Controle e Automação no
Processamento Mineral
Prof. Dr. André Carlos SilvaUniversidade Federal de Catalão
Capítulo I –
Símbolos e Identificação
1. INTRODUÇÃO
⚫ Qualquer planta projetada para produzir
determinado produto sempre requer sistemas
de instrumentação para fazer a medição,
controle, monitoramento e alarme de suas
variáveis operacionais.
⚫ A escolha correta dos sistemas pode ser a
diferença entre sucesso e fracasso para uma
unidade, planta ou toda a companhia.
1. INTRODUÇÃO
⚫ Como existe uma rápida evolução das
tecnologias (e consequente obsolescência
das mesmas), periodicamente toda planta
requer ampliações e/ou modificações
radicais que incluem a atualização dos seus
instrumentos e de seus sistemas de controle.
1. INTRODUÇÃO
⚫ Assim, técnicos e engenheiros que trabalham
com projeto, especificação, operação e
manutenção de plantas devem estar
atualizados com a instrumentação e as
recentes tecnologias envolvidas.
Painel de uma turbina a vapor
1. INTRODUÇÃO
⚫ A simbologia de instrumentação analógica e
digital, compartilhada e integral, distribuída e
centralizada se baseia nas seguintes normas
americanas (geralmente traduzidas para o
português) :
⚫ ISA S5.1, Instrumentation Symbols and
Identification, 1984;
⚫ ISA S5.3, Graphic Symbols for Distributed
Control/Shared Display Instrumentation, Logic
and Computer Systems, 1983.
2. APLICAÇÕES
⚫ Os símbolos de instrumentação são
encontrados principalmente em:
⚫ Fluxogramas de processo e de engenharia;
⚫ Desenhos de detalhamento de instrumentação
instalação, diagramas de ligação, plantas de
localização, diagramas lógicos de controle,
listagem de instrumentos;
2. APLICAÇÕES
⚫ Painéis sinópticos e semigráficos na sala de
controle;
⚫ Diagramas de telas de vídeo de estações de
controle.
2. APLICAÇÕES
Painel Sinóptico de Controle e Automação em Edifício
2. APLICAÇÕES
Painel Sinóptico
Painel Sinóptico do controle da aeração de armazém de
soja da Fiagril (Lucas do Rio Verde-MT)
3. Roteiro da identificação
⚫ Cada instrumento (ou função) a ser
identificado é designado por um conjunto
alfanumérico denominada tag.
⚫ A parte de identificação da malha
correspondente ao número é comum a todos
os instrumentos da mesma malha. A tag
pode ainda ter sufixo para completar a
identificação.
3.1. Tag completo típico
⚫ O número da malha do instrumento pode
incluir o código da informação da área.
⚫ Por exemplo: TIC 500-103 e TIC 500-104
são dois controladores indicadores de
temperatura, ambos da área 500, sendo os
seus números sequenciais 103 e 104.
3.1. Tag completo típico
TIC 500-103 Identificação do instrumento ou tag do instrumento
T... Primeira letra: variável da malha, Temperatura
...C Última letra: identificação funcional: Controlador
...I... Modificador ou complemento da função: Indicador
500 Número da malha do sensor
103 Número sequencial da malha de temperatura
Exemplo de tag para um sensor de temperatura
3.2. Identificação funcional
⚫ A identificação funcional do instrumento (ou
seu equivalente funcional) consiste de letras
da tabela a seguir e inclui uma primeira letra,
que é a variável do processo medida (ou de
inicialização).
3.2. Identificação funcional
Letra
Primeira letra Letras subsequentes
Variável ModificadorFunção
display
Função
saídaModificador
A Análise Alarme
B Queimador Escolha Escolha Escolha
C Escolha Controle
D Escolha Diferencial
ETensão
(f.e.m.)
