

Oscilador - Gera um sinal eltrico modulado e envia ao emissor. Emissor - Transforma o sinal eltrico recebido do oscilador em um feixe de luz modulado, sendo executada a emisso do sinal. Receptor - Converte o sinal de luz modulado em um sinal eltrico modulado. Pr-Amplificador Responsvel por ajustar o sinal eltrico modulado vindo do receptor a nveis compatveis com o circuito eletrnico do sensor. EXERCCIOS

Analisador de Frequncia - Compara a frequncia de sinal que recebida pelo receptor com a frequncia de sinal gerada pelo emissor, considerando assim apenas sinais compatveis. Discriminador - Compara o nvel de sinal recebido do analisador de frequncia com nveis pr estabelecidos, definindo assim o estado do sensor. Estgio de Sada - Recebe o sinal do discriminador e comuta a carga. LED o indicador de estado, sendo acionado pelo discriminador. Fonte de Alimentao - A alimentao do circuito do sensor realizada por um regulador interno.EXERCCIOS

03 Compare sensor ptico por reflexo com sensor ptico por retro reflexo. Sensores pticos por Reflexo: o emissor e o receptor de luz so encapsulados em uma nica pea. O emissor emite a luz que vai incidir no objeto a ser detectado. A luz refletida retorna ao receptor onde detectada, mudando o estado de sada do sensor. Sensores pticos por Retro Reflexo: tanto emissor quanto receptor esto montados no mesmo invlucro. Estabelece-se um feixe e de luz entre o emissor e o receptor, por meio do refletor. O sensor ativado quando algum objeto interrompe o feixe de luz. EXERCCIOS

04 Diferencie sensor infravermelho ativo de passivo. Os sensores de infravermelho ativo so constitudos por transmissor e receptor em invlucros diferentes. (alarme tipo barreira) O Sensor infravermelho passivo no transmite, apenas detecta a presena atravs do calor humano.

05 Cite os principais sensores de posio. Indutivos, Capacitivos, Proximidade Magnticos, LVDT, Syncro, Potenciomtrico EXERCCIOS

06 Explique o funcionamento do LVDT. um transdutor de posio que baseia-se na variao do grau de acoplamento entre dois circuitos. Consiste de um ncleo de material magntico mvel e trs bobinas que constituem o transformador esttico. Uma das bobinas o enrolamento primrio e as outras duas so bobinas secundrias.

07 Onde podemos utilizar o sensor ultrassnico? Nos sistemas de anticoliso, medio de nvel em recipientes, controle de altura de objetos... EXERCCIOS

08 - Qual dos itens abaixo no ser detectado normalmente por um sensor fotoeltrico? a) Material de madeira; b) Material metlico; c) Material transparente; d) Papel; e) Plstico.EXERCCIOS

09 - Na deteco de um sensor indutivo, qual grandeza varia? a) Eletrosttica; b) Potencial; c) Eletromagntica; d) Fotoeltrica; e) Fluxo.EXERCCIOS

10 - Na deteco de um sensor capacitivo, qual grandeza varia? a) Eletrosttica; b) Potencial; c) Eletromagntica; d) Fotoeltrica; e) Fluxo. EXERCCIOS

11 - Em um projeto necessrio a separao de materiais ferrosos (metais) de no ferrosos. Qual o tipo de sensor mais indicado para realizar a tarefa? a) Sensor capacitivo; b) Sensor fotoeltrico; c) Termopar; d) Termoresistncia; e) Indutivo. EXERCCIOS

1. Sensores de Velocidade Na maioria dos processos industriais, a velocidade uma das principais variveis a ser controlada.Torna-se ento extremamente necessrio a medio desta varivel de maneira eficiente e precisa, uma vez que uma variao mesmo que mnima na velocidade pode acarretar em uma problema no produto final. Alm disto, quanto maior a velocidade de um processo ou de uma linha de produo maior ser a produtividade. Classifica-se a velocidade em:Velocidade Linear: Velocidade descrita em um movimento retilneo. dada pela razo do deslocamento x, ocorrido durante um intervalo de tempo, pelo intervalo de tempo t. Ou seja: v(m/s) = x(m) / t(s)

1. Sensores de Velocidade Velocidade Angular: Velocidade descrita em um movimento de rotao em torno de um eixo fixo, chamado de eixo de rotao. descrita como a razo do deslocamento angular , ocorrido durante um intervalo de tempo, por esse intervalo de tempo t.

Ou seja:(rad/s) = (rad) / t(s)

Uma das formas de se medir a velocidade utilizar algum dispositivo que transforme diretamente esta grandeza mecnica em uma grandeza eltrica.

1. Sensores de Velocidade Sensores de Velocidade Lineares (Rguas Digitais):- Instalados diretamente no local onde se realiza o movimento.- Fornecem uma medida de posicionamento direta e instantnea.Sensores de Velocidade Rotativos:- Acoplamento direto no eixo do motor ao qual se deseja monitorar.Os principais tipos de Sensores de Velocidade que estudaremos so: - Tacogerador - Acoplador ptico

1.1 TacogeradorO tacogerador nada mais do que um gerador DC de m permanente acoplado mecanicamente no eixo em que se deseja medir a velocidade. Embora seja mais utilizado para medir a velocidade angular em mquinas rotativas, pode-se utiliz-lo para medir a velocidade linear de mquinas como automveis, locomotivas entre outras, sendo que para esse tipo de aplicao necessrio saber o dimetro da roda em questo.Tambm pode ser utilizado como transdutor de medida de velocidade em elevadores prediais, controle de mquinas operatrizes de controle numrico e mquinas rotativas convencionais.

