CURSO DE APERFEIOAMENTO DE INSTRUMENTAO

CURSO DE APERFEIOAMENTO DE INSTRUMENTAO

E

CONTROLE DE PROCESSOS INDUSTRIAIS

DURAO

80 horas

DOCENTE

Juarez

LOCAL- SENAI -CFP/2

ELABORAO: JUAREZ DE OLIVEIRA SILVA

1983

ATUALIZAO: FBIO MURILO BARRETO LEITE

TNCICO EM INSTRUMENTAO FORMADO PELO

SENAI/RJ (TURMA CTE-10)

2001

PROGRAMA

1.PRINCIPAIS VARIVEIS

1.1 - Presso

1.2 - Vazo

1.3 - Nvel

1.4 - Temperatura

2.SISTEMAS DE TRANSMISSO

2.1 - Pneumtica

2.2 - Eletrnica

3.CONTROLADOR

3.1 - On-Off

3.2 - Proporcional

3.3 - Integral

3.4 - Suas combinaes

4.ELEMENTOS FINAIS DE CONTROLE

4.1 - Tipo

4.2 - Caracterstica

4.3 - Calibrao e Manuteno

5.OTIMIZAO

5.1 - Ajustes

5.2 - Ao dos Controladores

6.MALHAS DE CONTROLE

6.1 - Cascata

6.2 - Split-Range ( faixa dividida)

6.3 - Razo

6.4 - Dupla Ao

Presso

Conceitos e teoremas - Tubo de Bourdon - Tubo em U - Foles - Membranas - Campnula - D/P Cell - Straing-Gauge Resistncia Eltrica - Selagem.

Vazo

1 Conceitos e teoremas

2 - Medidores de carga varivel:

Placa de orifcio, tubo de Pitot, tubo de Venturi

3 - Medidores de rea varivel:

Rotmetro.

Nvel

1 Conceitos e teoremas.

2 - Medio Direta

Visor de nvel, bia, contato de eletrodo.

3 - Medio Indireta - por meio de presso esttica no fundo do TQ.

Borbulhamento, manmetro em U, caixa de diafragma, d/p cell, empuxo, medidores ecossnicos, capacitncia.

Temperatura

1 Conceitos e teoremas e exemplificao de diversos instrumentos da grandeza temperatura:

Termmetro de lquido em vidro, Termmetros de presso de gs, tenso de vapor, Termmetros bimetlicos. Termopares, Termmetro de resistncia de platina (PT-100) e Pirometria de radiao e tica.

Transmisso

1 - Princpios de transmisso

2 - Componentes da transmisso= Pneumtica e Eletrnica

3 - Vantagens da transmisso

Controle

1 - ON-OFF ( liga - desliga

2 - proporcional ( P

3 - Integral ( I

4 - Proporcional + Integral ( P + I

Elementos Finais

1 - Funo da vlvula

2 - Princpio de funcionamento

3 - Tipos {Ar abre Ar fecha}

Igual Percentagem

Agulha

Linear

4 - CaractersticaBorboleta

Plug Parablico

Gaxeta

Premestopa

5 - Acessrios

Premegaxeta

Posicionador

Processo

1 - Operao da Planta Piloto.

Obs. : Este curso terico com aulas prticas nos laboratrios e planta piloto.

Consideraes sobre a atualizao desta apostila

Todo mrito desta publicao deve ser creditado ao autor desta apostila:

Prof Juarez de Oliveira Silva

Presso

a relao entre uma fora e a superfcie sobre a qual ela atua

P =

Utilizando a presso podemos medir:

Presso diferencial - Vazo - Nvel

TABELA DE CONVERSO

kg/cm2psiColuna de H2O metros

Coluna de Hg mm

atmosfrica

114,2210,01735,50,9678

0,0703110,703751,7l0,06804

0,099911,421173,490,0967

1,359619,3413,611001,316

1,033214,69610,347601

Presso atmosfrica ou baromtrica: a presso medida em relao ao peso do ar existente sobre uma rea unitria ao nvel do mar.

Presso efetiva: a presso medida em relao a P. atm chamada tambm de relativa ou manomtrica e pode ser positiva ou negativa.

Presso Esttica: o peso por unidade de rea exercida por um fludo em repouso ou que esteja fluindo perpendicularmente a tomada de impulso. Temos como exemplo a presso de um fludo estocado em um tanque ou mesmo um fludo em movimento e o medidor (manmetro com exemplo) est colocado perpendicularmente em relao a uma tubulao.

