Instrumentação básica - Apostilas - Engenharia de Instrumentação, Notas de estudo de Medição Eletrônica e Instrumentação

Baixe Instrumentação básica - Apostilas - Engenharia de Instrumentação e outras Notas de estudo em PDF para Medição Eletrônica e Instrumentação, somente na Docsity! IN STRUM EN TAÇÃO BÁSICA SENAI - Departamento Regional de São Paulo Introdução Instrumentação: é a arte e a ciência que projeta, constrói, instala, opera e m antêm os instrum entos. Instrumentos: medem variáveis de processo. Em instrum entação, quando dizemos "medir" geralm ente queremos dizer indicar, registrar, totalizar ou controlar. Variáveis de Processos: são Fenômenos físicos que chamam os simplesmente variáveis, por exemplo: vazão, tem peratura, pressão, nível, densidade, etc. Processo: operação ou série de operações no qual o valor de uma quantidade ou condição é controlada. Inclui todas variáveis das funções que, direta ou indiretamente, afetam o valor da Variável Controlada. ÁGUA FRIA ÁGUA QUENTE VAPOR CONDENSADO TT TIC PROCESSO CONTROLADOR ELEMENTO PRIMÁRIO TRANSMISSOR E.F.C. (VÁLVULA DE DIAFRAGMA) IN STRUM EN TAÇÃO BÁSICA SENAI - Departamento Regional de São Paulo Classes de Instrumentos Elemento Prim ário - com ponente que está em contato com a variável de processo e tem por função, transformá-la em um a grandeza m ensurável por um mecanismo. Transmissor - instrum ento que m ede um a determ inada variável, e envia um sinal proporcional a distância, a um indicador, registrador, controlador, etc. Transdutor - term o aplicado ao instrumento que não trabalha com sinal na entrada e saída padrão. Conversor - instrum ento que recebe e envia um sinal padrão em instrum entação, de grandezas diferentes. Indicador - instrum ento que nos fornece o valor de uma variável de processo. Registrador - instrum ento que registra, o valor da variável de processo em um a carta gráfica. Controlador - instrum ento que tem por função, manter o valor da variável de processo, igual ao valor estabelecido em seu mecanism o, enviando um sinal de saída ao elemento final de controle. Relê De Computação - instrumento que recebe um ou mais sinais de outros instrum entos, realiza operações m atem áticas, de lógica ou de seleção de sinais e envia o resultado a um instrum ento. Elemento Final De Controle - dispositivo que está em contato direto com a variável manipulada, modificando-a em resposta a um sinal de comando. IN STRUM EN TAÇÃO BÁSICA SENAI - Departamento Regional de São Paulo Terminologia ERRO É a diferença entre o valor lido ou transmitido pelo instrumento, em relação ao valor real da variável medida valor indicado valor medido curva ideal erro Erro Absoluto ERRO ESTÁTICOERRO DIN ÂM ICO Erro Sistem ático Erro Aleatório IN STRUM EN TAÇÃO BÁSICA SENAI - Departamento Regional de São Paulo Escala - Conjunto ordenado de marcas. Ajuste (calibração) O peração destinada a fazer com que um instrum ento de m edir tenha um funcionamento e justeza adequados à sua utilização. Calibração (aferição) Conjunto de operações que estabelece a relação entre os valores indicados por um instrumento de medição e os valores correspondentes das grandezas estabelecidos por padrões. Faixa N ominal - faixa de medida , RAN GE , é norm almente especificada por seus limites inferior e superior Am plitude da Faixa N ominal - alcance, SPAN , é o somatório em módulo dos seus lim ites superior e inferior . URL (Upper Range Limit) - Lim ite superior da faixa nominal URV (Upper Range Value) - Valor superior da faixa nominal LRL (Lower Range Limit) - Limite inferior da faixa nom inal LRV (Lower Range Value) - Valor