Curso: Processos Industrais Módulo: I Carga: 30h
Docente: Alexsandro Alves Turno:Matutino / Vespertino Turma: 2004
Centro de Educação Tecnológica do Estado da Bahia
Unidade de Camaçari
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Instrumentação e Controle, Notas de estudo de Tecnologia Industrial
Apostila utilizada no CETEB
Tipologia: Notas de estudo
2012
1 / 28
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Curso: Processos Industrais Módulo: I Carga: 30h Docente: Alexsandro Alves Turno:Matutino / Vespertino Turma: 2004
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- Controle de Processos Sumário
- Processo Industrial
- Processo Discreto
- Simbologia de Instrumentação
- Malhas de Controle
- Telemetria
- Sensores
- Introdução a Relés
- Controle Lógico Programável
- Referências Bibliográficas
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Controle do orçamento
Processo Industrial
Existem, basicamente, dois tipos de processos industriais, segundo a manipulação das variáveis a serem controladas. Quando tais variáveis são, em sua grande maioria, do tipo analógicas, ou do tempo contínuo, tem-se um processo contínuo ; caso as variáveis sejam do tipo discreta, ou digital, tem-se um processo do tipo discreto.
Genericamente, pode-se definir um processo como sendo: Processo industrial constitui-se na aplicação do trabalho e do capital para transformar a matéria-prima em bens de produção e consumo, por meios e técnicas de controle, obtendo valor agregado ao produto, atingindo o objetivo de negócio.
Indústrias que se caracterizam pelo controle de processo do tipo discreto, são as indústrias manufaturadas, de fabricação por lote, cujo maior expoente é a indústria automobilística. Indústrias que se caracterizam pelo controle de processo do tipo contínuo, são as indústrias de processos, de manipulação, cujo maior expoente é a indústria química, além da farmacêutica, petroquímica, entre outras.
O controle do tipo discreto, voltado aos processos digitais, teve seu início marcado pela utilização de dispositivos eletromecânicos do tipo a relés. Contactores, temporizadores e dispositivos de proteção se constituem a base de projetos de intertravamentos elaborados em diagrama a relés capazes de efetuar o controle discreto. Chaves e contatos simulam os níveis lógicos baseados na lógica binária e promovem um controle utilizado na indústria até os dias de hoje.
Ao serem acionados eletricamente por meio de sua bobina, abrem e fecham seus contatos principais e auxiliares mecanicamente, o que os tornam lentos e susceptíveis ao desgaste. Quando utilizados em grandes números para efetuar intertravamentos e temporizações, são agrupados dentro de “quadros metálicos”, em que a temperatura, umidade, poeira, exigem um projeto com um grau de proteção associado. Além de serem robustos, ocuparem espaço, não devem ser instalados em locais onde coexistam gases inflamáveis pelo fato de proporcionarem faíscas em seus acionamentos.
Monitora-se o saldo bancário Atua-se sobre desembolsos Controla-se o orçamento Segurança poupança?
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Exercícios
- Por meios de inventos, o homem sempre buscou, na maior parte das vezes simplificar seu trabalho de forma a substituir o esforço braçal. Elabore uma tabela contendo os pontos positivos e negativos.
- Com o advento dos dispositivos microrocessados, vieram os controladores lógico programáveis e em seguida os controladores programáveis. Cite a diferença entre eles.
- Diferencie sistemas analógicos e digitais.
- Diferencie controle discreto e controle contínuo.
Processo Discreto (Sistema Discreto )
Um sistema discreto é um sistema que pode ser representado utilizando equações de diferença e que opera com sinais discretos. Um sinal discreto pode ser representado como uma seqüência de pulsos, como na Figura 1.
Figura 1. Seqüência de pulsos
Um sistema discreto tem como entrada um ou mais sinais discretos produz um ou mais sinais discretos como saída. Um sistema discreto no tempo é um sistema discreto que só permite mudanças em instantes específicos de tempo. Na maioria dos sistemas de controle discreto os sinais não são inerentemente discretos.
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O texto se refere a sinais que variam com o tempo utilizando a notação x(t). A notação correspondente para sinais discretos é x(k) , onde k é o número ordinal do pulso. O mapeamento do espaço amostrado para o tempo contínuo é
onde T é o período amostral (sampling).
Uso de simbologia de instrumentação e Controle
O uso correto da simbologia de representação de instrumentos é fundamental para a correta apresentação de documentos na área de controle e instrumentação. Toda esta simbologia foi padronizada pelos órgãos normativos, no caso a ISA ( The international society for measurement and control , antiga Instrument Society of America ) e a ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas). Em geral esta notação é utilizada lado a lado com a representação dos equipamentos de processo formando um documento denominado diagrama P&I ( Process and Instrumentation/ Piping and Instrumentation ).
Conceitos Básicos:
Nomenclatura de equipamentos industriais Todo equipamento industrial deve ser identificado por seu tag. Este tag é formado pelo nome da área, tipo do equipamento e um número seqüencial, caso haja mais de uma equipamento do mesmo tipo na mesma área, separados por hífens, o que totaliza oito caracteres. Muitas empresas adotam tags mais longos de 12 ou mais caracteres.
A Tabela 1 contém os símbolos dos principais equipamentos utilizados na indústria:
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A Tabela 1 contém os símbolos dos principais equipamentos utilizados na Indústria.
Tabela 1.Símbolo dos principais equipamentos utilizados na indústria
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Nomenclatura de instrumentos em malhas de controle
Regras básicas
O nome de um instrumento é formado por:
- Conjunto de letras que o identificam funcionalmente
Primeira letra: identifica a variável medida pelo instrumento
Letras subsequentes: descrevem funcionalidades adicionais do instrumento.