Presso Dinmica ou Cintica: a presso exercida por um fludo em movimento. medida fazendo a tomada de impulso de tal forma que recebe o impacto do fludo. Temos como exemplo um bocal recebendo o fludo diretamente. Veremos o Tubo de Pitot mais adiante.

Vcuo: a presso menor que a presso atm.

Presso Absoluta: a presso positiva a partir do vcuo perfeito, ou seja, a soma da presso atm. do local e a presso afetiva.

Presso Diferencial: diferena entre duas presses. Tambm chamada de (p. Observamos isso, muito em vazo onde colocamos um obstculo para a passagem do fludo onde temos a presso antes e aps este dispositivo. Observamos, tambm, um diferencial quando um tanque pressurizado e calculamos a diferena entre a presso da coluna exercida no fundo e a presso de pressurizao.

Teorema de Stevin

A diferena de presso entre dois pontos de um fludo em repouso igual ao produto do peso especfico pela diferena de cota entre os dois pontos.

P = ( . h

A expresso acima citada muito importante em instrumentao, na medio de nvel de tanques. Ela simplifica os clculos, pois para determinarmos a presso basta apenas o peso especfico do fludo e a altura da coluna lquida. Portanto:

Onde: v = rea x altura, assim:

(

Esta expresso denominada de carga de presso.

Teorema de Pascal

A presso exercida em qualquer ponto de um lquido em forma esttica, se transmite igualmente em todas as direes e produz a mesma fora em rea iguais. Este princpio empregado em mquinas hidrulicas para calibrao de instrumentos utilizados na indicao, transmisso e controle da varivel presso. Temos como exemplo principal balana de presso ou balana de presso utilizada para calibrao destes instrumentos.

(

Lei de Hooke

O mdulo da fora aplicada em um corpo proporcional deformao aplicada. Estabelecida por Hooke para demonstrar as propriedades elsticas de um corpo. Este princpio aplicao direta do instrumento mais utilizado para a medio de presso que o manmetro embora no somente este. Temos, tambm, os dispositivos diafragma e foles que se beneficiam deste princpio. Este ltimo de grande importncia, pois faz parte integrante de transmisso de sinais de instrumentao como veremos mais adiante.

Medidores

Medidores de Presso Absoluta: so instrumentos utilizados para medir baixas presses, ou seja, abaixo de 3 atm.

Medidores Presso Diferencial. Transmissores de presso diferencial, coluna em U, etc.

Medidores Presso Relativa: Manmetros essencialmente.

Elementos utilizados na medio de presso: Tubo de Bourdon, diafragma, fole, espiral, cpsula, resistncia eltrica, tubo em U.

Tubo de Bourdon

um tubo metlico com seco transversal elptica para o tipo C. Possui o de forma espiral e hlice ou helicoidal. O tubo de Bourdon muito empregado, pois seu funcionamento simples, pois transforma a presso medida em movimento indicador. . O tipo C o mais empregado. Podemos encontr-lo para diversos ranges de presso.

. -

Os somatrios das foras que atuam nas paredes internas so maiores que as foras que atual nas paredes externas.

O ajuste de zero de um manmetro feito colocando-se o ponteiro no valor mnimo da escala. A multiplicao ou faixa ajustada variando-se o comprimento entre B e C.

A angularidade ajustada variando-se o comprimento entre C e D.

Obs: Quanto maior for B e C tanto menor ser a faixa.

A exatido de um manmetro fornecida atravs de norma ABNT. Um manmetro deve sempre trabalhar entre 25% e 75% do range total fornecendo desta maneira uma comodidade na leitura e segurana do instrumento. Para manmetros onde a presso varia bastante, sada de bomba, por exemplo, multiplique a presso de trabalho por 2.

Bourdon em Espiral

utilizado para medir presses at 31 kgf/cm2. Possui melhor sensibilidade devido ao formato proporcionar um efeito de soma de vrios tubos bourdons, resultando num maior deslocamento da extremidade livre para determinada mudana de presso. Muito encontrado em registradores de presso.

Bourdon em Hlice

utilizada para medir presses acima de. 21 kgf/cm2. Possui as mesmas vantagens de um bourdon em espiral. O que modifica to somente a presso de trabalho.