inferior da faixa nominal Sensibilidade – Capacidade do instrumento em responder os sinais enviados em espaços de tempo muito curtos Lim iar - M enor variação de um estím ulo que provoca uma variação perceptívelna respos a de um instrumento IN STRUM EN TAÇÃO BÁSICA SENAI - Departamento Regional de São Paulo Exatidão - o maior valor de erro estático que um instrumento possa ter ao longo de sua faixa de trabalho. - Em porcentagem do alcance ( Span ) - Podemos ter também a precisão dada diretamente em unidades da variável. - Em porcentagem do valor m edido - Em porcentagem do valor m áximo da escala do instrumento - Em porcentagem do comprimento da escala. Resolução – Capacidade de um instrum ento de distinguir valores muito próximos da grandeza a medir Estabilidade – Capacidade de um instrum ento em conservar constantes suas características metrológicas. Exatidão – Capacidade de um instrumento para dar indicações próxim as do valor verdadeiro da grandeza m edida. Zona M orta - (banda morta, dead band) Intervalo dentro do qual um estím ulo pode ser modificado sem produzir uma variação na resposta de um instrum ento de m edir. Histerese - Propriedade de um instrumento de medir pela qual a resposta a um dado estímulo depende da seqüência dos estímulos precedentes. Repetibilidade - É a máxima diferença entre diversas medidas de um mesmo valor da variável, adotando sempre o m esmo sentido de variação. Tem po de Resposta - Intervalo de tempo entre o instante em que um estímulo é submetido a um a variação brusca e o instante em que a resposta alcança seu valor final e nele perm anece, dentro de lim ites especificados. IN STRUM EN TAÇÃO BÁSICA SENAI - Departamento Regional de São Paulo Pressão F A F p = F θ F P A senF p θ⋅ = Q uando um a força é aplicada de forma distribuída sobre uma superfície, dizemos que existe uma pressão exercida nessa superfície. A pressão p exercida sobre uma superfície é igual ao razão entre a força F aplicada perpendicularmente a área A da superfície: Caso a força aplicada não seja perpendicular a superfície, é preciso calcular a força equivalente FP aplicada perpendicularmente. FP será igual ao produto da força F pelo seno do ângulo de inclinação θ entre a superfície e a direção da força F aplicada, ou seja: FP = F.senθ. IN STRUM EN TAÇÃO BÁSICA SENAI - Departamento Regional de São Paulo Escalas de Pressão Escala de Pressão Absoluta Escala de Pressão Relativa 0 psia = 0 atma 14,697 psia = 1 atma -14,697 psi = -1 atm 0 psi = 0 atm 29,394 psia = 2 atma 14,697 psi = 1 atm região de pressão positiva região de pressão negativa ou vácuo pressão atmosférica ao nível do mar zero absoluto de pressão pABS = pREL + 1 atm IN STRUM EN TAÇÃO BÁSICA SENAI - Departamento Regional de São Paulo M assa, Peso Específico e Densidade onde: ρ : massa específica m: massa V: volumeV m = ρ V P = γ onde: γ : peso específico P : peso ( força ) V : volume Relação entre massa específica e peso específico g. = ργ Densidade M assa Específica Peso Específico d = _______ρsubstância ρpadrão ou d= _______ γ padrão γ s ubstância IN STRUM EN TAÇÃO BÁSICA SENAI - Departamento Regional de São Paulo M anômetro s 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 SUPORTE TUBO DE VIDRO ESCALA LÍQUIDO h.p γ=∆ Teorem a de Stevin "Á diferença de pressão entre dois pontos de um fluido em repouso é igual ao produto do peso específico do fluido pela diferença de cota entre os dois pontos". M anômetro de Coluna em U IN STRUM EN TAÇÃO BÁSICA SENAI - Departamento Regional de São Paulo M anômetros de Tubo de Bourdon a) Tipo C b) Tipo Espiral C) Tipo Helicoidal IN STRUM EN