Elemento
sensor
F Vazão (flow)Fração ou
relação
G Escolha
Visor ou
indicador
local
3.2. Identificação funcional
Letra
Primeira letra Letras subsequentes
Variável ModificadorFunção
display
Função
saídaModificador
HManual
(hand)Alto (high)
I Corrente Indicação
J PotênciaVarredura
(scan)
K TempoTempo de
mudança
Estação
controle
L Nível (level) Lâmpada Baixo (low)
M Escolha Momentâneo Médio
N Escolha Escolha Escolha Escolha
3.2. Identificação funcional
Letra
Primeira letra Letras subsequentes
Variável ModificadorFunção
display
Função
saídaModificador
O EscolhaOrifício ou
Restrição
PPressão,
Vácuo
Ponto de
teste
Q QuantidadeIntegral,
Total
R Radiação Registro
SVelocidade,
FrequênciaSegurança Chave
T Temperatura Transmissão
U Multivariável Multifunção Multifunção Multifunção
3.2. Identificação funcional
Letra
Primeira letra Letras subsequentes
Variável ModificadorFunção
display
Função
saídaModificador
V
Vibração,
Análise
mecânica
Válvula,
damper
W Força peso Poço (well)
X Ñ classific. Eixo X Ñ classific. Ñ classific. Ñ classific.
YEvento,
EstadoEixo Y
Relé,
comutação
ZPosição ou
DimensãoEixo Z
Elemento
final
3.2. Identificação funcional
⚫ A primeira letra pode ter um modificador
opcional.
⚫ Por exemplo, PT é o transmissor de pressão
e PDT é o transmissor de pressão
diferencial.
3.2. Identificação funcional
⚫ A identificação funcional do instrumento é
feita de acordo com sua função e não de sua
construção.
⚫ Assim, um transmissor de pressão diferencial
para medir nível tem a tag LT (transmissor de
nível) e não o de PDT (transmissor de
pressão diferencial).
3.2. Identificação funcional
⚫ Embora o transmissor seja construído e
realmente meça pressão diferencial, seu tag
depende de sua aplicação e por isso pode
ser LT (quando mede nível) ou FT (quando
mede vazão).
3.2. Identificação funcional
⚫ Com outro exemplo pode-se citar uma chave
atuada por pressão ligada à saída de um
transmissor pneumático de nível.
⚫ Tal chave terá uma tag LS (chave de nível) e
não PS (chave de pressão).
3.2. Identificação funcional
⚫ A tag também não depende da variável
manipulada, mas sempre depende da
variável inicializada ou medida.
⚫ Assim, uma válvula que manipula a vazão de
saída de um tanque para controlar nível, tem
tag de LV ou LCV e não de FV ou FCV.
3.2. Identificação funcional
⚫ A segunda letra tipicamente é a função do
instrumento.
⚫ Assim sendo, FT é a tag de um transmissor
(T) de vazão (F).
3.2. Identificação funcional
⚫ Também a segunda letra pode ter um ou
mais modificadores.
⚫ FIA é a tag de um indicador de vazão, com
alarme.
⚫ Alarme (A) é o modificador da função
indicação.
3.2. Identificação funcional
⚫ Também pode-se detalhar o tipo do alarme.
⚫ Por exemplo: FIAL é a tag de um indicador
de vazão com alarme de baixa.
3.2. Identificação funcional
⚫ A tag pode ter modificador da variável
(primeira letra) e de função (segunda letra).
⚫ Por exemplo: PDIAL é um indicador de
pressão diferencial (modificador de
pressão) com alarme (modificador do
indicador) de baixa (modificador do alarme).
3.2. Identificação funcional
⚫ Quando a tag possuir várias letras, pode-se
dividi-la em duas tags.
⚫ O instrumento é simbolizado por dois balões
se tangenciando e a tag por ser, por
exemplo, TIC-3 para o controlador indicador
de temperatura e TSH-3 para a chave
manual associada ao controlador.
3.2. Identificação funcional
⚫ Todas as letras de identificação de
instrumentos são maiúsculas.
⚫ Por isso, deve-se evitar usar FrC para
controlador de relação de vazões e usar
FFC, controlador de fração de vazões.
3.2. Identificação funcional
⚫ As funções de computação (+. -, x, ÷, √),
seleção (<, >), lógica e conversão (i/p, p/i
conversão de corrente em saída
pneumática e vice-versa) deve ter os
símbolos ao lado do balão, para esclarecer a
função executada.
3.3. Identificação da malha
⚫ A identificação da malha geralmente é feita
por um número, colocado ao final da
identificação funcional do instrumento
associado a uma variável de processo.
⚫ A numeração pode ser serial ou paralela.
3.3. Identificação da malha
⚫ Numeração paralela começa de 0 ou para
cada variável, TIC-100, FIC-100, LIC-100 e
AI-100.
⚫ Numeração serial usa uma única sequência
de números, de modo que se tenha TIC-100,
FIC-101, LIC-102 e AI-103.