FOLES

o elemento mais sensvel depois do diafragma, e chamado tambm de Sanfonas ou Bellows.

O fole muito utilizado, mas quase nunca independente e sim em conjunto com uma mola. Isto faz com que aumente sua vida til, pois limita o deslocamento total do fole.

feito de material delgado, flexvel e resistente.

utilizado geralmente em transmissores e receptores como componentes pneumticos de equilbrio de foras ou de movimento, porm quando utilizado para medir presses atuam na faixa mnima de 0 a 125 mm/Hg e faixa mxima at 3 Kgf/cm2. Podemos encontrar foles em medidores de presso diferencial. Estes esto dentro de uma cmara em oposio. No interior dos foles encontramos um lquido de transmisso podendo ser silicone ou glicerina

DIAFRAGMA

o instrumento adequado para medir presses em torno da Presso atmosfrica ou menor. Destacamos dois tipos: Metlicos e no Metlicos.

Com relao aos metlicos podemos encontrar dispostos em lminas corrugadas ou em cpsulas. O nmero de corrugaes e espessura determinam sua sensibilidade em relao s presses aplicadas. Pelas presses acima citadas devemos levar em considerao:

A) O diafragma deve ser bem largo para deflexionar satisfatoriamente quando pressionado.

B) Excessos de presso o deformam permanentemente.

C) Por ser elstico, sensvel a temperatura.

Em relao aos no metlicos os mesmos so dispostos de forma a atuarem em oposio a uma mola ou outro elemento elstico que alm de realizarem a realimentao tambm faz com que o diafragma retorne a sua posio inicial na retirada da presso.

TUBO EM U

O tubo em U indica sempre e unicamente uma presso diferencial, isto , uma diferena de presso entre os pontos A e B. constitudo de um tubo transparente e fixado sobre o mesmo uma escala graduada. O tubo cheio at o seu ponto mdio de um lquido de densidade relativa conhecida. Vide tabela abaixo.

A frmula simplificada da coluna em U a seguinte:

(P = h x d

(P ( presso diferencial em (g/cm2)

h ( diferena em altura (cm)

d ( peso especfico do lquido manomtrico (g/cm3)

As medidas so feitas medindo a diferena de nvel do lquido nos dois braos, medio esta feita em cmH2O, mmHg, Psi, etc. Podemos medir vcuo deixando um das extremidades livres para atmosfera e a outra no processo e presso absoluta onde uma das extremidades selada e evacuada.

Para eliminar o efeito capilar, conveniente que o dimetro interno do tubo seja maior que 5 mm.

TABELA DE LQUIDOS MANOMTRICOS

LQUIDOSMBOLOPESO ESPECFICOPONTO DE EBULIOOBS.

guaH2O1,0100 CAvermelhar com tinta

MercrioHg13,59357 C-

Tetracloreto de carbonoCCl41,59476 CArroxear com iodo

lcool etlicoC2H5OH0,79478 C

-

Tetrabrometo de acetileno(CHBr2)22,95240 C-

CAMPNULA

um dispositivo que consiste de um vaso invertido flutuando em um lquido que isola a presso interna do mesmo, da cmara externa. A campnula mede apenas a presso diferencial entre o ponto A e B conforme mostrado na figura; trabalha na faixa at 300 mm H2O. Sua aparncia de um modo gera assemelha-se com uma balana. Os deslocamentos das campnulas so conjugados em uma alavanca interfixa dando braos iguais s campnulas. Algumas possuem ainda um contrapeso que participa do sistema de equilbrio.

D/P CELL

um instrumento medidor de presso diferencial que pode ser utilizado para medir vrias variveis

Falaremos a respeito na parte de transmisso.

STRAIN GAUGE

Sabe-se que a resistncia eltrica de um condutor inversamente proporcional rea da seco do mesmo, como indica a frmula:

R - resistncia

l = resistividade

L = comprimento

S = rea seccional

Se alterarmos o comprimento do condutor modificaremos sua resistividade e poderemos medir presso:

Na prtica o fio condutor rigidamente cimentado ao isolante; ver desenho para maiores detalhes.