TAÇÃO BÁSICA SENAI - Departamento Regional de São Paulo M anômetros de Diafragma O diafragma geralmente é ondulado ou corrugado para aumentar sua área efetiva. IN STRUM EN TAÇÃO BÁSICA SENAI - Departamento Regional de São Paulo A2 F2 A1 F1 P2P1 F A F A F A F A1 1 2 2 1 2 2 1= → =21 PP = Transmissão de Pressão com o : Então : IN STRUM EN TAÇÃO BÁSICA SENAI - Departamento Regional de São Paulo ⇐ Sensor Capacitivo Sensor Strain-Gauge ⇒ O utros Sensores de Pressão IN STRUM EN TAÇÃO BÁSICA SENAI - Departamento Regional de São Paulo N ível Régua ou Gabarito Visores de N ível Bóia ou Flutuador M EDIDO RES DE N ÍVEL PO R AÇÃO DIRETA IN STRUM EN TAÇÃO BÁSICA SENAI - Departamento Regional de São Paulo ⇑ M edição de N ível com Borbulhador M edição de N ível por Empuxo ⇓ ⇑ M edição de N ível por Radiação IN STRUM EN TAÇÃO BÁSICA SENAI - Departamento Regional de São Paulo M edição de N ível ⇐ por Capacitância M edição de N ível por Ultra Som ⇒ M edição de N ível ⇐ Descontínua por Condutividade M edição de N ível Descontínua Por bóia ⇒ IN STRUM EN TAÇÃO BÁSICA SENAI - Departamento Regional de São Paulo Vazão Vazão Volum étrica - Q Vazão M ássica - W Tipos de Vazão Regime de Escoamento Laminar Turbulento N úmero de Reynolds Re = _____ _ φ . v . δ µ onde : φ diâmetro da tubulação v velocidade do fluido δ densidade µ viscosidade absoluta Viscosidade ν = µ / ρ Viscosidade absoluta - ν Viscosidade cinemática - µ IN STRUM EN TAÇÃO BÁSICA SENAI - Departamento Regional de São Paulo M EDIDO RES DE VAZÃO PO R ÁREA VARIÁVEL



















































































































































































































































































































































































































































LIMITADOR DO FLUTUADOR CONEXÃO DE SAÍDA UNIÃO DE SAÍDA CAIXA DE VEDAÇÃO SELA O TUBO DE VIDRO COM A UNIÃO DE METAL MÁXIMO FLUXO É OBTIDO NA PARTE SUPERIOR DO TUBO TUBO AFUNILADO DE VIDRO FLUTUADOR DE MEDIDA MÍNIMO FLUXO É OBTIDO NA PARTE INFERIOR DO TUBO LIMITADOR DO FLUTUADOR CONEXÃO DE ENTRADA UNIÃO DE ENTRADA CARRETEL ESFÉRICO LIVRE PRUMO NÃO GUIADO PRUMO GUIADO PONTO DE LEITURA PONTO DE LEITURA PONTO DE LEITURA PONTO DE LEITURA ⇐ RO TÂM ETRO FLUTUADO RES ⇑ IN STRUM EN TAÇÃO BÁSICA SENAI - Departamento Regional de São Paulo M edidores de Vazão Tipo Turbina SUPORTE ROTOR VAZÃO CAMPO MAGNÉTICO ELETRODOS M edidores de Vazão M agnéticos MEDIDOR US "TEMPO DE TRÂNSITO" MEDIDOR US EFEITO DOPPLER M edidores de Vazão Tipo Vórtice















































M edidores de Vazão Ultra- sônicos IN STRUM EN TAÇÃO BÁSICA SENAI - Departamento Regional de São Paulo M edidores de Vazão Tipo CO RIO LIS IN STRUM EN TAÇÃO BÁSICA SENAI - Departamento Regional de São Paulo -273,15 0 100 374 1000 Co CALOR SENSÍVEL CALOR LATENTE T1 T2 PONTO TRIPLO H O 2 (0,01 C)o L+S L+G TEMPERATURA CRÍTICA VAPOR + GÁS DECOMPOSIÇÃO DA H O (H + 0 )2 2 2 PRESSÃO = 1 Atm (LÍQUIDO, SÓLIDO, GASOSO) PO N TO S FIXO S DE TEM PERATURA Calor sensível quantidade de calor necessária para que uma substância mude a sua temperatura até que comece a sua m udança de estado. Calor latente quantidade de calor que uma substância troca durante a mudança de estado. IN STRUM EN TAÇÃO BÁSICA SENAI - Departamento Regional de São Paulo ESCALAS DE TEM PERATURA RELATIVAS Celsius - º C Fahrenheit - º F ABSO LUTAS Kelvin - K Rankine - R 100 50 0 212 122 32 Co Fo 373 323 