- Número
Identifica o instrumento com uma malha de controle.
Todos os instrumentos da mesma malha devem apresentar o mesmo número. Exemplo:
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Instrumento: Registrador controlador de temperatura.
T RC - 2 A
Primeira Letra Letras subsequentes Número da Malha Sufixo Opcional Identificação funcional Identificação da Malha
Identificação do instrumento
- As letras usadas na identificação estão codificadas na tabela 2.
- O que interessa na identificação é a função e não a construção do instrumento.
- Um registrador de pressão diferencial usado para registro de vazão é identificado como FR.
- Um indicador de pressão e um pressostato conectado à saída de um transmissor de nível são denominados: LI e LS.
- Malhas de controle: A primeira letra corresponde à variável medida. Uma válvula de controle que varia uma vazão para controlar um nível é denominada LV.
- Quando as letra C e V são usadas em conjunto, C ( Control ) deve preceder V ( Valve ): Válvula de controle Manual: HCV
- As letras modificadoras devem ser colocadas logo após as letras que modificam.
- Para cada função de um instrumento deverá ser colocado junto ao desenho círculo concêntricos tangenciais Exemplo: Um controlador de temperatura com chave de nível alto. O instrumento pode ser designado como TIC/TSH-
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Sensores
É muito comum nos depararmos com situações em que devemos nos preocupar com a segurança pessoal e de nossos bens e propriedades. Daí decorre a necessidade de adquirirem dispositivos e equipamentos de segurança, como os sistemas de alarme. Esses sistemas de alarme são basicamente equipamentos destinados a sinalizar que alguém está tentando violar alguma entrada, forçando portas ou janelas. Um síndico de um prédio apresentou aos condôminos o orçamento de algumas empresas de segurança, para implantação de um sistema de alarme no condomínio.
Os diversos orçamentos variavam bastante em termos de custos, e todas as propostas sugeriam a instalação de uma central de alarme, diferindo fundamentalmente quanto aos pontos de colocação dos sensores e aos seus modelos e tipos. Como pode ser observado em tal situação, seleciona-se cada sensor de acordo com sua possível localização e com o tipo de função a realizar. Os condôminos, além de analisarem o valor das propostas, tiveram de estudar a adequação dos sensores propostos, a fim de evitar gastos desnecessários com manutenção e trocas devidas à especificação inadequada.
Exemplos de aplicações Num automóvel, por exemplo, identificamos várias dessas aplicações: · o sistema de indicação do volume de combustível no tanque; · o sistema de indicação do nível de óleo no cárter; · o sistema de freios; · os sistemas mais modernos que indicam que as portas estão abertas e que o cinto de segurança não está sendo utilizado.
Podemos afirmar que todos os sistemas que necessitam de algum tipo de controle requerem sensores, para fornecer informações ao controle. Nesses exemplos, pode-se observar que a função do sensor é indicar o valor ou a condição de uma grandeza física, ou seja, sensoriá-la para que se possa exercer controle sobre ela.
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No caso do tanque de gasolina, o sensor funciona como indicador para o motorista abastecer o reservatório com combustível.
Figura 4. Sensor de indicador de gasolina O sensor é um dispositivo capaz de monitorar a variação de uma grandeza física e transmitir esta informação a um sistema de indicação que seja inteligível para o elemento de controle do sistema. O termômetro é um sistema de indicação que tem como elemento sensor o mercúrio. A grandeza física a ser medida é a temperatura e a grandeza física do elemento sensor, que varia proporcionalmente com a variação da temperatura, é o seu volume, pois o mercúrio se dilata com o aumento da temperatura.
Figura 4. Sensor de indicação de temperatura
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O processo da caminhada é dinâmico, ou seja, o controle sobre os atuadores (nossos pés e pernas) ocorre constantemente, de forma que o cérebro nos orienta a andar mais rápido ou mais lentamente, virar para a esquerda, para a direita ou andar em frente.
Malha fechada e malha aberta
Malha fechada é um sistema de controle que usa sensores para identificar a distância do resultado desejado e corrigir suas ações para alcançá-lo. Malha aberta é um sistema em que o controle ocorre sem que haja uma amostragem do resultado ao longo do processo, ou seja, sem utilização de sensores; é como se caminhássemos com os olhos fechados, acreditando já conhecer o caminho. É cada vez menor o número de sistemas em malha aberta, em função da crescente necessidade de se atingir resultados mais precisos e rápidos, e também devido ao desenvolvimento de elementos sensores bastante precisos e adequados às mais diversas aplicações.
Sensores e aplicações industriais de alta tecnologia
A seguir, alguns exemplos de aplicações de sensores em equipamentos e sistemas mais nobres. Os robôs, que são equipamentos de última geração tecnológica, têm seu funcionamento respaldado por diversos sensores, colocados em pontos estratégicos de seu mecanismo e na sua área de atuação.
Figura 6. Sensores de posição.
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Sensores analógicos e digitais
Como existem sinais analógicos e sinais digitais a serem controlados num sistema, os sensores também devem indicar variações de grandezas analógicas e digitais. Para um sistema de alarme, qualquer condição que não seja fechada será entendida como aberta e deve fazer o alarme disparar. Neste caso, a grandeza é digital e o sensor deve ser digital. Por exemplo, uma micro chave fica em posição fechada quando a entrada está fechada e se abre quando a entrada é violada.
Figura 7. Sistema de alarme
No caso do controle de movimento do robô, a grandeza que se está controlando é analógica, pois o mecanismo do robô pode ocupar qualquer posição no espaço durante o deslocamento, desde a posição de partida até a posição final.