AUTOMAO INDUSTRIAL INSTRUMENTAO INSTRUMENTAO INDUSTRIAL CONTEDO PROGRAMTICO INTRODUO A INSTRUMENTAO SIMBOLOGIA ELEMENTOS FINAIS DE CONTROLE VARIVEIS DE PROCESSO CONTROLE DE PROCESSO INTRODUO INSTRUMENTAO INSTRUMENTAO:acinciaqueaplicae desenvolvetcnicasparaadequaode instrumentosdemedio,transmisso,indicao, registroecontroledevariveisfsicasem equipamentos nos processos industriais. INSTRUMENTAO:aarteeacinciaque projeta,constri,instala,operaemantmos instrumentos. INSTRUMENTOS:sodispositivosquemedemas variveis de processo. Eminstrumentao,quandodizemosmedir geralmentequeremosdizer:indicar,registrar, totalizar ou controlar. Os instrumentos de controle industrial, trabalham s ou em combinao para sentir e controlar o trabalho das variveis do processo. VARIVEIS DE PROCESSO: so fenmenos fsicos quechamamossimplesmentevariveis,por exemplo:vazo,temperatura,presso,nvel, densidade, etc. PROCESSO:operaoousriedeoperaesno qualovalordeumaquantidadeoucondio controlada.

REGULAOAUTOMTICA:tratasomentedo controle,pormeiodedispositivosautomticos,das diversasvariveisfsicase/ouqumicasocorrentes nos processos industriais VANTAGENS DA REGULAO AUTOMTICA 1-Melhoria, em qualidade, do produto 2-Aumento, em quantidade, da produo 3- Segurana

ELEMENTOS DA REGULAO AUTOMTICA 1- Tomada de impulso 2- Regulador 3- Vlvula automtica PROCESSO 3 2 1 TOMADADEIMPULSO:olocalnoprocesso atravsdoqualoelementosensveldetectaas condies das variveis. REGULADOR: o crebro do sistema de regulao. VLVULA DE REGULAO: a parte executiva de uma regulao, est confiada ao elemento final.

SUPRIMENTO OU IMPULSO SINAL PNEUMTICO SINAL HIDRULICO SINAL ELETROMAGNTICO OU SNICO (TRANSMISSO GUIADA) LIGAO CONFIGURADA INTERNAMETE AO SIST.(LIGAO POR SOFTWARE) SINAL BINRIO PNEUMTICO SINAL NO DEFINIDO SINAL ELTRICO TUBO CAPILAR SINAL ELETROMAGNTICO OU SNICO (TRASMISSO NO GUIADA) LIGAO MECNICA SINAL BINRIO ELTRICO

TRC 2102A VARIVEL FUNO REA DE ATIVIDADES N SEQUENCIAL DA MALHA S U F I X O IDENTIFICAO FUNCIONAL

IDENTIFICAO DA MALHA IDENTIFICAO DOS INSTRUMENTOS 1 GRUPO DE LETRAS 2 GRUPO DE LETRAS VARIVEL MEDIDA FUNO LETRA 1 LETRA MODIFICA DORA DE INFORMA O DE SADA MODIFICA DORA A ANLISE ALARME B CHAMA LETRAS DE IDENTIFICAO DE INSTRUMENTOS CCONDUTIVIDADE ELTRICA CONTRO-LADOR DDENSIDADEDIFERENCIAL ETENSOSENSOR (ELEM. PRIMARIO)FVAZORAZO G VISO DIRETA HMANUALALTO ICORRENTE ELETRICA INDICADOR JPOTENCIAVARREDURA OU SELEO MANUAL K TEMPORARIZAO TAXA DE VARIAO COM O TEMPO ESTAO DE CON- TROLE L NVELLMPA-DA PILOTO BAIXO MUMIDADEINSTAN-TNEO INTER-MEDIARIO N O ORIF-CIO DE RES-TRIO P PRESSO CONE- XO P/ PONTO DE TES-TE Q QUANTIDADE INTE-GRAO OU TOTALI- ZAO RRADIAOREGIS-TRADOR SVELOCIDADE OU FREQUNCIA SEGU-RANA CHAVE TTEMPERATURATRANS-MISSOR UMULTIVARIVELMULTI-FUNO V VIBRAO OU ANLISEMECNICA VLVULA OU DEFLE- TOR W PESO OU FORA POO OU PONTA DE PROVA X NO CLASSIFIQUE EIXO DOS X NO CLASSIFICADA NO CLAS-SIFICA-DA NO CLAS-SIFI-CADA Y ESTADO, PRESENA OU SEQUNCIA DE EVENTOS EIXODOS Y REL, OU CON- VERSOR, SOLE-NIDES Z POSIO OU DIMENSO EIXO DOS Z ACIONADOR OUATUADOR P/ ELEMENTO FINAL DE CONTROLE NO CLASSIFICADO LOCALIZAO TIPO LOCAO PRINCIPAL NORMALMENTE ACES- SVEL AO OPERADOR MONTADO NO CAMPO INSTRUMENTOSDISCRETOS INSTRUMENTOS COMPARTILHADOS COMPUTADOR DEPROCESSO CONTROLADOR PROGRAMVEL LOCALIZAO TIPO LOCAO AUXILIAR NORMALMENTE ACESSIVEL AO OPERADOR LOCAO AUXILIAR NORMALMENTENO ACESSIVEL AO OPERADOR INSTRUMENTOSDISCRETOS INSTRUMENTOS COMPARTILHADOS COMPUTADOR DEPROCESSO CONTROLADOR PROGRAMVEL Identificar a funo dos instrumentos abaixo: Chave de posio baixa Totalizador e integrador de pesoPoo de temperatura Alarme de anlise Alarme de umidade Alarme de chama Chave de nvel muito baixo Chave de presso muito alta Registrador de peso ZSL 210 02 A: WIQ 100 01 B: TW: AA: MA: BA: LSLL: PSHH: WR: CARACTERSTICAS GERAIS DOS INSTRUMENTOS FAIXA CALIBRADA (RANGE): so osvaloresque o instrumentopodeassumirentreummnimoeum mximo.Afaixaexpressapordoisnmeros, exatamente o mnimo e o mximo valor que a varivel pode assumir. EXEMPLOS DE FAIXAS: 1- COMEANDO DO ZERO:Range de 0 a 100 C 2- COMO ZERO ELEVADO: Range de 20 a 120 C 3- COM O ZERO SUPRIMIDO: Range de -20 a 80 C

LARGURADEFAIXA(SPAN):adiferena algbricaentreovalorsuperioreinferiordafaixa de medida do instrumento. 0100 C 1) I--------------------------------I SPAN = 100 0 = 100 C

40 140 C 2) I--------------------------------I SPAN = 140 40 = 100 C - 2080 C 3)I--------------------------------I SPAN = 80 (- 20) = 100 C 1) DEFINA: A) RANGE B) SPAN 2) Nos exemplos abaixo determinar: a) o Range b) o Span A) 0 a 180 C B) -10 a 150 C C)40 a180 C

VV VV aa aa ll ll oo oo rr rr

vv vv ee ee rr rr dd dd aa aa dd dd ee ee ii ii rr rr oo oo

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cc cc oo oo nn nn vv vv ee ee nn nn cc cc ii ii oo oo nn nn aa aa ll ll

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(( (( tt tt )) ))

EE RR RR OO CARACTERSTICAS DAS MEDIES Uma medio um conjunto de operaes que tem porobjetivodeterminarumvalordeumagrandeza ou varivel. Todaequalquermedioestsujeitaaerros.O erroemumamedioadiferenaentreovalor medido e o valor verdadeiro Incerteza Oresultadodeumamedioapenasumaestimativa dovalorverdadeiro.Ecomoavaliarseoresultadode uma medio est razovel ? Incerteza uma faixa de valores dentro da qual o valor verdadeiro deve estar.(Probabilstico) V VV V a aa a l ll lo oo o r rr r

v vv v e ee e r rr r d dd d a aa ad dd de ee e i ii i r rr r o oo o

o oo o u uu u

c cc c o oo o n nn n v vv ve ee en nn n c cc c i ii i o oo o n nn n a aa a l ll l V VV V a aa a l ll l o oo o r rr r

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m mm m e ee e d dd d i ii i e ee e s ss s T TT T e ee e m mm mp pp p o oo o

( (( ( t tt t) )) ) I In nc ce er rt te ez za a e e Incerteza da Medio ERRO: a diferena entre o valor lido ou transmitido pelo instrumento em relao ao valor real da varivel medida. - Esttico se tivermos o processo em regime permanente - Dinmico quando tivermos a varivel variando TERMOMETRIA: significa Medio de temperatura. PIROMETRIA: medio de altas temperaturas, CRIOMETRIA: medio de baixas temperaturas ERROABSOLUTOresultadodeumamedio menosovalorverdadeiroconvencionaldagrandeza medida. ERROALEATRIOcomponentedoerrode medio que varia de uma forma imprevisvel quando se se efetuam vrias medies da mesma grandeza. ERROSISTEMTICOcomponentedoerrode medio que se mantm constante ou varia de forma previsvel quando se efetuam vrias medies de uma mesma grandeza. INTRODUO AOS SISTEMAS DE MEDIO GRANDEZAtudoaquiloquepodesermedido.As grandezas so atributos dos corpos ou das substncias, representando uma caracterstica de um elemento. EXEMPLO: A temperatura da gua, A presso do ar, O volume de um reservatrio, A velocidade de um automvel, O comprimento de uma mesa. GRANDEZA ESCALAR - a grandeza que necessita apenas de um nmero e uma unidade de medida para ser representada. GRANDEZA NMEROUNIDADEDE MEDIDA TEMPERATURA 30Graus Celsius TEMPO 15minutos COMPRIMENTO 25metros VOLUME 8litros GRANDEZAVETORIAL-agrandezaquepara serrepresentadanecessitamaisdoqueum nmeroeumaunidadedemedidaagrandeza vetorialinformadaporsuaintensidade,direoe sentido. GRANDEZA NMERO UNIDADEDE MEDIDA DIREO SENTIDO VELOCIDADE