3.3. Identificação da malha
⚫ Os instrumentos podem estar interligados
entre si para realizar uma determinada tarefa
nos processos industriais.
⚫ A associação desses instrumentos chama-se
malha e em uma malha cada instrumento
executa uma função.
3.3. Identificação da malha
Na figura acima o controlador mede a saída do processo (neste caso, a
temperatura), compara com o valor desejado (setpoint), encontra o erro, e calcula
uma saída de controle para modificar a posição da válvula de controle até que o
erro seja eliminado ou permaneça dentro de limites considerados como nulos.
3.3. Identificação da malha
⚫ A numeração pode começar de 1 ou
qualquer outro número conveniente, como
101, 1001, 1201.
⚫ Quando a malha tem mais que um
instrumento com a mesma função
(geralmente a função de condicionamento)
deve-se usar um apêndice ou sufixo ao
número.
3.3. Identificação da malha
⚫ Por exemplo, se a mesma malha de vazão
tem um extrator de raiz quadrada e um
transdutor de corrente para pneumático, o
primeiro pode ser FY-101-A e o segundo FY-
101-B.
⚫ Quando se tem um registrador multiponto,
com n pontos, é comum numerar as malhas
como TE-18-1, TE-18-2, TE-18-3 até TE-18-
n.
3.3. Identificação da malha
⚫ Quando um registrador tem penas dedicadas
para vazão, pressão, temperatura, sua tag
pode ser FR-2, PR-5 e TR-13.
⚫ Se ele registra três temperaturas diferentes,
sua tag pode ser TR-7/8/9.
3.3. Identificação da malha
⚫ Acessórios de instrumentos, como medidores
de purga, regulador de pressão, pote de
selagem e poço de temperatura, que às
vezes nem é mostrado explicitamente no
diagrama, precisam ser identificados e ter
uma tag, de acordo com sua função e deve
ter o mesmo número da malha onde é
utilizado.
3.3. Identificação da malha
⚫ Esta identificação não implica que o
acessório deva ser representada no
diagrama.
⚫ Também pode-se usar a mesma tag da
malha e colocando-se a palavra de sua
função, como SELO, POÇO, FLANGE,
PURGA. Existem acessórios que possuem
letra correspondente, como W para poço
termal.
3.3. Identificação da malha
⚫ Podem haver diferenças de detalhes de
identificação, como por exemplo, para a
malha 301 de controle de temperatura, pode-
se ter a seguinte identificação:
TE-301 sensor de temperatura
TT-301 transmissor de temperatura
TIC-301 controlador de temperatura
TCV-301 válvula de controle de temperatura
3.3. Identificação da malha
⚫ Porém, há quem prefira e use:
TIC-301-E sensor de temperatura
TIC-301-T transmissor de temperatura
TIC-301-C controlador de temperatura
TIC-301-V válvula de controle de temperatura
3.3. Identificação da malha
TE-301 sensor de temperatura
TT-301 transmissor de temperatura
TIC-301 controlador de temperatura
TCV-301 válvula de controle de temperatura
TIC-301-E sensor de temperatura
TIC-301-T transmissor de temperatura
TIC-301-C controlador de temperatura
TIC-301-V válvula de controle de temperatura
3.3. Identificação da malha
⚫ Também é possível encontrar em diagramas
a tag de TIC ou TC para o controlador de
temperatura.
⚫ Como praticamente todo controlador é
também um indicador, é comum simplificar e
usar TC.
3.3. Identificação da malha
⚫ Alguns projetistas usam pequenas diferenças
de tag para distinguir válvulas auto
controladas (ou reguladoras) de válvulas
convencionais que recebem o sinal do
controlador.
⚫ Assim, a válvula auto controlada de
temperatura tem tag de TCV e a válvula
convencional de TV.
4. Simbologia de Instrumentos
⚫ A normalização dos símbolos e identificações
dos instrumentos de medição e controle do
processo, que inclui símbolos e códigos alfa
numéricos, torna possível e mais eficiente a
comunicação do pessoal envolvido nas
diferentes áreas de uma planta manutenção,
operação, projeto e processo.
4. Simbologia de Instrumentos
⚫ Mesmo os não especialistas em
instrumentação devem saber a identificação
dos instrumentos.
4.1. Parâmetros do Símbolo
⚫ A simbologia correta da instrumentação deve
conter os seguintes parâmetros:
1. Identificação das linhas de interligação dos
instrumentos, exemplo: eletrônica física,
eletrônica por configuração, pneumática, etc.