RESISTNCIA ELTRICA

um medidor que, com a variao de presso ocasiona o seguinte:

Ex: Suponhamos um reservatrio com um produto gasoso;

Se alterarmos a presso teremos:

presso - densidade

densidade - taxa de dissipao

taxa de dissipao - temperatura

temperatura - resistncia

Desta maneira poderemos medir presso, pois, com a variao da resistncia, ela altera a I que passa pela ponte (ver fig.) e ir gerar um novo sinal para o amplificador que est ligado no circuito.

PONTE DE WHEATSTONE

Selagem

Chamamos de selagem em instrumentao o sistema utilizado para isolar um fluido de um processo, de seu dispositivo de medio.

O sistema de selagem deve ser usado quando o fluido corrosivo, gs com possibilidade de condensao, lquidos com slidos em suspenso, fludos altamente viscosos, fludos com tendncia a engrossar devido a variaes de temperatura e fludos que apresentam periculosidade.

As selagens podem ser feitas por membranas ou potes de selagem.

Nos potes de selagem utiliza-se fludos como glicerina, leos, glicol e gua. Temos ainda um mtodo universal para proteo de altas temperaturas que a utilizao de tubo sifo que cria uma coluna de condensado protegendo desta maneira o dispositivo de medio.

Outro tipo de selagem o selo a ar que consiste em uma cmara que existe um diafragma que ir deslocar-se de acordo com a presso aplicada. Uma aplicao mais comum deste tipo de selagem e a medio de nvel de lquidos atravs da presso hidrosttica.

Vazo

a quantidade volumtrica ou gravimtrica do fluxo que passa atravs de uma tubulao em relao ao tempo.

Vazo volumtrica definida por um volume que escoa atravs de uma seco em um determinado tempo. expressa em unidades tais como: m3/h, l/min. Desta forma, este tipo de vazo obtm-se multiplicando a velocidade das partculas pela rea de seco da passagem da mesma.

Vazo Mssica a quantidade de massa de um fluido que escoa atravs de uma seco em um determinado tempo. expressa em unidades tais como: Kg/h, T/h. Este tipo de vazo obtida multiplicando-se a massa especfica do produto pela vazo em volume da seco de passagem da mesma.

Vazo em Peso -. o peso do fluido que atravessa uma seco em um determinado tempo. Desta forma basta multiplicarmos a vazo em volume do fluido em uma seco pelo peso especfico do mesmo.

Para se fazer medio de vazo deve-se colocar um obstculo linha do fluido, o qual ir provocar uma perturbao causando perda de carga.

A vazo uma funo quadrtica da altura manomtrica.

Existem vrios tipos de medidores de vazo:

a) Perda de carga varivel (rea constante): placa de orifcio, bocal, venturi, pitot, etc.

b) rea varivel (perda de carga constante): rotmetro.

Equao da Continuidade

Esta equao importantssima para os estudos da varivel, pois rege todos os escoamentos de fluidos em regime permanente (As condies em qualquer ponto do fluido no variam com o passar do tempo). A VAZO CONSTANTE EM QUALQUER PONTO DO FLUIDO.

Fluxo saindo

Assim, quando uma quantidade x de massa entrar pela seco 1 a mesma quantidade x de massa passar pela seco 2 confirmando a equao de continuidade em regime permanente. Obtemos, ento:

Qm1 = Qm2, ou seja,

Equao de Vazo

Q = Vazo do fluido no local do estreitamento

K = Constante fsica que depende da unidade usada

A = rea da passagem do estreitamento

(P - Perda de carga entre o fluido, a montante e a jusante do estreitamento.

Montante - tomada de alta presso (HP)

Jusante - tomada de baixa presso (LP)

Equao de Bernoulli

Quando um fluido considerado perfeito, o mesmo desloca-se sem atritos e conseqentemente sem perdas de energia. Ao colocarmos um obstculo provocaremos um aumento temporrio na velocidade do fluido e uma correspondente queda de presso. Esta relao entre a mudana de presso e a velocidade a base para o princpio de medio de vazo. A teoria desenvolvida por Bernoulli est ligada diretamente a medio de vazo por diferencial de presso. Tomando como base o desenho da equao de continuidade:

Onde: v2/2g carga de velocidade (energia cintica por unidade fluido)

P/( - energia potencial de presso por unidade de peso do fluido

H carga de posio (energia potencial de posio de peso do fluido)

Grfico para demonstrar a relao entre Q e (P.