50 Km / h horizontal para frente FORA 10 Newtons vertical para baixo Existemvriosmtodosdeclassificaode instrumentos de medio. Dentre os quais, podemos ter classificao por: funo sinal transmitido ou suprimento tipo de sinal CONTROLE MANUAL // GUA FRIA CONDENSADO VAPOR GUA AQUECIDA CONTROLE AUTOMTICO // GUA FRIA TIC TT CONDNSADO VAPOR GUA AQUECIDA PROCESSO TPICO ELEMENTOPRIMRIO-componentequeestem contatocomavariveldeprocessoetmporfuno, transform-Iaemumagrandezamensurvelporum mecanismo.TRANSMISSOR-instrumentoquemedeuma determinadavarivel,eenviaumsinalproporcional distncia, a um indicador, registrador, controlador, etc. TRANSDUTOR - termo aplicado ao instrumento que no trabalhacomsinalnaentradaesadapadro.Como possvel observar o elemento primrio, transmissor entre outros,podemserconsideradosumtransdutor,porm esteselementospossuemfunesespecficascom nomes especficos. INDICADOR-instrumentoquenosforneceovalorde umavariveldeprocesso,naformadeumponteiroe uma escala, ou nmeros, ou bargraph, etc ... REGISTRADOR - instrumento que registra, o valor da varivel de processo em uma carta grfica, por meio de um trao contnuo ou pontos. CONTROLADOR-instrumentoquetemporfuno, manterovalordavariveldeprocesso,igualaovalor estabelecidoemseumecanismo,enviandoumsinalde sada ao elemento final de controle. CONVERSOR-instrumento,querecebeeenviaum sinalpadroeminstrumentao,degrandezas diferentes. RELDECOMPUTAO-instrumentoquerecebeum oumaissinaisdeoutrosinstrumentos,realizaoperaes matemticas, de lgica ou de seleo de sinais e envia o resultado a um instrumento. ELEMENTOFINALDECONTROLE-dispositivoque estemcontatodiretocomavarivelmanipulada, modificando-a em resposta a um sinal de comando. QUANTO AO INSTRUMENTO DE MEDIR INSTRUMENTO DE MEDIR dispositivo destinado a fazer uma medio, sozinho ou em conjunto com outros equipamentos. ESCALA conjunto ordenado de marcas, associado a qualquer numerao, que faz parte de um dispositivo indicador. AJUSTE(deuminstrumento)operaodestinada a fazer com que um instrumento de medir tenha um funcionamento e justeza adequados sua utilizao (calibrao). CALIBRAO(deuminstrumento)conjuntode operaesqueestabelece,sobcondies especificadas,arelaoentreosvaloresindicados poruminstrumentodemedioeosvalores correspondentesdasgrandezasestabelecidospor padres (aferio). FLUXOGRAMAS DE PROCESSOS Fluxogramassoasrepresentaessimblicasdo processoparafinsdelocalizao,identificaoe anlise do funcionamento de seus componentes. Osfluxogramassodesenhosesquemticos,sem escala, que mostram toda a rede de tubulaes e os diversosvasos,bombas,instrumentosetodo equipamento pertencente ao processo. Presso definida como: uma fora atuando em uma unidade de rea.

p = F onde: p = Presso AF = Fora A = rea A unidade de fora o newton (N), definida como:

1N = 1Kg .m s2

Presso Atmosfrica

apressoexercidapelaatmosfera terrestre, devido ao peso da camada de gases que envolvemaTerraatumaaltitudede500Km, medidaemumbarmetro.Aonveldomaresta presso aproximadamente de 760 mmHgPresso Absoluta

apressomedidaapartirdovcuo absoluto.asomadapressorelativae atmosfrica.Paradistinguirapressoabsoluta dasdemais,acrescentadoapsaunidadeo ndice abs. Pabs = Prel + 1 atm