2. Determinação do local de instalação dos
instrumentos, acessível ou não acessível ao
operador de processo.
4.1. Parâmetros do Símbolo
3. Filosofia da instrumentação, quanto ao
instrumento ser dedicado a cada malha ou
compartilhado por um conjunto de malhas de
processo;
4. Identificação (tag) do instrumento, envolvendo a
variável do processo, a função do instrumento e
o numero da malha do processo;
5. Outras informações adicionais.
4.2. Alimentação dos instrumentos
⚫ A maioria absoluta dos instrumentos de
medição e de controle requer alguma fonte
de alimentação, que lhe forneça algum tipo
de energia para seu funcionamento.
⚫ Os tipos mais comuns de alimentação são a
elétrica e a pneumática, porém há muitas
outras disponíveis.
4.2. Alimentação dos instrumentos
⚫ As seguintes abreviações são sugeridas para
denotar os tipos de alimentação.
⚫ Opcionalmente, elas podem indicar também
tipos de purga.
4.2. Alimentação dos instrumentos
⚫ AS – Suprimento de ar (Air supply)
⚫ ES – Suprimento elétrico (Electric supply)
⚫ GS – Suprimento de gás (Gas supply)
⚫ HS – Suprimento hidráulico (Hydraulic
supply)
⚫ NS – Suprimento de Nitrogênio (Nitrogen
supply)
⚫ SS – Suprimento de Vapor (Steam supply)
⚫ WS – Suprimento de água (Water supply)
4.2. Alimentação dos instrumentos
⚫ O nível de alimentação pode ser adicionado
à linha de alimentação do instrumento.
⚫ Por exemplo, AS 100 kPa (alimentação
pneumática de 100 kPa), ES 24 V cc
(alimentação de 24 V cc para instrumento
elétrico).
4.2.1. Válvulas de controle
4.2.2. Válvulas manuais
4.2.3. Miscelânea
4.2.3. Miscelânea
4.3. Linhas entre os Instrumentos
⚫ As linhas de ligações entre os instrumentos
devem ser mais finas que as linhas de
processo da seguinte forma:
4.4. Balão do instrumento
⚫ O instrumento completo é simbolizado por
um pequeno balão circular, com diâmetro
aproximado de 12 mm.
⚫ Avanços nos sistemas de controle com
instrumentação aplicando microprocessador
e computação digital (que permitem funções
compartilhadas em um único instrumento e
utilizam ligações por programação ou por elo
de comunicação) fizeram surgir outros
símbolos de instrumentos e de interligações.
4.4. Balão do instrumentoRepresentação dos instrumentos em Diagramas P&I (Process & Instrumentation)
4.4. Balão do instrumentoLetras de identificação
4.4. Balão do instrumentoLetras de identificação
4.4. Balão do instrumentoLetras de identificação
4.4.1. Notas para a tabela
das letras de identificação
⚫ 1. Uma letra de escolha do usuário tem o
objetivo de cobrir significado não listado que é
necessário em uma determinada aplicação. Se
usada, a letra pode ter um significado como de
primeira letra ou de letras subsequentes. O
significado precisa ser definido uma única vez
em uma legenda. Por exemplo, a letra N pode
ser definida como módulo de elasticidade como
uma primeira letra ou como osciloscópio como
letra subsequente.
4.4.1. Notas para a tabela
das letras de identificação
⚫ 2. A letra X não classificada tem o objetivo de
cobrir significado não listado que será usado
somente uma vez ou usado em um significado
limitado. Se usada, a letra pode ter qualquer
número de significados como primeira letra ou
como letra subsequente. O significado da letra X
deve ser definido do lado de fora do círculo do
diagrama. Por exemplo, XR pode ser registrador
de consistência e XX pode ser um osciloscópio
de consistência.
4.4.1. Notas para a tabela
das letras de identificação
⚫ 3. A forma gramatical do significado das
letras subsequentes pode ser modificado
livremente. Por exemplo, I pode significar
indicador, ou indicação; T pode significar
transmissão ou transmissor.
4.4.1. Notas para a tabela
das letras de identificação
⚫ 4. Qualquer primeira letra combinada com as
letras modificadoras D (diferencial), F (relação),
M (momentâneo), K (tempo de alteração) e Q
(integração ou totalização) representa uma
variável nova e separada e a combinação é
tratada como uma entidade de primeira letra.