1.1 TacogeradorEste gerador DC gera uma tenso de sada que proporcional a velocidade do seu eixo. importante lembrar que para altas velocidades esta linearidade distorcida devido ao efeito de saturao.

1.2 Acoplador pticoSensor constitudo basicamente por um disco com furos, conectado ao eixo do motor e um conjunto de transmissor e receptor acoplado por meio de um feixe de luz.Na maioria dos casos so utilizados fotoacopladores j integrados. O fotoacoplador um dispositivo capaz de possibilitar que um objeto interrompa a transmisso de luz emitida por um LED.O circuito formado basicamente por um LED na entrada e um fotossensor na sada.

2. Sensores de Acelerao Sensores de acelerao, conhecidos como acelermetros, de modo geral, podem ser considerados transdutores capazes de converter energia mecnica associada ao movimento em um sinal eltrico proporcional acelerao do sistema.So sensores do tipo inercial e nos indicam o movimento do sistema em relao a uma j pr-fixada varivel do eixo inercial. Os acelermetros so componentes complexos, integrando vrios componentes num nico invlucro e geralmente so dispostos em forma de circuitos integrados.

2. Sensores de Acelerao Acelerao: Na Fsica, acelerao e a taxa de variao da velocidade em relao ao tempo, ou seja, e a rapidez com que a velocidade de um corpo varia. E uma grandeza vetorial que como tal possui modulo, direo e sentido. No Sistema Internacional de Unidades (SI) a unidade de acelerao e o metro por segundo ao quadrado(m/s2). A Acelerao dada pela razo da Velocidade v, ocorrido durante um intervalo de tempo, pelo intervalo de tempo t. Ou seja: a(m/s2) = v(m/s) / t(s)

2. Sensores de AceleraoUma das funes dos acelermetros pode ser como instrumento para monitorar as mudanas na acelerao devido ao choque, vibrao ou impacto.A aplicao na indstria automobilstica, hoje uma realidade, no caso de Air-bags. Um acelermetro monitora constantemente a acelerao do veculo, ento ao sofrer uma parada brusca,caracterizando uma desacelerao proveniente de uma coliso, ele ir acionar um circuito que far o disparo do air-bag.

2. Sensores de AceleraoEmbora no com tanta intensidade, podem tambm ser encontrados para medir o ngulo da lana de guindastes, o ngulo de inclinao em maquinrios de construo de estradas. J em maior escala, esto em sistemas de guia de navios, avies, satlites,sismmetros, cmeras digitais, notebooks tablets, celulares entre outros.

01 Quais as principais aplicaes do tacogerador? Pode ser aplicado como transdutor de medida de velocidade em elevadores prediais, controle de mquinas operatrizes de controle numrico, mquinas rotativas convencionais e tambm para medir a velocidade de mquinas como automveis e locomotivas.

02 Como constitudo o acoplador ptico? basicamente formado por um LED na entrada e um fotossensor na sada. EXERCCIOS

03 Onde podemos utilizar o acelermetro? Em sistemas de guia de navios, avies, automveis, satlites, sismmetros, cmeras digitais, notebooks, tablets e celulares.

04 Descreva a importncia em mensurar a velocidade de um dispositivo utilizado na indstria. Se imaginarmos uma indstria que tenha uma linha de produo com vrias esteiras interligadas, se no tivermos uma velocidade conhecida e controlada poderamos ter problemas de comunicao entre elas, ou seja, uma pea ou produto poderia chegar antes ou depois do tempo desejado. EXERCCIOS

05 Um sensor de velocidade pode ser utilizado como sensor de posicionamento? Explique sua resposta. Sim, poderia. Um exemplo seria o tacogerador no uso de velocidade e posicionamento de elevador predial.

06 Como componentes de um acoplador ptico podemos citar: a) Resistncia, diodo e tiristor; b) Termostato, chave e vlvula; c) Potencimetro e led; d) Emissor e receptor; e) Tiristor e uma bobina.EXERCCIOS

07 Sobre os sensores de velocidade correto afirmar que: a) Possuem pouca preciso na repetio da medida; b) So utilizados para identificar presena ou ausncia; c) Convertem uma posio mecnica num sinal eltrico; d) Esto caindo em desuso; e) A mudana do tipo de material a ser detectado no causa variao na distncia sensora.EXERCCIOS

08 So caractersticas dos acelermetros, exceto: a) Convertem energia mecnica associada ao movimento em forma eltrica; b) Empregados em grande escala nos sistemas de guias de navios, avies, satlites, etc. c) Usados como instrumentos de monitoramento as mudanas de velocidade, devido ao choque, vibrao e impacto; d) Componentes que indicam o movimento em relao a uma j pr-fixada varivel do eixo inercial. e) So componentes simples, integrando vrios componentes num nico invlucro.EXERCCIOS