ATPS Automacao Industrial

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ATPS 7 e 8 Semestre

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TTULO TODO EM LETRAS MAISCULAS NO ESTILO

ATPS: Engenharia de Controle e Automao

FACULDADE ANHANGUERA DE SO JOS DOS CAMPOSCURSO DE BACHARELADO EM ENGENHARIA DE CONTROLE E AUTOMAOHerison ngelo Moreira RA: 5827865846mahemame@hotmail.comJuno Higgeti de SouzaRA: 3708636214higgeti@icloud.com

Leonardo AmaralRA: 4200073319leonardo.amaral@aedu.comLuciano RodolfoRamos MarquesRA: 3227699447lucianomarques@aedu.com Marcos Paulo da SilvaRA: 3724642844marcos.ps@aedu.comPaulo Rogrio dos Santos Seni RA: 4251835298paulo.sene@aedu.comProfessor orientador:

Eng. Alexandre JunqueiraAnhanguera Educacional@anhanguera.comTipos de sensores.ResumoO desafio desta ATPS consiste em especificar dados tcnicos contendo os tipos de sensores que sero necessrios e adequa-los para cada parte do processo de produo de azeite de oliva. Palavras-Chave: Tipos de sensoresabstractThe challenge of this ATPS is to specify technical data containing the types of sensors that are necessary and suitable for them to every part of the olive oil production process.

Keywords: Sensor TypesIndiceAssunto

pgina 1- medio de vazo e presso

3 1.2 - Conceitos fsicos para medio de vazo

5

1.3 - Tipos dos Medidores de Vazo 7

2 - Equaes para o Clculo da Vazo

8

2.1- Medidores de Diferencial de Presso

10 3- Como especificar Transmissores de Presso

10

4- Transmissores de Temperatura, Conversores e Isoladores de Sinais

12 5- Sensores Indutivo

13 6- Sensores Capacitivos

14 7- Sensor de fluxo mecatrnico

15

8- Concluso

15

9 Bibliografia

16 1. MEDIO DE VAZO

1.1 A vazo a terceira grandeza mais medida nos processos industriais. As aplicaes so muitas, indo desde aplicaes simples como a medio de vazo de gua em estaes de tratamento e residncias, at medio de gases industriais e combustveis, passando por medies mais complexas. A escolha correta de um determinado instrumento para medio de vazo depende de vrios fatores. Dentre estes, pode-se destacar: exatido desejada para a medio

tipo de fluido: lquido ou gs, limpo ou sujo, nmero de fases,

condutividade eltrica, transparncia, etc.

condies termodinmicas: por exemplo, nveis de presso e temperatura nos quais o medidor deve atuar

espao fsico disponvel, Figura 1 : Variveis de processo

A medio de vazo de fluidos sempre esteve presente em nosso dia-a-dia.Por exemplo. o hidrmetro de uma residncia, o marcador de uma bomba de combustvel nos veculos, etc.

Na Histria, grandes nomes marcaram suas contribuies. Em 1502 Leonardo da Vinci observou que a quantidade de gua por unidade de tempo que escoava em um rio era a mesma em qualquer parte, independente da largura, profundidade, inclinao e outros. Mas o desenvolvimento de dispositivos prticos s foi possvel com o surgimento da era industrial e o trabalho de pesquisadores como Bernoulli, Pitot e outros.

Vejamos inicialmente alguns conceitos para entendermos melhor a medio de vazo.

Como podemos definir vazo

Vazo pode ser definida como sendo a quantidade volumtrica ou mssica de um fluido que escoa atravs de uma seo de uma tubulao ou canal por unidade de tempo.

Vazo Volumtrica definida como sendo a quantidade em volume que escoa atravs de certa seco em um intervalo de tempo considerado. As unidades volumtricas mais comuns so: m3/s, m3/h, l/h, l/min, GPM (gales por minuto), Nm3/h (normal metro cbico por hora), SCFH (normal p cbico por hora), entre outras.

, onde: V = volume, t = tempo, Q = vazo volumtrica.

Vazo mssica definida como sendo a quantidade em massa de um fluido que escoa atravs de certa seco em um intervalo de tempo considerado. As unidades de vazo mssica mais utilizadas so: kg/s, kg/h, t/h, lb/h.

, onde: m = massa, t = tempo, Qm = vazo mssica

1.2 Conceitos fsicos para medio de vazo

Para medio de vazo se faz necessrio rever alguns conceitos relativos a fluidos, pois os mesmos influenciam na vazo de modo geral. A seguir, os principais deles:

Calor Especfico

Define-se calor especfico como o quociente da quantidade infinitesimal de calor fornecido a uma unidade de massa de uma substncia pela variao infinitesimal de temperatura resultante deste aquecimento.

Na prtica, temos: A quantidade de calor necessria para mudar a temperatura de 1 grama de uma substncia em 1C.

Viscosidade

definida como sendo a resistncia ao escoamento de um fluido em um duto qualquer. Esta resistncia provocar uma perda de carga adicional que dever ser considerada na medio de vazo.