Assim, os instrumentos TDI e TI indicam duas
variáveis diferentes: diferença de temperatura e
temperatura. As letras modificadoras são
usadas quando aplicável.
4.4.1. Notas para a tabela
das letras de identificação
⚫ 5. A letra A (análise) cobre todas as análises
não descritas como uma escolha do usuário.
O tipo de análise deve ser especificado fora
do circulo de identificação. Por exemplo,
análise de pH, análise de O2. Análise é
variável de processo e não função de
instrumento, como muitos pensam
principalmente por causa do uso inadequado
do termo analisador.
4.4.1. Notas para a tabela
das letras de identificação
⚫ 6. O uso de U como primeira letra para
multivariável em lugar de uma combinação de
outras primeiras letras é opcional. É
recomendável usar as primeiras letras
especificas em lugar da letra U, que deve ser
usada apenas quando o número de letras for
muito grande. Por exemplo, é preferível usar
PR/TR para indicar um registrador de pressão e
temperatura em vez de UR. Porém, quando se
tem um registrador multiponto, com 24 pontos e
muitas variáveis diferentes, deve-se usar UR.
4.4.1. Notas para a tabela
das letras de identificação
⚫ 7. O uso dos termos modificadores alto (H),
baixo (L), médio (M) e varredura (J) é
opcional.
4.4.1. Notas para a tabela
das letras de identificação
⚫ 8. O termo segurança se aplica a elementos
primários e finais de proteção de emergência.
Assim, uma válvula auto atuada que evita a
operação de um sistema de fluido atingir valores
elevados, aliviando o fluido do sistema tem um
tag PCV (válvula controladora de pressão).
4.4.1. Notas para a tabela
das letras de identificação
⚫ 8. (CONTINUAÇÃO) Porém, a tag desta
válvula deve ser PSV (válvula de segurança
de pressão) se ela protege o sistema contra
condições de emergência, ou seja, condições
que são perigosas para o pessoal ou o
equipamento e que são raras de aparecer.
4.4.1. Notas para a tabela
das letras de identificação
⚫ 8. (CONTINUAÇÃO) A designação PSV se
aplica a todas as válvulas de proteção contra
condições de alta pressão de emergência,
independente de sua construção, modo de
operação, local de montagem, categoria de
segurança, válvula de alívio ou de segurança.
Um disco de ruptura tem o tag PSE (elemento
de segurança de pressão).
4.4.1. Notas para a tabela
das letras de identificação
⚫ 9. A função passiva G se aplica a
instrumentos ou equipamentos que fornecem
uma indicação não calibrada, como visor de
vidro ou monitor de televisão. Costuma-se
aplicar TG para termômetro e PG para
manômetro, o que não é previsto por esta
norma.
4.4.1. Notas para a tabela
das letras de identificação
⚫ 10. A indicação normalmente se aplica a
displays analógicos ou digitais de uma
medição instantânea. No caso de uma
estação manual, a indicação pode ser usada
para o dial ou indicador do ajuste.
4.4.1. Notas para a tabela
das letras de identificação
⚫ 11. Uma lâmpada piloto que é parte de uma
malha de instrumento deve ser designada
por uma primeira letra seguida pela letra
subsequente L. Por exemplo, uma lâmpada
piloto que indica o tempo expirado deve ter o
tag KQL (lâmpada de totalização de tempo).
4.4.1. Notas para a tabela
das letras de identificação
⚫ 11. (CONTINUAÇÃO) A lâmpada para
indicar o funcionamento de um motor tem o
tag EL (lâmpada de voltagem), pois a
voltagem é a variável medida conveniente
para indicar a operação do motor ou YL
(lâmpada de evento) assumindo que o
estado de operação está sendo monitorado.
Não se deve usar a letra genérica X, como
XL.
4.4.1. Notas para a tabela
das letras de identificação
⚫ 12. O uso da letra U para multifunção, vem
vez da combinação de outras letras
funcionais é opcional. Este designador não
específico deve ser usado raramente.
4.4.1. Notas para a tabela
das letras de identificação
⚫ 13. Um dispositivo que liga, desliga ou
transfere um ou mais circuitos pode ser uma
chave, um relé, um controlador liga-desliga
ou uma válvula de controle, dependendo da
aplicação. Se o equipamento manipula uma
vazão de fluido do processo e não é uma
válvula manual de bloqueio liga-desliga, ela é
projetada como válvula de controle.