Presso Relativa ou Efetiva ou Manomtrica

apressomedidaemrelaopresso atmosfrica.Osmanmetrosmedempresso relativa. FUNDAMENTOS DA MEDIO DE PRESSO Para um fluido em repouso, pode-se afirmar que: a) A variao da presso ao longo de um plano horizontal imerso no fluido nula. P1 P2 h1 A h Patm g local Figura 1 b) A diferena de presso entre dois pontos situados em cotas diferentes igual a: P2 - P1 = g A h ou ainda: P2 = P1 + g A h onde:P1eP2=pressesnospontos1e2 considerados; = massa especfica do fluido; g = acelerao da gravidade local; Ah = diferena de cotas entre os pontos 1 e 2 c) A presso exercida pelo ar atmosfrico denominada presso atmosfrica. Ento, de acordo com a Figura 1, pode-se escrever: P1 = Patm + g h1 onde: Patm=pressoatmosfricasobreasuperfcielivredo fluido; h1 = cota entre o ponto 1 e a superfcie livre do fluido Presso total a presso resultante da somatria das presses estticas e dinmicas exercidas por um fluido que se encontra em movimento. Presso Esttica apressoexercidaemumponto,emfluidos estticos,quetransmitidaintegralmenteemtodas asdireeseproduzamesmaforaemreas iguais. (Princpio de Pascal) Princpio de Pascal Se aplicarmos uma fora F1 = 10 kgf sobre o pisto 1, o pisto2levantarumpesode50kgfdevidotero mesmo uma rea 5 vezes maior que a rea do pisto 1. Presso Dinmica apressoexercidaporumfluidoem movimento paralelo sua corrente. Tipos de Presso Medidas Presso absoluta Presso manomtrica Presso diferencial Presso negativa (Vcuo) Presso absoluta a presso positiva a partir do vcuo perfeito, ouseja,asomadapressoatmosfricado localeapressomanomtrica.Geralmente coloca-sealetraAapsaunidade.Mas quandorepresentamospressoabaixoda pressoatmosfricaporpressoabsoluta, estadenominadagraudevcuooupresso baromtrica. Presso absoluta Uma presso de referncia comumente utilizada como base de clculonametrologiadegasesachamadapresso atmosfricapadro,cujovaloriguala101,325kPaa (14,696psia).Estapressoderefernciarepresentariaopeso de uma coluna de ar possuindo uma seo transversal de 1m etendoumaalturaqueseestenderiadonveldomaratos limites externos da atmosfera terrestre. Narealidade,entretanto,comoapresso atmosfrica est relacionada ao "peso da atmosfera terrestre"elavariadependendodalocalizao (latitude,longitudeealtitude)edascondies climticasvigentesnolocal.Assim,aonveldomar ovalordapressoatmosfricaapenasprximoa 1,013x102kPaabsoluto,decrescendocoma altitude. Presso manomtrica apressomedidaemrelaopresso atmosfricaexistentenolocal,podendoser positivaounegativa.Geralmentesecolocaa letra G aps a unidade para represent-la. Quandosefalaemumapressonegativa,em relao a presso atmosfrica chamamos presso de vcuo. Presso diferencial oresultadodadiferenadeduaspresses medidas. Emoutraspalavras,apressomedidaem qualquer ponto, menos no ponto zero de referncia da presso atmosfrica. Unidades de Presso Em geral so utilizados para medio de presso, as unidades Pa, N/m, kgf/cm, mHg, mH2O, lbf/pol2, Atm e bar. Barmetro A presso atmosfrica medida por meio de um instrumento simples conhecido como barmetro. Afigurailustraoprincpioutilizadonoprimeiro barmetroinventadoporEvangelistaTorricelli (fsico italiano). Ele utilizou um tubo de vidro longo fechadoemumadesuasextremidades,eo preencheucommercrio(Hg).Ento,inverteuo tubocomHg,imergindoaextremidadeabertado tubo dentro de uma bacia com mercrio; o nvel do mercrio no tubo desceu deixando um espao vazio no topo do tubo de vidro. Este espao foi conhecido como "vcuo de Torricelli". Vcuo de Torricelli Presso atmosfrica 760 mmHg (cond. padro) Hg Barmetro de Torricelli. Mercrio Unidades de Presso Qualquer combinao de unidade de fora dividida por uma unidade de rea resultar em uma unidade de presso.Assim, temos as unidades Pa = N/m = kg/m.s; kgf/cm; psi (lbf/pol); psf (lbf/pe), etc. Um outro grupo de unidades o que relaciona uma altura de uma coluna de lquido exercendo uma fora sobre a sua base. As unidades mais conhecidas deste grupo so o mmH2O, m.c.a., mmHg, polH2O, polHg, etc. MEDIO DE PRESSO Os medidores de presso de um modo geral podem ser divididos em trs partes: Elemento de transferncia: Elemento de recepo: Elemento de indicao: MEDIO DE PRESSO Elemento de recepo: Aquelequerecebeapressoasermedidaea transforma em deslocamento ou fora (ex: bourdon, fole, diafragma). MEDIO DE PRESSO Elemento de transferncia: Aquele que amplia o deslocamento ou a fora do elementoderecepoouquetransformao mesmo em um sinal nico de transmisso do tipo eltricaoupneumtica,queenviadaao elementodeindicao(ex:linksmecnicos,rel piloto, amplificadores operacionais). MEDIO DE PRESSO Elemento de indicao: Aquelequerecebeosinaldoelementode transfernciaeindicaouregistraapresso medida (ex: ponteiros, displays) . MEDIO DE PRESSO Fole link mecnico ponteiro Principais Tipos de Medidores Manmetros Transmissores Manmetros Sodispositivosutilizadosparaindicaolocal depressoeemgeraldivididosemduaspartes principais: Omanmetrodelquidos,queutilizaumlquido comomeioparasemedirapresso,eo manmetrotipoelsticoqueutilizaadeformao de um elemento elstico como meio para se medir presso. Manmetro de Coluna de Lquido P1P2 h Manmetro de tubo em "U" A1 A2 P1 P2 Manmetro do tipo poo inclinado A2 A1 o Zero h P1 P2 h Manmetro do tipo poo vertical A1 A2 Os trs tipos de manmetros de coluna de lquido mais conhecidos so: manmetro de tubo em "U" manmetro do tipo poo com coluna vertical manmetro do tipo poo com coluna inclinada Manmetro de Coluna de Lquido O lquido utilizado no manmetro , principalmente, funo da faixa de medio do instrumento, sendo mais comum o uso de leos especiais, da gua e do mercrio. Fluidos volteis no so recomendados. Para medidas de presso na faixa de 10Pa at 20kPa comum o uso de gua destilada ou algum lquido com caractersticas similares.Tambm comum o uso de corantes no lquido para facilitar a sua visualizao, tomando-se o cuidado de no alterar as propriedades fsicas do lquido. Manmetros de Sensor Elstico Os manmetros de sensor deformvel so aqueles cujos sistemas de medio so do tipo mola tubular, membrana ou cpsula. A presso aplicada ao sistema de medio produz uma deformao na mola. Essa deformao transmitida a um indicador, por meio de um acoplamento mecnico. O valor de presso indicado pode ser transformado em um sinal a ser transmitido para registradores ou controladores eltricos. Tipo Elstico Tipo Bourdon Tipo C Espiral Helicoidal Tipos de Sensores Manmetro com selagem lquida Emprocessosindustriaisquemanipulamfluidos corrosivos,viscosos,txicos,sujeitosaltatemperatura e/ou radioativos. Amortecedores de pulsao A - amortecedor de pulsao ajustvel, dotado de disco interno com perfurao de dimetro varivel. B - Amortecedor de pulsao no ajustvel, dotado de capilar interno de inox. C - Amortecedor de golpes de ariete, D - Vlvula de agulha, supressora de pulsao com regulagemexterna. Sifes Os sifes so utilizados, alm de selo, para isolar o calor das linhas de vapor dgua ou lquidos muito quentes, cuja temperatura supera o limite previsto para o instrumento depresso. Transmissor Instrumento que sente a varivel de processo e gera na sada um sinal padro proporcional ao valor da varivel medida Sinais padro Eletrnico: 4 a 20 mA cc Pneumtico: 3 a 15 PSI Transdutor de Presso Capacitivo Apressoasermedidatransmitidaatravsdeuma membranaisoladoraparaoelementosensorqueest imersoemleo.Adeformaodoelementosensor altera a capacitncia entre este e as placas capacitivas de acordo com a equao: onde:P:presso do fluido sob medio [Pa] k : constante de proporcionalidade do instrumento [Pa] C1, C2: capacitncia entre as placas capacitivas e o elemento sensor [Farad] 2 12 1C CC Ck P+ =Transdutor de Presso Capacitivo Aalteraonacapacitnciageraumsinaleltrico quetransmitidonaformadetensooucorrente eltrica para um indicador ou registrador. Estetipodeinstrumentoindicadoparausocom gases, lquidos e vapores, podendo ser utilizado para fluidoscorrosivosdesdequeamembranaisoladora seja recoberta com uma camada protetora. Namediodepressodefluidosatemperaturas elevadas, normalmente necessrio o uso de poos de condensado. Transdutor de Presso Capacitivo Transmissor Transmissor d/p cell INSTRUMENTOS PARA ALARME E INTERTRAVAMENTO Chave automtica atuada pelo valor da presso PSL ou PSH (alarme) PSLL ou PSHH (intertravamento) Pressostato Fole Ofolebasicamenteumcilindrometlico,corrugado ou sanfonado. Quandoumapressoaplicadanointeriordo fole,provocasuadistenso.Odeslocamento proporcional presso aplicada. TELEMETRIA Chamamos de Telemetria Tcnica de transportar medies obtidas no processo distncia, em funo de um instrumento transmissor SINAIS DE TELEMETRIA Pneumtico 3 a 15 psi 0 a 15 psi 0,2 a 1,0 Bar 0,2 a 1,0 kgf/cm 20 a 100 kpa Digital FieldBus ProfiBus Hart DeviceNet Eltrico 4 a 20 mA 0 a 20 mA 1 a 5 V CONFIGURADOR HART PSYON MEDIO DE NVEL Nvel aalturadocontedodeum reservatrio, que poder ser um lquido ou um slido. Mtodo de Medio Medio Direta - Rguas ou Gabaritos - Visores de Nvel - Bia ou Flutuador Medio Indireta -Displace (empuxo) - Presso diferencial (diafragma) - Capacitncia eletrosttica - Radar - Ultra - Snico Nvel Tipo Rgua ou Gabarito. A determinao do nvel se efetuar atravs da leitura direta do comprimento marcado na rgua, pelo lquido. Visor de Nvel Aplica-se nestes instrumentos o princpio dos vasos comunicantes. INSTALAO DO VISOR DE NVEL Visor de Nvel Vantagens: Simplicidade Baixo custo Desvantagens : Indicao local Fragilidade Presso e temperatura limitadas Preciso: ruim a mdia Medio direta do nvel, com uma bia em contato direto com a superfcie lquida, a bia presa por fita, passa por polia e ligada e uma escala invertida de nvel de 100 a 0% Medio de nvel com fita e bia BiaEscala Bia Medio de nvel com fita e bia Vantagens: Simplicidade Baixo custo Desvantagens: Necessita de selo, em tanquepressurizado Preciso de ruim a mdia (1% f.e.) Medio se baseia na presso exercida pela coluna lquida: DP = d x H Medio de nvel a Dp Medio de nvel a Dp Tanque Aberto Medio de Nvel a Dp Tanque Aberto Supresso de Zero Medio de Nvel a Dp Medio de nvel por DP MediosebaseianaleideArquimedes:quando umcorposubmersoemumlquido,eleperde peso igual ao peso do lquido deslocado Mediodetectaemedeopesododeslocador, que varia com o nvel do lquido Deslocador pode ser mvel ou imvel Medio de nvel a Displacer Medio de nvel a Displacer Vantagens: Aplicado para medio de nvel, interface lquido-lquido e densidade Simples, confivel e preciso Flexvel, com grande variedade de materiais Desvantagens: Uso apenas em tanque no pressurizado Aplicado apenas a lquidos limpos Dificuldades e restries com selos Custo relativamente alto Medio de nvel a deslocador Medidor de Nvel Tipo Capacitivo Umcapacitorconsistededoiscondutores, denominadosplacas,separadosporummaterial dieltrico. Acapacitnciafunodareadasplacas,das distnciaentreelasedaconstantedieltricado meio entre as placas. Medidor de Nvel Tipo Capacitivo Transmissor capacitivo para lquidos isolantes Sensor Capacitivo Medio de nvel a Radar Medio de nvel a Radar Princpio de Funcionamento Medio de nvel a Radar Medio de nvel a Radar Radar Tank Gauges Vantagens: _ Bastante preciso ( 0,5 mm) Pode medir nveis de fluidos complicados Medio sem contato Antena pode ser externa ao tanque Medio independe das caractersticas do lquido Desvantagens: Relativamente caro No pode ser usado em slidos ou lquidos sujos Medio de nvel a Radar Medidor ultra-snico de nvel Ultra-snicos tem por base uma lei da tica fsica: O ngulo de incidncia igual ao ngulo de reflexo Medidor ultra-snico de nvel Reflexo e refrao da onda ultra-snica Diferentes meios resultam em diferentes reflexes Medidor ultra-snico de nvel Vantagens: _ Boa confiabilidade Medio sem contato Medio independe das caractersticas do lquido Desvantagens: Relativamente caro No pode ser usado em reas onde exista fortes campos eltricos (motores, rels, geradores eltricos). Chaves de Nvel MEDIO DE NVEL INDIRETA POR PRESSO HIDROSTTICA Baseado no Teorema de Stevin: Apressoexercidanofundodeumreservatrio contendoumlquidoigualaoprodutoda densidade do lquido pela altura da coluna lquida. P=h.dr P=h. MEDIO DE NVEL INDIRETA POR PRESSO HIDROSTTICA MEDIO DE NVEL INDIRETA POR PRESSO DIFERENCIAL EXERCCIOP=h.dr P = 500 . 1,8 P = 900 cm H2O FN = 0 a 900 cm H2O AFN = f - i AFN = 900 0 AFN = 900 cm H2OCalcular: o Range e o Span do instrumento de medio, em relao a presso no tanque FN = Range AFN = Span EXERCCIO P=h.dr Calcular: o Range e o Span do instrumento de medio, em relao a presso no tanque drH = 0.75 drL = 1,0 PH = dr . h::: PL =dr . h PH = 0,75 . 4 ::: PL = 1,0 . 4 PH = 3mca:::PL = 4mca 0% = PH - PL 0% =0 - 4 0% = - 4mca 100% = PH - PL 100% = 3 4100% = - 1mca FN = - 4mcaa- 1mca CONTINUAO EXERCCIO AFN = - 1 (- 4) AFN = 3mca SUPRESSO DE ZERO : aquantidadecomqueovalor inferiordafaixamedida(Range)superao valor zero da varivel. EXERCCIO SUPRESSO DE ZERO P=h.dr Calcular: o Range e o Span do instrumento de medio, em relao a presso no tanque 0% = h1 . dr 0% = 1,2 . 50 0% = 60 cm H2O 100% = dr . (h + h1) 100% = 1,2 . (300 + 50) 100% =1,2 . 350 100% = 420 cm H2O FN = 60 a 420 cm H2O AFN = 360 cm H2O EXERCCIO SUPRESSO DE ZERO P=h.dr Calcular: o Range e o Span do instrumento de medio, em relao a presso no tanque 0% = 1,2 . 25 0% = 30 cm H2O 100% = (dr . h) + (h1 . dr1) 100% = (0,85 . 500) + (25 . 1,2) 100% = 455 cm H2O FN = 30 a 455 cm H2O AFN = 425 cm H2O ELEVAO DE ZERO : a quantidade com que o valor zero da varivel supera o valor inferior do Range. EXERCCIO ELEVAO DE ZERO P=h.dr HL EXERCCIO ELEVAO DE ZERO P=h.dr Calcular: o Range e o Span do instrumento de medio, em relao a presso no tanque PH =h1 . dr1 Para nvel 0% PH = 1,0 . 60 PH =60 cm H2O PL = dr . h PL = 0,75 . 1060 PL = 795 cm H2O Para nvel 100% PH = dr1 . h PH = 1,0 . 1060 P H = 1 0 6 0 c m H 2 OPL = dr . h PL = 0,75 . 1060 PL = 795 cm H2O EXERCCIO ELEVAO DE ZERO FN = - 735 a 265 cm H2O AFN = 265 (- 735) AFN = 1000 cm H2O 0% FN = PH PL FN =60 795 FN = - 735 cm H2O 100% FN = PH PL FN = 1060 795 FN = 265 cm H2O MEDIO DE NVEL INDIRETA POR BORBULHADOR RECOMENDAES PARA SELEO Omtododoborbulhamentotalcomodescrito noindicadoparavasossobpresso,vistoque umavariaonapressodovasoirafetara leitura, somando-se coluna de lquido. Osborbulhadoresnosorecomendados tambm, quando o ar ou gs possa contaminar ou alterar as caractersticas do produto. O ar utilizado deve ser o ar de instrumentos, seco e isento de leo, ou qualquer gs inerte. Olquidonodeveconterslidosemsuspenso e sua densidade deve ser sempre constante. EXERCCIO BORBULHADOR O range do LT A presso de purgaP=h.dr MEDIO DE NVEL POR EMPUXO MEDIO DE NVEL POR EMPUXO Baseado no Princpio de Arquimedes: Todocorpomergulhadoemumfludosofrea aodeumaforaverticaldirigidadebaixo paracimaigualaopesodovolumedofludo deslocado. A esta fora exercida pelo fludo do corpo nelesubmersoouflutuantechamamosde Empuxo.

