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Índice
- 2- CONCEITOS DE INSTRUMENTAÇÃO ________________________________
- 2.1 - DEFINIÇÕES _______________________________________________________
- 2.2 – CARACTERÍSTICAS IMPORTANTES_________________________________
- 2.4 – CLASSIFICAÇÃO DOS INSTRUMENTOS______________________________
- 2.4 – SÍMBOLOS e IDENTIFICAÇÃO ______________________________________
- 2.5 - EXERCÍCIOS _______________________________________________________
Capítulo 02 2- CONCEITOS DE INSTRUMENTAÇÃO A instrumentação é a área da engenharia que engloba as atividades relacionadas a medição de grandezas físicas para monitoração ou controle de sistemas de automação. Trata também do desenvolvimento de novos dispositivos de medição e controle. Ao longo do processo de industrialização que nossa sociedade presencia foi surgindo a necessidade da medição das mais diversas grandezas físicas. Quanto mais mais competitivas se tornam as economias, mais complexos se tornam os processos industriais. A instrumentação é uma área que está sempre em desenvolvimento e é cada vez mais utilizada, principalmente com a massificação de processos automatizados. Na grande maioria dos processos automáticos é necessário uma realimentação do processo. A realimentação consiste na medição de variáveis de saída do sistema controlado e na comparação destas variáveis com valores de referência. A diferença é informadas ao controlador do processo para que o mesmo gere uma ação de controle adequada (conforme visto no capítulo 01). A instrumentação viabiliza o processo de realimentação. Como existem inúmeros processos envolvendo as mais diversas grandezas físicas foram desenvolvidos instrumentos de medição para atender as exigências de cada aplicação. 2.1 - DEFINIÇÕES No estudo da instrumentação é necessário que sejam verificados certos conceitos gerais que englobam um grande número de dispositivos. Desta forma ficará facilitada a compreensão do uso da instrumentação nos sistemas de controle. 2.1.1 - Atuadores: São dispositivos, que modificam a variável manipulada, com o objetivo de corrigir a variável controlada. Recebem portanto um sinal proveniente do controlador e agem sobre o sistema controlado. Trabalham com um nível de potência elevado. Exemplo de atuadores:
- Válvulas (Pneumáticas, Hidráulicas)
- Relés (Estático, Eletromecânico)
- Cilindro (Pneumáticos, Hidráulicos)
- Motores (Step-motor, Syncro, Servomotor)
- Solenóides
Figura 2.1 - Possibilidades de configurações dos sensores 2.2 – CARACTERÍSTICAS IMPORTANTES Há uma série de características relacionadas aos sensores que devem ser levadas em consideração na hora da seleção do instrumento mais indicado para uma dada aplicação. 2.2.1 : Tipos de saída:
- Digital ou Binária : A saída do dispositivo (transdutor ou sensor) é discreta ou seja só assume valores “0” ou “1” lógicos. (Também denominadas saída liga-desliga ou On-Off). Este tipo de sensor só é capaz de indicar se uma grandeza física atingiu um valor pré-determinado (ex: Pressostatos, termostatos, chaves de nível, fluxostato, etc.). Fig.2.2: Sensor binário: A saída só varia quando a entrada atinge um valor predeterminado Transdutores com este tipo de saída são largamente utilizados em controle de sequência de eventos com uso de controladores lógico programáveis. Grandeza Física na entrada Saída Binária
Existem sensores digitais cujas saídas são codificadas (BCD, código Gray, etc.) ou simplesmente uma seguencia de pulsos cuja freqüência nos informa quantitativamente a grandeza a ser medida.
- Analógicas : O Transdutor possue uma saída contínua. Neste caso a saída do Transdutor é quase uma réplica da grandeza física de entrada. Ex. : Célula de carga, transdutor de pressão analógico, etc. Figura 2.3: O gráfico da saída de um Transdutor analógico (em tensão ou corrente) é a réplica do sinal de entrada. 2.2.2- Sensibilidade: Sensibilidade (ou ganho) é a razão entre saída e entrada para um dado sensor ou transdutor: S = {Entrada / Saida } No caso de sensores analógicos, a sensibilidade está ligada a relação entre uma variação na grandeza em questão e a variação na medida fornecida pelo instrumento, ou seja, um sensor muito sensível é aquele que fornece uma variação na saída para uma pequena variação da grandeza medida(de entrada). 2.2.3 – Exatidão: É o erro da medida realizada por um transdutor, em relação a um medidor padrão. Segundo o VOCABULÁRIO INTERNACIONAL DE TERMOS FUNDAMENTAIS E GERAIS DE METROLOGIA exatidão é a aptidão de um instrumento de medição para dar respostas próximas a um valor verdadeiro. 2.2.4 – Precisão: Grandeza Física Tensão ou Corrente
Deve-se levar em consideração na ora da especificação dos sensores , as seguintes características abaixo:
- Facilidade de Manutenção
- Custo
- Calibração
- Dimensões
- Faixa de trabalho
- Encapsulamento
- Histerese
- Vida Útil 2.4 – CLASSIFICAÇÃO DOS INSTRUMENTOS 2.4.1 Quanto a localização:
- Instrumentos de painel ou uso interno.
- Instrumentos de campo – uso ao tempo 2.4.2 Quanto a função:
- Medidores;
- Indicadores;
- Registradores;
- Controladores;
- Alarmes. 2.4 – SÍMBOLOS e IDENTIFICAÇÃO As normas de instrumentação estabelecem símbolos gráficos e codificação para identificação alfanumérica de instrumentos ou funções programadas, que deverão ser utilizadas nos diagramas e malhas de controle de projetos de instrumentação. Para facilitar o entendimento do texto deste trabalho, mostra-se a seguir a essência da norma S.5.1 ( I nstrumentation S ymbols and I dentification) da Instrument Society of America( ISA ). Esta tabela indica pela norma como cada instrumento ou função programada será identificada por um conjunto de algarismos.
1º grupo de letras 2º grupo de letras Variável Medida ou Iniciadora Função 1º letra Modificadora Pass./Info. Ativa/Saída Modificadora A (^) Análise Alarme B Chama C Cond. Elétrica Controlador D Densidade Diferencial E Tensão Sensor (El.P) F Vazão Razão G (^) Vazão Direta H Manual Alto I Corrente Elét. Indicador J Potência Varredura K Tempo Tx. de variaç. Est. De Contr. L Nível Lâmpada Pil. Baixo M (^) Umidade Instantâneo Médio/Interm. N O Orifício Restr. P Pressão Conex. P/PT Q Quantidade Integração R Radiação Registrador S (^) Velo./Freq. Segurança Chave T (^) Temperatura Transmissor U (^) Multivariável Multifunção V Vibração Válvula /Deflt. W Peso /Força Poço /P.Prov X Não Class. Eixo dos X Não Class. Não Class. Não Class. Y Estado/Pres. Eixo dos Y Relé Z Pos./Dimen. Eixo dos Z Atuador Tabela 2.1 – Padrões ISA Tabela 2.2 – Padrões ISA – Símbolos gerais utilizados para representar instrumentos ou funções programadas.