4.4.1. Notas para a tabela
das letras de identificação
⚫ 13. (CONTINUAÇÃO) É incorreto usar o tag
CV para qualquer coisa que não seja uma
válvula de controle auto atuada. Para todas
as aplicações que não tenham vazão de
fluido de processo, o equipamento é
projetado como:
⚫ a) Chave, se for atuada manualmente;
4.4.1. Notas para a tabela
das letras de identificação
⚫ b) Chave ou controlador liga-desliga, se for
automático e for o primeiro dispositivo na malha.
O termo chave é geralmente usado se o
dispositivo é aplicado para alarme, lâmpada
piloto, seleção, intertravamento ou segurança. O
termo controlador é usado se o dispositivo é
aplicado para o controle de operação normal;
⚫ c) Relé, se for automático e não for o primeiro
dispositivo na malha, mas atuado por uma chave
ou por um controlador liga-desliga.
4.4.1. Notas para a tabela
das letras de identificação
⚫ 14. As funções associadas com o uso de letras
subsequentes Y devem ser definidas do lado de
fora do circulo de identificação. Por exemplo, FY
pode ser o extrator de raiz quadrada na malha
de vazão; TY pode ser o conversor corrente
para pneumático em uma malha de controle de
temperatura. Quando a função é evidente como
para uma válvula solenóide ou um conversor
corrente para pneumático ou pneumático para
corrente a definição pode não ser obrigatória.
4.4.1. Notas para a tabela
das letras de identificação
⚫ 15. Os termos modificadores alto, baixo,
médio ou intermediário correspondem aos
valores da variável medida e não aos valores
do sinal. Por exemplo, um alarme de nível
alto proveniente de um transmissor de nível
com ação inversa deve ser LAH, mesmo que
fisicamente o alarme seja atuado quando o
sinal atinge um valor mínimo crítico.
4.4.1. Notas para a tabela
das letras de identificação
⚫ 16. Os termos alto e baixo quando aplicados
a posições de válvulas e outras dispositivos
de abrir e fechar são assim definidos:
⚫ a) alto significa que a válvula está totalmente
aberta;
⚫ b) baixo significa que a válvula está totalmente
fechada
4.4.1. Notas para a tabela
das letras de identificação
⚫ 17. O termo registrador se aplica a qualquer
forma de armazenar permanentemente a
informação que permita a sua recuperação
por qualquer modo.
4.4.1. Notas para a tabela
das letras de identificação
⚫ 18. Elemento sensor, transdutor, transmissor
e conversor são dispositivos com funções
diferentes, conforme ISA S37.1.
4.4.1. Notas para a tabela
das letras de identificação
⚫ 19. A primeira letra V, vibração ou análise
mecânica, destina-se a executar as tarefas
em monitoração de máquinas que a letra A
executa em uma análise mais geral. Exceto
para vibração, é esperado que a variável de
interesse seja definida fora das letras de tag.
4.4.1. Notas para a tabela
das letras de identificação
⚫ 20. A primeira letra Y se destina ao uso
quando as respostas de controle ou
monitoração são acionadas por evento e não
acionadas pelo tempo. A letra Y, nesta
posição, pode também significar presença ou
estado.
4.4.1. Notas para a tabela
das letras de identificação
⚫ 21. A letra modificadora K, em combinação
com uma primeira letra como L, T ou W,
significa uma variação de taxa de tempo da
quantidade medida ou de inicialização. A
variável WKIC, por exemplo, pode
representar um controlador de taxa de perda
de peso.
4.4.1. Notas para a tabela
das letras de identificação
⚫ 22. A letra K como modificador é uma opção
do usuário para designar uma estação de
controle, enquanto a letra C seguinte é usada
para descrever controlador automático ou
manual.
5. Elementos do Diagrama Funcional
5. Elementos do Diagrama Funcional
6. Malha de controle
⚫ A figura abaixo ilustra como os símbolos
anteriores são combinados para descrever
uma determinada malha de controle.
⚫ Existem vários níveis de detalhamento.
⚫ À esquerda, tem-se a malha com todos os
detalhes e à direita, a malha simplificada.
6. Malha de controle
Representação detalhada de uma malha de controle de pressão e a
equivalente, simplificada
6. Malha de controle
⚫ Esta malha de controle e indicação de pressão
(PIC) é controlada por um sistema de controle
distribuído compartilhado.