MEDIO DE NVEL POR EMPUXO Tubo de torque EMPUXO Representamos pela equao:

E = V . onde: E= empuxo V= volume do deslocador submerso = densidade ou peso especfico do lquido V = A . h CLCULO DO FLUTUADOR Pa o peso aparente (peso do deslocador parcialmente ou totalmente submerso no lquido) W o peso do deslocador fora do lquido E o empuxo que age no deslocador. Pa = W - E CLCULO DO FLUTUADOR Pa = W - E EXERCCIO Calcule o peso aparente do LT abaixo. Dados: W do deslocador = 0,7 Kgf h do deslocador = 30 cm | do deslocador = 5 cm do fludo = 0,75 gf/cm

1 PASSO CALCULAR O VOLUME DO FLUTUADOR V = A . h A = t.r A = t.d4 VOLUME DO FLUTUADOR V = t . r2 . h out . d2 . h4 V = 3,14 . 25cm2.30cm 4 V=588,75cm3 2 PASSO Clculo do empuxo correspondente aonvel mnimo ( 0% ) Pap = W EPap = 700gf 0 Pap = 700gf

E = V . E = 0 . 0,75 gf/cm3( O volume deslocado 0 porque o lquido no atinge o deslocador, ou seja, h = 0 ), portanto: E = 0 gf 3 PASSO Clculo do empuxo correspondente aonvel25% Pap = W EPap = 700gf 110,39gf Pap = 589,61gf

E = V . ( 25% = 1/4 ) E = 588,75cm3 . 0,75 gf/ cm3 4 4 E =110,39gf 4 PASSO Clculo do empuxo correspondente aonvel50% Pap = W EPap = 700gf 220,78gf Pap = 479,22gf

E = V . ( 50% = 1/2 ) E = 588,75cm3 . 0,75 gf/ cm3 2 2 E =220,78gf

5 PASSO Clculo do empuxo correspondente aonvel75% Pap = W EPap = 700gf 331,17gf Pap = 368,83gf

E = 3V . ( 75% = 3/4 ) E = 3.588,75cm3 . 0,75 gf/ cm3 4 4 E =331,17gf 6 PASSO Clculo do empuxo correspondente aonvel100% Pap = W EPap = 700gf 441,56gf Pap = 258,44gf

E = V . E = 588,75cm3 . 0,75 gf/ cm3

E =441,56gf

PREENCHER A TABELA 100 75 50 25 0 PESO APARENTE EMPUXO VOLUME DESLOCADO NVEL EM% EXERCCIO EMPUXO Calcule o peso aparente do LT abaixo. Dados: W do deslocador = 1450 gf h do deslocador = 300 mm | do deslocador = 60 mm1 PASSO CALCULAR O VOLUME DO FLUTUADOR V = A . H A = t.r A = t.d / 4 2 PASSO Clculo do empuxo correspondente aonvel mnimo ( 0% ) Pap = W EE = V . PREENCHER A TABELA NVEL EM% VOLUME DESLOCADO EMPUXO PESO APARENTE 0 25 50 75 100 MEDIDOR DE NVEL TIPO RADIOATIVO O detector mais utilizado formado por uma cmaracontendogsinerte(argnio,por exemplo)pressurizado,alimentadoporuma tensocontnuanegativa(-15VDC)eumcoletor deeltrons(quesoretiradosdaltimacamada do tomo pela incidncia do raio gama). Acorrenteeltrica,produzidapelapassagemdo raio gama diretamente proporcional intensidade daradiaoeinversamenteproporcionalaonvel doprodutonosilooutanque.Essesinal convertidoemtensoe/oufreqnciapara finalmente,pelaunidadeeletrnicasertransmitida atravs de sinal de corrente de 4 a 20 mA dc. MEDIDOR DE NVEL TIPO RADIOATIVO MEDIO DE NVEL INDIRETA POR ULTRA - SOM FUNCIONAMENTO Oultra-somumaondasonora,cuja freqnciadeoscilaomaiorqueaquela sensvelpeloouvidohumano,isto,acima de 20 KHz. Ageraoocorrequandoumafora externaexcitaasmolculasdeummeio elstico,estaexcitaotransferidade molculaamolculadomeio,comuma velocidadequedependedaelasticidadee inrcia das molculas. A propagao do ultra-som depende, portanto, do meio. MEDIDOR DE NVEL TIPO ULTRA-SOM Avelocidadedosomabaseparaamedio atravsdatcnicadeECO,usadanosdispositivos tipo ultra-snicos. Asondasdeultra-somsogeradaspelaexcitao eltrica de materiais piezeltricos. Acaractersticamarcantedessesmateriaisa produodeumdeslocamentoquandoaplicamos umatenso.Assimsendo,elespodemserusados comogeradoresdeultra-som,compondo,portanto, os transmissores. MEDIDOR DE NVEL TIPO ULTRA-SOM Aexcitaodestestransdutorespodeser realizada de trs maneiras: a) Pulso de tenso b) Onda Contnua c) Trens de onda BM70 Presentation 1.4 181 Radar X OutrosHidrosttico: Dependente de Densidade e Presso Sensvel a Entupimento Capacitivo: Dependente do Produto Influenciado por Incrustrao nos Electrodos p BM70 Presentation 1.4 182 Bia / Displacer: Limitao de Tamanho Dependente Densidade Manuteno Ultra-Snico: Depende Temperatura Depende Atmosfera No Funciona com Vcuo Radar X Outros BM70 Presentation 1.4 183 Radar X Outros Radioativo: Proteo Radiao Difcil Configurao Laser: Sensvel a Incrustrao Sensvel a P e VaporesBM70 Presentation 1.4 184 Radar X Outros Mede Espao Vazio Slidos Mede Superfcie Espuma Bolhas Produtos Agressivos, Txicos, Corrosivos Vrtices Ondas Vapores BM 70 A Standard Radar RADAR significa: Radio Detection And Ranging. O termo radar geralmente entendido como significando ummtododemedionoqualondaseletromagnticas curtassousadasparadetectarobjetosdistantese determinar sua localizao e movimento.FMCW = Frequency Modulated Continuous Wave = Onda Contnua de Freqncia Modulada Um sinal de radar emitido de uma antena, refletido doalvo(nestecasoasuperfciedoproduto),e recebido de volta aps um intervalo de tempo t. Adistnciadacamadadelimiterefletora(ar/ produto)determinadapormeiodotempode trnsitotdosinaldemicroonda:paracadametro desde um alvo, as ondas viajam uma distncia de 2 m,paraaqualelasrequeremumtempode aproximadamente6,7ns.Emgeral,adistncia medida : d = c t / 2; onde c = velocidade da luz. Onveldoprodutocalculadoapartirdadiferena entre a altura do tanque e a distncia. MEDIO DE NVEL DESCONTNUA MEDIO DE NVEL DESCONTNUA Estesmedidoressoempregadospara fornecerindicaoapenasquandoonvel atingecertospontosdesejados,comopor exemplo em sistemas de alarme e segurana de nvel alto ou baixo.MEDIO DE NVEL DESCONTNUAPOR CONDUTIVIDADE FUNCIONAMENTO Noslquidosqueconduzemeletricidade, podemosmergulhareletrodosmetlicosde comprimentodiferente.Quandohouver conduoentreoseletrodosteremosa indicaodequeonvelatingiuaalturado ltimo eletrodo alcanado pelo lquidoMEDIO DE NVEL DESCONTNUAPOR BIA FUNCIONAMENTO BiasqueflutuamsobreAsuperfciedo produto a ser medido, acoplados no final de umahaste,sendoquedoladooposto atuamemmicroswitches,indicandouma posio de atuao. MEDIO DE NVEL POR BIA Bia Pra Representamosmaissimplesinstrumentospara ocontroleedetecodenveldelquidos.Aliam baixo custo e grande facilidade de instalao.Seumicrocontatoutilizamercrioouno,eo diferencial pode ser ajustado atravs de um pequeno contrapeso. MEDIO DE NVEL POR BIA Aplicaes tpicas: -tanques e fossas de efluentes -dejetos industriais ou gua,-controle de bombas,-locais de difcil acesso montagem de outros tipos de sensores de nvel - etc. MEDIO DE NVEL EM SLIDOS Medidor de nvel eletromecnico