273 K 672 582 492 R Co K Fo R R= 459,67 + º F 9 32-Fº = 5 Cº Cº + 273,15 =K 9 5 . Rº =K CO N VERSÃO DE ESCALAS Celsius X Fahrenheit Celsius X KelvinFahrenheit X RankineRankine X Kelvin IN STRUM EN TAÇÃO BÁSICA SENAI - Departamento Regional de São Paulo M EDIDO RES DE TEM PERATURA 0 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 0 10 3020 605040 70 -10 -20 -30 80 90 100 0 10 3020 605040 70 80 90 100 Poço de proteção Term ôm etros de Vidro PONTEIRO BRAÇO DE LIGAÇÃO SETOR DENTADO SENSOR VOLUMÉTRICO CAPILAR LÍQUIDO MERCÚRIO ÁLCOOL ETÍLICO BULBO Termôm etro de Bulbo de PressãoESPIRAL HELICOIDAL BOURDON ⇐ Elementos de M edição IN STRUM EN TAÇÃO BÁSICA SENAI - Departamento Regional de São Paulo TERM O PARES Par Termoelétrico ou TERM O PAR, é todo conjunto de dois fios constituídos de metais diferentes, que quando unidos, criarão uma corrente elétrica no circuito toda vez que houver uma variação na temperatura entre as junções dos mesmos. JUN ÇÃO Q UEN TE : é a que está no ponto de medição JUN ÇÃO FRIA : é a junção de referência Tipos de Term opares Tipo T - -200 a 350 ºC Tipo J - até 750 º C Tipo E - até 900 º C Tipo K - até 1200 º C IN STRUM EN TAÇÃO BÁSICA SENAI - Departamento Regional de São Paulo Pirometria de Radiação Espectro eletromagnético Pirômetro de Radiação Refrator LENTE ENERGIA RADIANTE DETETOR DIAFRAGMA







IN STRUM EN TAÇÃO BÁSICA SENAI - Departamento Regional de São Paulo Válvulas de Controle Válvula Globo Válvula Bipartida IN STRUM EN TAÇÃO BÁSICA SENAI - Departamento Regional de São Paulo Válvula Borboleta IN STRUM EN TAÇÃO BÁSICA SENAI - Departamento Regional de São Paulo Válvula Tipo O bturador Rotativo Excêntrico Válvula de Esfera IN STRUM EN TAÇÃO BÁSICA SENAI - Departamento Regional de São Paulo Partes de Válvulas de Controle ⇐ Castelo Caixa de Gaxetas Gaxetas Teflon ( PTFE ) Amianto Impregnado (teflon, mica, inconel, grafite ) Grafite Fita de Grafite IN STRUM EN TAÇÃO BÁSICA SENAI - Departamento Regional de São Paulo Posições de Segurança por Falha em Função Diversas Combinações entre Atuador e O bturador IN STRUM EN TAÇÃO BÁSICA SENAI - Departamento Regional de São Paulo Acessórios de Válvulas de Controle Posicionador Esquema de Válvula • com Posicionador • sem posicionador IN STRUM EN TAÇÃO BÁSICA SENAI - Departamento Regional de São Paulo Posicionador Eletropneumático com Booster Booster Pneumático IN STRUM EN TAÇÃO BÁSICA SENAI - Departamento Regional de São Paulo Controle Automático D - VÁLVULA COM SERVOMOTOR ELÉTRICO (SOLENÓIDE) A - RESERVATÓRIO AQUECIDO A VAPOR B - TOMADA DE IMPULSO DE TEMPERATURA (TERMOPAR) C - CONTROLADOR E INDICADOR DE TEMPERATURA 1 - ENTRADA DE VAPOR (GRANDEZA REGULADORA) 2 - SAÍDA DO LÍQUIDO AQUECIDO (GRANDEZA REGULADA) 3 - SAÍDA DO VAPOR 4 - ENTRADA DO LÍQUIDO A SER AQUECIDO 5 - SERPENTINA DE AQUECIMENTO TIC A CD 5 B 1 2 3 4 IN STRUM EN TAÇÃO BÁSICA SENAI - Departamento Regional de São Paulo Controle em M alha Fechada Funções Básicas do Controle Medição Comparação Computação Correção ⇓ 100 50 0 T E M P E R A T U R A FECHADA ABERTA VALOR DESEJADO (SET POINT) V Á L V U L A IN STRUM EN TAÇÃO BÁSICA SENAI - Departamento Regional de São Paulo RESERVATÓRIO DE AR COMPRIMIDO PRESSOSTATO REGISTRADOR SOLENÓIDE 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 VÁLVULA ABERTA FECHADA kgf/cm 2 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 A Pf Pa Pf B Controle Descontínuo de Duas Posições com Histerese IN STRUM EN TAÇÃO BÁSICA SENAI - Departamento Regional de São Paulo Estrutura do PLC CLP IN STRUM EN TAÇÃO BÁSICA SENAI - Departamento Regional de São Paulo Controle em N íveis Superiores