⚫ O ponto de ajuste deste controlador é
estabelecido por um computador supervisório
através de um highway de dados
compartilhados que fornece o elo de
programação entre o computador e o sistema
de controle compartilhado.
6. Malha de controle
⚫ O número da malha de controle é único e
igual a 211, que pode indicar a 11ª malha da
área 200.
⚫ Todos os componentes da malha possuem
este mesmo número, ou seja:
⚫ 1. transmissor PT 211;
⚫ 2. transdutor i/p PY 211;
⚫ 3. controlador PIC 211.
6. Malha de controle
⚫ O transmissor PT 211 está ligado ao
processo através de uma válvula de bloqueio
de ½ " (13 mm) e sente a pressão de 0 a 300
psi e gera na saída o sinal padrão de
corrente eletrônica de 4 a 20 mA cc.
⚫ O sinal de saída do transmissor é recebido e
identificado no multiplexador do sistema
compartilhado como a entrada analógica #17
(AI- 17).
6. Malha de controle
Representação detalhada de uma malha de controle de pressão e a
equivalente, simplificada
6. Malha de controle
⚫ O controlador PIC 211 se encontra no
console #2 (C-2) do sistema compartilhado e
tem as funções de controle PI.
⚫ O sistema compartilhado também fornece um
sinal de alarme de alta e uma variação de
pressão de alta (dP/dt) desta medição (PAH).
6. Malha de controle
⚫ No lado da saída do controlador, o sinal que
deixa o multiplexador do sistema é
identificado como a saída analógica (AO-21),
que ainda é o sinal de 20 mA cc que é
recebido por um transdutor i/p, que o
converte para o sinal pneumático de 20 a
100 kPa (0,2 a 1,0 kgf/cm2 ou 3 a 15 psi),
que está montado na válvula de controle
PCV 211.
6. Malha de controle
⚫ A válvula em si é linear, em falha ela fecha
(fail close - FC) e possui um posicionador
(P).
⚫ O transdutor i/p requer a alimentação
pneumática (AS - air supply), típica de 140
kPa (22 psi).
6. Malha de controle
⚫ O diagrama da mostrado na parte esquerda
da figura mostra uma malha de controle de
pressão, digital e compartilhada, PIC.
7. Sistemas completos
⚫ A seguir são mostrados outros exemplos
com símbolos de instrumentação.
⚫ As próximas duas figuras mostram o mesmo
sistema de controle com diferentes graus de
detalhamento.
⚫ Na segunda figura todos os elementos são
mostrados.
7. Sistemas completos
Simbologia total Simbologia de modo simplificado
Diagrama funcional detalhado
típico de uma malha de controle
7. Sistemas completos
⚫ O registro da vazão é obtido de:
1. Uma placa de orifício (elemento de vazão, FE-1,
não mostrado);
⚫ Transmissor de vazão, montado no campo, FT-1;
⚫ Extrator de raiz quadrada, montado atrás do
painel do operador;
⚫ Registrador com duas penas, uma para a vazão
(FR-1) e outra para a pressão (PR-2), montado
no painel de leitura.
7. Sistemas completos
⚫ O registro da pressão é obtido de:
1. Transmissor de pressão, PT-2, montado no
campo. A tomada da pressão usa a tomada de
alta ou de baixa da placa de orifício.
⚫ Todos os sinais envolvidos são pneumáticos,
padrão de 20 a 100 kPa.
7. Sistemas completos
⚫ A temperatura da saída do gás é medida por
um detector de temperatura a resistência
(RTD), montada em um poço, ligado
diretamente ao registrador e controlador de
temperatura (TRC-3).
⚫ A saída elétrica do controlador (4 a 20 mA
cc) modula a abertura de uma válvula de
esfera (TV-3), com atuador a cilindro.
7. Sistemas completos
⚫ O controlador registrador de temperatura tem
uma chave de temperatura (termostato TSL-
3), que atua um alarme no painel (TAL-3),
com a temperatura baixa.
⚫ A primeira das duas figuras (lado esquerdo)
usa uma simbologia simplificada para
mostrar que um gás é aquecido e sua
temperatura é controlada por um controlador
de painel.
7. Sistemas completos
⚫ O fluido de aquecimento é modulado por
uma válvula de controle e registra a vazão do
gás, pressão e temperatura de saída e há um
alarme que atua com temperatura baixa.