FUNCIONAMENTO Nestetipodemedidor,asondadesceat tocar o produto, e logo aps recolhida para aposioinicialerealizadamedidado comprimentodocabo,quecorrespondea parte vazia do reservatrio.MEDIDOR TIPO PS ROTATIVAS FUNCIONAMENTO Consistebasicamentedeumeixovertical, dotadodepalhetasquegiramcontinuamente embaixarotao,acionadoporummotor sncrono.Quandoomaterialalcanaasps,o movimentosubmetidoresistncia, acionando dois microswitches. O primeiro atua como dispositivo de alarme e o segundo desliga o motor sncrono.

Vazo Vazo Vazo pode ser definida como sendo a quantidade volumtrica, mssica ou gravitacional de um fluido que passa atravs de uma seo de uma tubulao ou canal por unidade de tempo. A computao de vazo e dos volumes dos lquidos medidos regulamentada pela ANP, que define os seguintes tipos de medio quanto sua finalidade: - Medio Fiscal - Medio de Apropriao da Produo - Medio Operacional

Medio Fiscal MedioFiscalMediodovolumede produofiscalizadaefetuadanumpontode medio da produo a que se refere o inciso IV do art. 3o do Decreto n. 2.705 de 03/08/1998.

O ponto de medio fiscal caracteriza a transferncia depropriedadedoleo,ouseja,daUnio (proprietria do subsolo) para o concessionrio. Obs: Medio fiscal compartilhada a medio fiscal dos volumes de produo de dois ou mais campos, que se misturam antes do ponto de medio

Medio para Apropriao da Produoamedioaserutilizadaparadeterminaros volumesdeproduoaseremapropriadosacada campoemumconjuntodecamposcommedio compartilhada ou a cada poo em ummesmo campo (ex.: teste de poos).Medio para Controle Operacional a medio para controle da produo que inclui medies de petrleo e gs natural para consumo como combustvel ou para qualquer outra utilizao dentro do campo; do gs utilizado para elevao artificial, injeo, estocagem, ventilado ou queimado em tocha; da gua produzida, injetada, captada ou descartada; do petrleo transferido; do gs natural para processamento; do petrleo e gs natural transportado, estocado. Pontos de Medio Apropriaoleo Separador de Teste Gs Separador de Teste, Consumo Pontos de Medio OperacionalGs Gs Lift, Queimador gua Produzida (para flotador) Fiscalleo - Aps as Bombas de Exportao Gs - Exportao Volumtrica: volume por unidade de tempo Mssica: massa por unidade de tempo Unidades: m3/s ou kg/s Smbolos associados: FI, FR, FIC, FRC, FQ,FIQ, FSL, FSH, FSLL ou FSHHVazo Tipos de Escoamento Regime Laminar Regime Turbulento Regime Laminar Secaracterizaporumescoamentoemcamadas planasouconcntricas,dependendodaformado duto,sempassagensdaspartculasdofluidode umacamadaparaoutraesemvariaode velocidade, para determinada vazo. Regime Turbulento Secaracterizaporumamisturaintensadolquido e oscilaes de velocidade e presso. O movimento daspartculasdesordenadoesemtrajetria definida. caracterizado por um perfil develocidade mais uniforme que o perfil laminar. Nmero de Reynolds Nmero adimensional utilizado para determinar se o escoamento se processa em regime laminar ou turbulento.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 comRe > 5.000. Re = V D /v Viscosidade cinemtica = a relao entre a viscosidade absoluta e a massa especfica de um fluido, tomados mesma temperatura. Nmero de Reynolds Re = V D /v V velocidade (m/s) D dimetro do duto (m) v viscosidade cinemtica(m/s) Presso diferencial (Dp) Placa, tubo venturi, pitot, Annubar, bocal Turbina medidora Mecnica, convencional, insero, tangencial Magntico Deslocamento positivo Engrenagens, pisto, disco nutante rea varivel Tipos de Medidoresde VazoTipos de Medidoresde Vazo Placa de orifcio Placa de Orifcio Elemento sensor de vazo (FE), que gera um Ap proporcional ao quadrado da vazo volumtrica instantnea Usado para lquidos, gases e vapor dgua Exemplos de Placa de Orifcio:Concntrica, Excntrica e Segmental Orifcio Concntrico Este tipo de placa de orifcio utilizado para lquido, gases e vapor que no contenham slidos em suspenso. Orifcio Excntrico Este tipo de orifcio utilizado em fluido contendo slidos em suspenso, os quais possam ser retidos e acumulados na base da placa; Orifcio Segmental destinada para uso em fluidos em regime laminar e com alta porcentagem de slidos em suspenso. Tipos de Contorno do Orifcio Orifcio com bordo quadrado Sua superfcie interna forma um ngulo de 90 com ambas as faces da placa, empregado em tubulaes maiores que 6. No utilizada para medies de vazo de fluidos com nmero de REYNOLDS baixo. Tipos de Contorno do Orifcio Orifcio com bordo quadrado e face da jusante em ngulo de 45. O chanfro na face jusante serve para diminuir a turbulncia e seu ngulo pode variar de 30 a 45. Placa de Orifcio Anlise do Escoamento do Fluido em uma Placa de Orifcio A passagem de fluido por uma placa de orifcio provoca um grande efeito prximo a um turbilhonamentoPlaca de Orifcio Neste tipo de sistema h 3 valores bsicos de presso: presso a montante da placa P1 , presso a jusante da placa P2(ponto de maior velocidade e mnima presso esttica, denominado deVena Contracta) e a presso recuperada aps a placa P3