Nmero de Reynolds

Nmero adimensional utilizado para determinar se o escoamento se processa em regime laminar ou turbulento. Sua determinao importante como parmetro modificador do coeficiente de descarga.

onde :

v velocidade (m/s)D dimetro do duto (m) - viscosidade cinemtica (m2/s)

Observao: Na prtica, se Re > 2.320, o fluxo turbulento, caso contrrio sempre laminar.

Nas medies de vazo na indstria, o regime de escoamento na maioria dos casos turbulento com Re > 5.000.

Distribuio de Velocidade em um Duto

Em regime de escoamento no interior de um duto, a velocidade no ser a mesma em todos os pontos. Ser mxima no ponto central do duto e mnima na parede do duto.

Regime Laminar caracterizado por um perfil de velocidade mais acentuado, onde as diferenas de velocidades so maiores

Figura 2: Perfil de Velocidades em regime laminar

Regime Turbulento caracterizado por um perfil de velocidade mais uniforme que o perfil laminar. Suas diferenas de velocidade so menores

Figura 3: Perfil de Velocidade em regime turbulento

1.3 - Tipos dos Medidores de Vazo

Resumidamente, podemos classificar os medidores de vazo, segundo o quadro abaixo:

Figura 4 - Classificao dos medidores de vazo2 - Equaes para o Clculo da VazoAs equaes para o clculo da vazo podem ser obtidas genericamente para os trs tipos de medidores apresentados. Aplica-se a Equao da Conservao da Massa, bem como a Equao da Conservao da Energia, sendo esta ltima na sua forma simplificada, que a Equao de Bernoulli. Assim para o escoamento atravs de uma reduo de rea, considerando-o ideal e tomando uma linha de corrente entre os pontos 1 e 2, conforme a figura 5.

Figura 5 Escoamento com estrangulamento

A equao de Bernoulli aplicada ao escomento ideal, entre os pontos 1 e 2 da figura, resulta na equao seguinte:

onde o primeiro termo representa a energia cintica, o segundo a energia de presso, proveniente do trabalho de escoamento, enquanto o terceiro termo representa a energia potencial. Idnticas parcelas existem do lado direito, para o ponto 2. Esta igualdade significa que a soma das trs parcelas uma constante ao longo de uma linha de corrente, no havendo perdas por atrito. Para o escoamento na posio horizontal, no h variao de energia potencial, sendo z1 = z2. Usando a equao da conservao da massa entre as sees 1 e 2, para o escoamento incompressvel, tem-se que:

Sendo A a rea da seo transversal e a razo entre os dimetros do medidor e da tubulao, = D2/D1 (ou d/D, conforme a notao), pode-se isolar uma das velocidades na equao (1), obtendo-se a equao seguinte:

A vazo pode ser ento obtida, multiplicando-se esta velocidade pela respectiva rea, equao (4). A vazo no caso uma vazo ideal, pois foi obtida atravs da equao de Bernoulli, para o escoamento ideal.

Tomando-se o caso mais extremo, em que o ponto 2 est situado sobre a vena contracta, pode-se definir um coeficiente de contrao da veia principal, que a razo entre a rea da vena contracta A2, e a rea de passagem do medidor, Am. Assim:

A vazo real pode ser obtida multiplicando-se a vazo ideal por um coeficiente de correo Cv. Este coeficiente inclui as correes relativas perda de energia entre os pontos 1 e 2, entre os quais se obtm o diferencial de presso. Parte deste diferencial decorrente da acelerao do escoamento e parte provm da perda de carga. Esta ltima age sempre no sentido de aumentar o diferencial, razo pela qual o valor de Cv sempre inferior unidade. Assim, tendo em conta estas correes e a rea do medidor Am, a equao para a vazo dada por:

O coeficiente Cc difere da unidade apenas na placa de orifcio, quando as tomadas de presso no so as de canto (corner taps). No caso deste tipo de tomada a vena contracta existe, mas a presso est sendo lida junto placa, de forma que a rea A2 pode ser considerada como a rea do orifcio Am. Em funo da dificuldade de se determinar todos os coeficientes da equao (6), prefere-se ignorar o prprio Cc e introduzir os coeficientes C e K, de modo que esta equao assuma as seguintes formas:

2.1. Medidores de Diferencial de PressoO princpio de funcionamento baseia-se no uso de uma mudana de rea de escoamento, atravs de uma reduo de dimetro ou de um obstculo, ou ainda atravs de uma mudana na direo do escoamento. Estas mudanas de rea ou de direo provocam uma acelerao local do escoamento, alterando a velocidade e, em consequncia, a presso local. A variao de presso proporcional ao quadrado da vazo. So medidores j bastante conhecidos, normalizados e de baixo custo. Estima-se que abranjam 50% de utilizao na medio de vazo de lquidos.

So compostos de um elemento primrio e um elemento secundrio. O elemento primrio est associado prpria tubulao, interferindo com o escoamento e fornecendo o diferencial de presso. O elemento secundrio o responsvel pela leitura deste diferencial e pode ser um simples manmetro de coluna lquida, em suas diferentes verses, ou at mesmo um transdutor mais complexo,