7. Sistemas completos
Simbologia total Simbologia de modo simplificado
7. Sistemas completos
⚫ A figura a seguir mostra a descrição
simbólica completa de um processo de
destilação.
⚫ A vazão de alimentação é medida (FE-3, FT-
3) e registrada (FR-3), mas não controlada.
7. Sistemas completos
⚫ A taxa de entrada de calor é proporcional à taxa
de alimentação vezes um ganho de relé (FY-
3B), que ajusta o ponto de ajuste do controlador
de vazão do óleo quente (FRC-1).
⚫ O produto leve da torre é condensado, com a
temperatura do condensado controlada
mantendo-se constante a pressão da coluna
(PRC-11).
7. Sistemas completos
⚫ A saída do produto leve tem vazão
controlada (FRC-4).
⚫ O ponto de ajuste do controlador é ajustado
por um relé divisor (UY-6), cujas entradas
são a vazão de alimentação, como
modificada pelo relé função (FY-3A) e a
saída do controlador de análise dos produtos
leves (ARC-5).
7. Sistemas completos
⚫ O controlador de análise recebe a análise do
produto de seu transmissor, que também
transmite o sinal para uma chave de análise
dual (alta/baixa), que por sua vez, atua em
alarmes correspondentes.
⚫ O nível do acumulador é mantido constante
(LIC-7) através da manipulação da vazão de
refluxo (LV-7), que é uma válvula com falha
aberta (FO).
7. Sistemas completos
⚫ Uma chave de nível separada atua um
alarme de nível do acumulador em alta e
baixa (LSH/L 9).
⚫ Há uma indicação de nível local através de
visor (LG 10).
7. Sistemas completos
⚫ São medidas temperaturas em vários pontos do
processo e os valores são registrados (6 pontos
– TJR 8-1 a 8-6) e indicados (3 pontos - TJI 9-1
a 9-3).
⚫ Alguns dos pontos de registro possuem chaves
de acionamento de temperatura baixa e alta
(por exemplo, TJSH 8-2, TAH 8-2 e TJSL 9-5 e
TAL 8-5), com respectivos alarmes.
7. Sistemas completos
⚫ A próxima figura ilustra o sistema de controle
para um reator químico.
⚫ O reagente A é alimentado com vazão
controlada (FC-1). As vazões de A e B são
controladas com razão constante, através do
relé de ganho (FY-1), ajustando o ponto de
ajuste do controlador de vazão B (FIC-2).
7. Sistemas completos
⚫ O nível do reator é mantido constante (LIC-3)
modulando a saída dos produtos pesados
(LC-3).
⚫ Se o nível é alto, ele automaticamente fecha
as válvulas de alimentação dos reagentes
(FV-1 e FV-2) através de válvulas solenóides
(UY-7A e UY-7B) e atua um alarme de nível
alto (LSH-3 e LAH-3).
7. Sistemas completos
⚫ Um alarme separado é atuado por nível
baixo do reator (LSL-3 e LAL3).
⚫ A reação é exotérmica e a temperatura é
controlada (T4) modulando a pressão do
refrigerante na jaqueta do reator.
7. Sistemas completos
⚫ Isto é feito pelo controlador de temperatura
do reator ajustando o ponto de ajuste do
controlador de pressão da jaqueta (PRC-5),
que controla a pressão do vapor gerado pela
transferência de calor para a água de
refrigeração.
7. Sistemas completos
⚫ A temperatura do reator, se alta, atua um
alarme.
⚫ Se a temperatura fica muito alta, ela fecha as
válvulas de alimentação A (FV-1) e B (FV-2)
e a de pressão (PV-5), enquanto abre a
alimentação d'água e as válvulas de retorno
através de válvulas piloto solenóides de
intertravamento (UY-7A, B, C, D).
7. Sistemas completos
⚫ A pressão do reator é controlada modulando
a ventilação dos não-condensáveis formados
na reação enquanto um disco de ruptura
protege o reator contra altas pressões
perigosas (PSE-10).
7. Sistemas completos
⚫ Estas válvulas de alta temperatura podem
também ser atuadas por uma chave manual
(HS-6).
⚫ Um nível constante do refrigerante é mantido
na jaqueta modulando a alimentação de
água e o nível baixo da jaqueta atua um
alarme (LSL-11 e LAL-11).
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