Presses Bsicas no Sistema dePlaca de OrifcioEfeitos dos Desvios das Condies Padro Quando condies anormais fazem a Vena Contracta aumentar em tamanho, o medidor ir registrar uma medio baixa Vena Contracta Normal Vena Contracta Normal Vena Contracta Normal Vena Contracta Normal Condio de fluxo com acmuloCondio de fluxo com arredondamentode sujeira na face de montanteda borda do lado de montante do orifcio do orifcio Condio de fluxo com acmuloCondio de fluxo com orifcio tendo de sujeiras, lquidos ou materiais uma largura de aresta muito grande estranhos frente do orifcio Pontos de medio da DP Astomadasdetubulao(montante:2,5dimetrodotubo distante da placa, jusante; 8 dimetro de distncia), permitem a mediodiretadaperdadecargapermanenteatual.O diferencialmenorqueemoutrostiposdetomada,paraa mesma vazo o mesmo dimetro de orifcio. Placa de orifcio Placa de orifcio Vantagens: Facilidade de construo Facilidade de calibrao (calibrao de Dp) Grande disponibilidade de materiais de construo Desvantagens: Pequena rangeabilidade (3:1), por ser SQ RT Grande perda de carga permanente Geradores de Dp Tubo Venturi Tubo Pitot Annubar Tubo BocalCotovelo Detector da presso diferencial A placa de orifcio provoca uma queda de presso proporcional ao quadrado da vazo volumtrica A placa de orifcio sensor de vazo (FE) e no da presso diferencial Quem detecta a presso diferencial gerada pela placa : Transmissor d/p cell Diafragma ou cmara Barton Transmissor de Presso Diferencial Transmissor d/p cell associado placa de orifcio, FTTurbina medidora de vazo Turbina medidora de vazo Princpio: consiste basicamente de um rotor provido de palhetas, suspenso numa corrente de fluido com seu eixo de rotao paralelo a direo do fluxo. Turbina medidora de vazo Turbinas de Medio Gerao do Sinal Mancal 1 Revoluo do Rotor Rotor de coroa Botes de material magntico Im Bobina Pick-up Medidor a deslocamento positivo Princpio de funcionamento: o fluido medido passa atravs do medidor DP em volumes discretos conhecidos que so totalizados, mecnica ou eletricamente. um totalizador de vazo; cada volume discreto gera um pulso. Medidor de Deslocamento Positivo Lminas de Polyketone Mancal Excntrico Super-endurecidoSada de Pulso Direta Rota de Fluxo de Longo RaioEixo Horizontal Carcaa de Camisa Simples Vantagens Totalizador natural de vazo (FQ) Bom desempenho (linear) Desvantagens Possui peas mveis que se desgastam Falha pode bloquear vazo Grande perda de carga Calibrao requer padro de vazo Medidor a deslocamento positivo Medidor Magntico de Vazo Funcionamento:Tubomedidordetectaa velocidadedofluidoeletricamentecondutorque passa no seu interior, gerando um sinal analgico ou digital com amplitude linearmente proporcional vazo volumtrica. Sistema Tubo medidor (FE) Transmissor de vazo (FT) Instrumento receptor Medidor Magntico de Vazo Bobinas de excitao criam campo magntico Velocidade do fluido condutor gera fem Eletrodos detectam a fem gerada Revestimento impede que tenso gerada entre em curto circuito Flanges so conexes tubulao Cabo coaxial interliga tubo ao transmissor Tubo do Medidor Magntico Medidor Magntico de VazoMedidor de vazo Coriolis Vantagens Bom desempenho, rangeabilidade e estabilidade Pode medir densidade e viscosidade Desvantagem Grande perda de carga Requer medio da temperaturaMedidor de vazo Coriolis Rotmetro de rea varivel Rotmetro de rea varivel um medidor intrusivo, com energia extrativa , linear, com indicao direta na sada e com fator k de vazo volumtrica Funcionamento: vazo posiciona um flutuador Escala graduada Rotmetro de rea varivel Vantagens Medio local e direta da vazo Pequena perda de carga e presso constante Pode compensar densidade e viscosidade Desvantagens Aplicao com baixa presso Preciso razovel para ruim Rotmetro de rea varivel Medidor de vazo ultra-snico sebaseianapropagaodeondasdeultra-som, emitidasafreqnciasnafaixade150kHza4 MHzatravsdofluido,sendonecessriopelo menos um par de transdutores Princpios de funcionamento Efeito Doppler Tempo de trnsito ou diferena de tempo Efeito Doppler OmedidorbaseadoemefeitoDopplerfunciona transmitindoumsinaldefreqnciaconstanteno fluido.Bolhas,slidosemsuspensoouredemoinhos nofluidofazemcomqueosinalsejarefletidoou dispersodevoltaaotransdutorreceptor.Seofluido estiveremmovimento,haverumavariaona freqncia do sinal recebido.Medidor de vazo ultra-snico carretel com 6 feixescarretel com 4 feixes Vantagens . Preciso relativamente elevada (0,5% no fim da escala) . Maior extenso da faixa de medio com sada linear. . Apresentam garantia elevada, pois no possuem peas mveis em contato com o fluido no sendo sujeitas a desgaste mecnico. . Possibilita medio em tubos com dimetros que vo de 1 a 60 polegadas. . A medio essencialmente independente da temperatura, da densidade, da viscosidade e da presso do fluido. Desvantagens . Custo elevado na aplicao em tubos de pequenos dimetros. Medidor de vazo ultra-snico TEMPERATURA Temperatura CONCEITOS Temperatura: Grandeza fsica que mede o estado de agitao das partculas de um corpo, caracterizando o seu estado trmico. Calor: a energia que transferida entre um sistema e seu ambiente, devido a uma diferena de temperatura que existem entre eles. Termometria: Medio de Temperatura, o termo maisabrangente que inclui tanto a pirometria como a criometria. Pirometria: Medio de altas temperaturas, na faixa que os efeitos de radiao trmica passam a se manifestar. CONCEITOS Energia Trmica: a somatria das energias cinticas dos seus tomos, e alm de depender da temperatura, depende tambm da massa e do tipo de substncia. Criometria: Medio de baixas temperaturas, ou seja, aquelas prximas ao zero absoluto de temperatura. Temperatura Formas de Transferncia de Calor Conduo(slidos):Transfernciadecalorpor contato fsico. Conveco(lquidosegases):Transmissoou transfernciadecalordeumlugarparaoutro deslocamento de material. Radiao (sem contato fsico): Emisso contnua de energia de uma corpo para outro, atravs do vcuo ou do ar. Temperatura AescalaCelsius,quedivideamediode temperaturaem100partesiguais,denominadas graus Celsius de uso universal, e a Fahrenheit, que divididaem180partesiguaisdenominadosgraus Fahrenheit,usadaemmuitospaisesdelngua inglesa. Tanto Celsius como Fahrenheit, so escalas relativas. Escalas Relativas e Absolutas Temperatura Escalas Relativas e Absolutas CONVERSO DE ESCALA DE TEMPERATURA: Para escala Celsius TC = (TF 32) / 1,8 TC = TK 273,15 Para escala Fahrenheit TF = 1,8 * TC + 32 TF = TR 459,67 Medidores de Temperatura -Pirmetros radiao parcial. 1 Classe: Elemento sensvel est em contato com o corpo cuja temperatura se quer medir. -Termmetros dilatao de lquido. -Termmetros dilatao de gs; -Termmetros dilatao de slido; -Termmetros par termo eltrico; -Termmetros resistncia eltrica; -2 Classe: Elemento sensvel no est em contato com o corpo cuja temperatura se quer medir. -Pirmetros radiao total; SIMBOLOGIA Smbolos:TI, TR, TSL, TSH, TAL, TAH, TIC Sensores de temperatura Mecnicos: Bimetal Enchimento termal Haste de vidro Eltricos Termopar Resistncia Detectora de Temperatura (RTD) Termistor Sensores mecnicos Sensoresmecnicossousadosapenasem indicaes locais So relativamente baratos de comprar Indicadorescomsensoresmecnicos geralmentenorequeremalimentaoexterna para funcionar Difceisdeseremintegradosemsistemas digitais de coleta de dados Sensor de temperatura a bimetal Enchimento termal Bulbo Capilar Caixa do instrumento Sensor de pressoTermmetro de Dilatao Volumtrica Termmetro de Vidro de Mercrio amplamente usado em laboratrios, oficinas e quando protegidos na rea industrial. Termmetro Metlico de Mercrio bastante usado em reas industriais como indicador local. Termmetro de Expanso de Gs Aalterao da temperatura varia a presso do gs conforme a Lei dos gases perfeitos (Gay-Lussac), sendo o volume constante. Bulbo Capilar Elemento de Medio O elemento de medio pode ser do tipo Bourdon, Espiral ou Helicoidal. Aplicao: Para processos qumicos e petroqumicos, alimentcios, papel e celulose.Termmetro de Expanso de Gs Tipos de Gs de Enchimento:-Hlio (He); -Hidrognio (H2); -Nitrognio (N2) (Faixa: -100 a 600C); -Dixido de Carbono (CO2). Material de Construo do bulbo e capilar: -Ao, Ao inox, Cobre, Lato e Monel. Material de Construo do Elemento de Medio: Cobre-Berlio, bronze fosforoso, ao e ao inox. Um termmetro elementar baseado no efeito bimetlico apresentado na figura a seguir. MATERIAL AMATERIAL BoA>oBTermmetro Bimetlico Baseia-se no fenmeno da dilatao linear dos metais comatemperatura. O termmetro bimetlico consisteem duas laminas de metaiscomcoeficientesdedilataodiferentes sobrepostas,formandoumaspea.Variando-sea temperaturadoconjunto,observa-seum encurvamento que proporcional a temperatura.Sensores eltricos Sensores eltricos so os mais usados Fceis de serem integrados em sistemas digitais de coleta de dados H mdulos I/O para termopar ou RTD Faixas e sensores Mtodo(C) Faixa de Medio Termopares-200 a 1700 Enchimento Termal -195 a 760 Resistncia Detectora-250 a 650 Termistores-195 a 450 Pirmetros Radiao-40 a 4 000 Efeito Seebeck Descobertoem1821pelofsicoalemoT.J.Seebeck quandoeleobservouemsuasexperinciasqueemum circuitofechadoformadopordoisfiosdemetaisdiferentes ocorreumacirculaodecorrenteenquantoexistiruma diferenadetemperaturaentresuasjunes,equesua intensidadeproporcionaldiferenadetemperaturae natureza dos metais utilizados. O elemento termopar (TC) consiste em dois fios de diferentes ligas metlicas, emendados juntos num ponto onde ser medida a temperatura. Esta juno gera uma pequena tenso quando aquecida em funo da diferena de temperatura das junes.A relao entre a temperatura da juno e a tenso de sadavaria para diferentes tipos de termopares. Denominamos a juno na qual est submetida temperatura a ser medida de Juno de Medio (ou junta Quente) e a outra extremidade que vai se ligar no instrumento medidor de Juno de Referncia (ou junta Fria).Termopares (thermocouples) Curvas Caractersticas de Termopares Tipos de Termopares: NBR 12771 Termopar tipo K (0 a 1260C): Compostos de ligas comerciais do tipo nquel-cromo(+) (Chromel) e nquel-mangans-silcio-alumnio(-) (Alumel). Termopar tipo T (-184 a 370C): Compostos de cobre comercialmente puro(+) e uma liga de nquel(-) contendo 45% a 60% de cobre em peso (Constantan). Termopar tipo J (0 a 760C): Compostos de ferro comercialmente puro(+) e uma liga de nquel(-) contendo 45% a 60% de cobre em peso (Constantan). Tipos de Termopares: NBR 12771 Termopar tipo E (0 a 870C): Compostos de ligas comerciais do tipo nquel-cromo(+), (Chromel)e nquel-cobre(-), (Constantan). Tipos de Termopares: NBR 12771 Termopar tipo B (870 a 1705C): Feito de ligas cujas composies nominais em peso so platina - 30% rdio(+) e platina - 6% rdio(-). Termopar tipo S (0 a 1480C): Compostos de platina pura(-) e uma liga de platina(+) contendo um teor de rdio o mais prximo possvel de 10% em peso Tipos de Termopares: NBR 12771 Termopar tipo N (0 a 1260C): Compostos de ligas nquel-cromo-silcio(+) (Nicrosil) e nquel-silcio(-) (Nisil). Termopar tipo R (0 a 1480C): Composto de platina pura(-) e uma liga de platina(+) contendo um teor de rdio o mais prximo possvel de 13% em peso. Termopar ou RTD Termopar ou RTD Operao do termopar Termopar gera uma tenso contnua que funo de Diferena de temperatura entre a juno de medio e a juno de referncia Tipo do termopar usado Vantagens do termopar Custo do sensor menor Tamanho do elemento sensor menor Tempo de resposta menor Mais conveniente para montagem Meios de calibrao so mais fceis Verificaes de calibrao mais fceis Auto-verificvel, quando se tem o dispositivo de proteo de queima (burn-out) do termopar) Flexibilidade para modificao do circuito, para medio de soma ou subtrao de temperaturas Larguras de faixas medidas so maiores Desvantagens do termopar Caracterstica temperatura x militenso no linear totalmente; Sinal de militenso pode captar rudos na linha de transmisso; Circuito de medio polarizado, quando o da resistncia no o ; Requer circuito de compensao das variaes da temperatura ambiente; Junta de medio pode se deteriorar, se oxidar e envelhecer com o tempo. Ligao dos termopares A ligao mais simples a de um termopar ligado diretamente a um instrumentoLigao simplesX = I ou I = X X Paramedirdiferenadetemperaturaentredois pontos,ligamosostermoparesemsrie-oposio. I = X - YLigao em srie-oposio X Y Podemostambmligarostermoparesemsrie simplesparaobterasomadasmilivoltagens individuais. a chamada termopilha.X Y I = X + Y Ligao em srie simples Ligao em paralelo Ligandodoisoumaistermoparesemparaleloa ummesmoinstrumento,teremosamdiadas milivoltagensgeradasnosdiversostermopares, se as resistncias R forem iguais. I =(X + Y) / 2 Termoresistncia de Platina Pt100 Amaisutilizadaaplatinapoisapresentaumaampla escaladetemperatura,umaaltaresistividade permitindoassimumamaiorsensibilidade,umalto coeficientedevariaoderesistnciacoma temperatura,umaboalinearidaderesistnciapor temperaturaetambmterrigidezeductibilidadepara sertransformadaemfiosfinos,almdeserobtidaem formapurssima.Faixadetrabalhode-200a600C. Aplicaes tpicas: -Processos industriais Termmetro de Resistncia Princpio de Funcionamento O princpio de medio de temperatura por meio de termmetros de resistncia, repousa essencialmente sobreamediodevariaodaresistnciaeltrica deumfiometlicoemfunodatemperatura.A relaomatemticaentrearesistnciadeum condutoresuatemperaturadadapelafrmula aproximada: A relao matemtica entre a resistncia de um condutor e sua temperatura dada pela frmula aproximada: R = Ro (1 + t) Equao n1 Onde:R= resistncia tC. Ro = resistncia 0C. = coeficiente de variao de resistncia do metal com a temperatura. t= temperatura. Operao do RTD RTD Detector de Temperatura a Resistncia varia a resistncia eltrica em funo da temperatura Materiais do RTD: Platina: padro Disponvel em elevado grau de pureza, Resistente oxidao, mesmo alta temperatura, Cobre Nquel Tipos de Metal Utilizados e Faixa de Utilizao: Os metais utilizados com maior frequncia na confeco de termo resistncia so:- - platina (Pt) - nquel (Ni) - cobre (Cu) A faixa de utilizao aproximada dos trs metais mostrada a seguir:- PLATINA - faixa - 200 600C (excepcionalmente 1200C) - Ponto de Fuso 1774C. NQUEL - faixa - 200 300C - Ponto de Fuso 1455C. COBRE- faixa - 200 120C - Ponto de Fuso 1023C Tipos de Construo: Normalmente a termoresistncia constituda deumfiomuitofino,enroladosobreum suporte isolante que poder ser de mica, vidro oucermica.Esteconjuntoisoladoe encapsuladoemvidrooucermica,tornando aresistnciaassimconstituda,isoladado meio ambiente. O termo elemento pode ser protegido por uma fina capa metlica e ser utilizado dentro do poo de proteo. ENROLAMENTO DE PLATINAVIDRO, QUARTZO OU CERMICATERMINAIS DE PRATA OU COBREENROLAMENTO DE NQUELCARRETEL DE MICA, CELERONTabela Resistiva Vantagens do RTD Altssima preciso No apresenta polaridade (+) e (-) Capaz de medir largura de faixa estreita; de at 5 oC Mantm-se estvel, precisa e calibrada durante muitos anos Desvantagens do RTD Alto custo Bulbos maiores, Tempo de resposta mais demorado, Auto-aquecimento daresistncia constitui um problema Exigncia de fiao com 3 fios para a compensao da temperatura ambiente. Cabeotes A funo do cabeote a de proteger os contatos do bloco de ligao, facilitar a conexo do tubo de proteo e do condute, alm de manter uma temperatura estvel nos contatos do bloco de ligao, para que os contatos feitos de materiais diferentes do termopar no interfiram no sinal gerado por ele.Poos Termomtricos Opootermomtricotemafunodeprotegeros termoelementos contra a ao do processo (ambientes agressivos, esforos mecnicos entre outros). Transmissor Descartvel de TemperaturaTransmissor Eletrnico de TemperaturaTransmissor Pneumtico de TemperaturaCalibrador de temperaturaEscalas de Temperatura - Absolutas Zeroabsoluto:-oestadoemque praticamentecessaomovimentoatmico. Existem duas escalas absolutas atualmente em uso : Kelvin Rankine. Asescalasabsolutasatribuemovalorzero temperatura mais baixa possvel. Termmetro de Vidro Estetipodetermmetromuitoutilizadonas industrias, e as substncias mais utilizadas so: - lcool etlico ( tingido de vermelho) para a faixa de -100C a +50 - Mercrio para a faixa de -40C a +648C Otermmetrodevidronormalmenteutilizadona indstriaprotegidoporumacarcaametlica,que rosqueada em poo de proteo. 0406080100120140160180200220240010302060504070-10-20-3080901000103020605040708090100Poo deproteoVANTAGENS E DESVANTAGENS As vantagens so: boa preciso baixo custo simplicidade construtiva Desvantagem: muito frgil Termmetro de Dilatao de Lquido Princpio de Funcionamento Fisicamenteumtermmetrodedilataodelquido, constadeumbulbo,elementodemedioecapilar de ligao entre estes dois elementos. Oconjuntopreenchidocomumlquidoaalta pressoecomavariaodatemperatura,olquido varia a fora que incide no sensor. Tipos de Lquido de Enchimento : Mercrio - para temperatura entre -35 e +550C. lcool - para temperatura entre -50 e +150C. Xileno - para temperatura entre -40 e +400C. PONTEIROBRAO DELIGAOSETORDENTADOSENSORVOLUMTRICOCAPILARLQUIDOMERCRIOLCOOL ETLICOBULBOCONTROLE DE PROCESSO CONTROLE DE PROCESSO Conceitos de Controle Set Point (SP) ou Set Valor (SV) um valor desejado estabelecido previamente como referncia de ponto de controle no qual o valor controlado deve permanecer. Distrbio (Rudo) : um sinal que tende a afetar adversamente o valor da varivel controlada. Desvio: Representa o valor resultante da diferena entre o valor desejado e o valor da varivel controlada. Ganho : Representa o valor resultante do quociente entre a taxa de mudana na sada e a taxa de mudana na entrada que a causou. Conceitos de Controle Varivel do Processo (PV) Qualquer quantidade, propriedade ou condio fsica medida a fim de que se possa efetuar a indicao e/ou controle do processo (neste caso, tambm chamada de varivel controlada). Varivel Manipulada ( MV) a grandeza que operada com a finalidade de manter a varivel controlada no valor desejado. TIPOS DE CONTROLE Controle Manual o operador que est efetuando o controle atravs de sua observao e de sua ao manual. TIPOS DE CONTROLE Controle Automtico o controle da temperatura da gua quente feito sem a interferncia direta do homem, atuando ento de maneira automtica TIPOS DE CONTROLE Controle Auto-operado Este controle obtm toda a energia necessria ao seu funcionamento do prprio meio controlado. TIPOS DE CONTROLE Controle em Malha Aberta aquele sistema no qual a ao de controle independente da sada, portanto a sada no tem efeito na ao de controle. TIPOS DE CONTROLE Controle em Malha Fechada sada sempre medida e comparada com a entrada a fim de reduzir o erro e manter a sada do sistema em um valor desejado. REALIMENTAO a caracterstica do sistema de malha fechada que permite a sada ser comparada com a entrada, no sentido de eliminar a defasagem entre o valor desejado e o valor do processo. ATRASOS NO PROCESSO Tempo Morto o intervalo de tempo entre o instante em que o sistema sofre uma variao qualquer e o instante em que esta comea a ser detectada pelo elemento sensor. PROCESSOS DE FABRICAO Processos Descontnuos ou Batelada um processo que seu produto final obtido em uma quantidade determinada aps todo o ciclo. MODOS DE ACIONAMENTO Ao direta (normal) quando um aumento na varivel do processo em relao ao valor desejado, provoca um aumento no sinal de sada do mesmo. Ao indireta (reversa) quando um aumento na varivel do processo em relao ao valor desejado, provoca um decrscimo no sinal de sada do mesmo.

AES DE CONTROLE AO DE CONTROLE ON-OF (LIGA-DESLIGA) AO PROPORCIONAL (AO P) AO INTEGRAL (AO I) AO DERIVATIVA (AO D) AO DE CONTROLE ON-OF (LIGA-DESLIGA) S permite duas posies para o elemento final de controle, ou seja: totalmente aberto ou totalmente fechado. AO DE CONTROLE ON-OF (LIGA-DESLIGA)

caractersticas: a) A correo independe da intensidade do desvio b) O ganho infinito c) Provoca oscilaes no processo d) Deixa sempre erro de off-set AO PROPORCIONAL (AO P) Fornece uma sada proporcional ao valor do desvio (erro). AO PROPORCIONAL (AO P) A ao proporcional pode ser determinada pela seguinte equao: DV = (PV - SV) tem-se a ao direta DV = (SV - PV) tem-se a ao reversa. Faixa Proporcional (Banda) definida como sendo a porcentagem devariaodavarivelcontrolada capazdeproduziraaberturaou fechamento total da vlvula. Erro de Off-Set -Ovalordoerrooff-setdependediretamentedafaixa proporcional, tornando assim cada vez menor medida que a faixa proporcional diminuiu. -Aaoproporcionalsatuanomomentoemqueo distrbio aparece. AO PROPORCIONAL (AO P) Caractersticas : a) Correo proporcional ao desvio b) Existncia de uma realimentao negativa c) Deixa erro de off-set aps uma variao de carga AO INTEGRAL Atua no processo ao longo do tempo enquanto existir diferena entre o valor desejado e o valor medido. AO INTEGRAL A resposta desta ao de controle funo do tempo e do desvio Ti = tempo necessrio para que uma repetio do efeito proporcional seja obtido, sendo expresso em minuto por repetio (MPR) ou segundo por repetio (SPR). AO INTEGRAL Caractersticas : a) Correo depende no s do erro mas tambm do tempo em que ele perdurar. b) Ausncia do erro de off-set. c) Quanto maior o erro maior ser velocidade de correo. d) No controle integral, o movimento da vlvula nomuda de sentido enquanto o sinal de desvio no se inverter. AO DERIVATIVA (AO D) Ela atua, fornecendo uma correo antecipada do desvio, isto , no instante em que o desvio tende a acontecer ela fornece uma correo de forma a prevenir o sistema quanto ao aumento do desvio, diminuindo assim o tempo de resposta. AO DERIVATIVA (AO D) Equao: AO DERIVATIVA (AO D) Caractersticas : a) A correo proporcional velocidade de desvio. b) No atua caso o desvio for constante. c) Quanto mais rpida a razo de mudana do desvio, maior ser a correo. AO PROPORCIONAL + INTEGRAL + DERIVATIVA ( PID ) A proporcional elimina as oscilaes, a integral elimina o desvio de off-set, enquanto a derivativa fornece ao sistema uma ao antecipativa evitando previamente que o desvio se torne maior Resposta de cada Ao CRITRIOS DE PERFORMANCE DAS AES PID O que um bom controle? A escolha de um critrio depende do processo em anlise. Critrio da Taxa de Amortecimento ou rea Mnima Critrio de Distrbio Mnimo Critrio da Amplitude Mnima Critrio da Taxa de Amortecimento ou rea Mnima Areaenvolvidapelacurvaderecuperao deversermnimaeodesviocorrelacionaa menor amplitude entre dois picos sucessivosque serde0,25.Isto,cadaondaserumquarto da precedente. Ex:Em determinado processo, qualquer desvio alm de uma faixa estreita pode ocasionar um produto fora de especificao. CONTROLE EM CASCATA Controle em Cascata de um Trocador de Calor CONTROLE EM CASCATA Controle Cascata de um Tanque. MQUINA DE TESTE PARA INSTRUMENTODE PRESSO umequipamentoqueserveparaaplicaruma presso conhecida no instrumento sob teste para sua aferiooucalibrao.Constitui-sebasicamentede uma cmara fechada, cheia de leo, um mbolo e um manmetro padro ou um conjunto de contrapesos. APARELHOS PARA TESTAR MANMETROS Instalao, Operao e Manuteno 1-Fechetotalmenteocomando,conecteo manmetro a ser calibrado na tomada esquerda e o padro comparativo a tomada da direita, d aperto suficienteparanovazar,nuncaapertedemaisa rosca pois isso danificar a gaxeta de vedao. 2- Abra a tampa do reservatrio e o encha de gua, retorne o comando girando devagar para dar tempo da gua preencher o sistema, feche a tampa, e faa a comparao ponto por ponto do manmetro a ser calibrado, devagar e com calma. Apsautilizaoesvazieo reservatrio;nuncaodeixe comguaporvriosdias, lubrifiqueosetorcomvaselina pasta;nuncagireocomando comvelocidade,issotendea provocar um desgaste maior do setor. B-1.000S:testadoa1.200 Kgf/cm por 5 horas sendo queapressomximade usorecomendadade 1.000 Kgf/cm. B-500S:testadoa650 Kgf/cmpor5horas sendoqueapresso mximadeuso recomendadade500 Kgf/cm. lembrem-se: a calibrao se faz devagar e com muita calma. CALIBRAO DE MANMETROS Mtodo de Ajuste de Manmetros (Genrico) Objetivo Essemtodoprocuradescreverosprocedimentos bsicosparaoajuste(calibrao)demanmetros de tubo de bourdon. Esse mtodo adequado para amaioriadosmanmetrosencontradosem ambienteindustrialemesmoparaoutrostiposde instrumentos. Convmlembrarqueosprocedimentosparaajuste podemdiferirdeumfabricanteparaoutro,sendo ento de grande importncia as informaes obtidas demanuais,catlogosejuntoaofabricantedo instrumento.Procedimento Basicamente, os manmetros possuem trs ajustes: zero, span e linearidade (ou angularidade). Oajustedezeroserveparafazercomqueuma pressocorrespondentea0%dospandafaixade trabalho produza uma leitura de 0% do span da faixa de medida. Oajustedespanserveparafazercomqueuma presso correspondente a 100% do span da faixa de trabalhoproduzaumaleiturade100%dospanda faixa de medida. J o ajuste de angularidade serve para fazer com que um valor de presso medido entre 0% e 100% da faixa de trabalho corresponda ao valor real de presso aplicado. Paraoajustedoinstrumentodeve-seseguiros seguintes passos: 1.aplicarovalordepressode0%dafaixade trabalho e ajustar o zero do instrumento; 2.aplicarovalorde100%dafaixadetrabalhoe ajustar o span; 3. reajustar o zero; 4. reajustar o span; 5. refazer os passos 3 e 4 at que o zero e o span no saiam mais do ajuste; 6.apsoajustedezeroedespan,verificarseos valoresde25%,50%e75%dafaixadetrabalho esto ajustados. Se esses pontos estiverem com um desvio maior do queorecomendadopelofabricante,fazeroajuste deangularidadeerepetirtodosospassos anteriores. Comorefernciaparaoajustedeangularidade, pode-seajustaramesadomanmetroatqueo desvioobtidoparaovalorde50%dospanseja aumentado em cinco vezes. AGRADECIMENTOS EstaUnidadeOperacionalagradeceatodosos alunos,peladedicao,esforo,compreensoe competncia! Nossos Parabns!