Este fato facilmente observado no exemplo:

Num medidor tipo orifcio, uma diferena de altura de 9 mm de mercrio corresponde a uma vazo de 3 m3/h. Qual ser a altura do mercrio se a vazo for 10 vezes maior?

Soluo:

Quanto vazo aumentar 10 vezes, a altura da coluna aumentou 100 vezes;

Ento temos:

Q1 = KA

Ql = KA - onde Ql = 30; hl = ?

Q2 = KA

onde Q2 = 3 ; h2 = 9

logo:

ou seja = 102= 100

ento h l = 100 x h2 = 100 x 9 = 900 mmHg

Para se calcular a vazo em relao ao (P aplicado usa-se a frmula.

(P X 1002 = 502 X 100

Q% (p%

( 100 )2 ( 100

(P=

:. (P = 25%

( 50 )2 ( ( ((p)

I PLACA DE ORIFCIO

E um elemento primrio de medio de vazo por presso diferencial, constituda de uma placa metlica com um orifcio calibrado. A placa de orifcio funciona como restrio da seco da tubulao na qual colocada. Tipos de placa de orifcio: Concntrica, excntrica, segmental.

Vantagens Desvantagens

Instalao fcil

- Promove grande perda de carga que para alguns

Economia casos so impraticveis

Construo simples

Manuteno e troca fceis

Concntrica

E usada para lquidos, gases e vapores desprovidos de slido em suspenso. Quando for instalada em linha de vapor condensvel tem um furo de escape.

Excntrica

usada em tubulao horizontal e em fluidos com slidos em suspenso no permitindo acmulo de impureza na cavidade do orifcio.

Segmental

usada em tubulao de grande dimetro e para fluidos com slidos em suspenso. Geralmente usada quando se quer uma pequena perda de carga.

TIPO DE BORDO DE PLACA DE ORIFCIO

Bordo Quadrado: empregado para tubulaes maiores que 6".

Bordo Redondo: usado para fluidos altamente viscosos.

Bordo Regular 45( ou Quadrado com face jusante em ( 45(: de uso geral. Este chanfro na face jusante serve para diminuir a turbulncia e o ngulo pode variar de 30 a 45(.

importante frisar que existem outros tipos de bordo para medio de vazo com baixo nmero de Reynolds (especifica a condio de escoamento de um fluido em uma tubulao).

Obs: Deve-se sempre observar o sentido do fluxo ao instalar uma placa de orifcio, o sentido da montante para a jusante.

Os dados tcnicos de uma placa geralmente vm marcados no cabo da placa. Esta marcao fica do lado da montante.

Ex: material da placa, dimetro tubulao, dimetro orifcio, etc.

As placas de orifcio trabalham em conjunto com um elemento secundrio, ou seja, d/p cell.

Ao retirar uma placa de orifcio para inspeo, nunca deve se raspar o dimetro interno da placa para no danific-la, pois a medida interna de grande preciso.

Para se medir lquidos, o instrumento d/p cell deve ser montado ao mesmo nvel da placa, para gases acima da placa para expulsar o condensado e para vapores abaixo, para manter o condensado constante.

II - TUBO DE PITOT

um dispositivo que mede diretamente a diferena entre a presso dinmica e a presso esttica.

Colocando-se um tubo U na linha, obvio que no ter presso diferencial, mas se colocarmos um ramo no tubo dentro da tubulao em oposio ao fluxo, haver um desnvel, porque o impacto do fluido exercer presso na coluna lquida. Normalmente utilizado para medio em fluxos turbulentos, livres de impurezas, presses diferenciais baixas e dutos com pouca vibrao.

Por outro lado, sabe-se que existe a seguinte relao entre a velocidade do fluxo e a vazo:

Q = V.A

onde V = Velocidade mdia do fluxo em (m/s)

A = rea seccional do tubo em (m2)

Logo, a diferena de altura convenientemente calibrada, uma medida de vazo.

Sabemos que:

onde Pd = presso diferencial em (m)

V = velocidade do fluxo em (m/s)

g = constante de gravidade = 9,8 (m/s2)

( = peso especfico do fluido em Kgf/m3

Atravs de pesquisadores foi concludo que o valor mdio da velocidade seria de 0,8 da velocidade mxima do duto. Assim sendo para determinarmos a vazo em uma tubulao a partir da velocidade mxima da mesma bastaria multiplicarmos este valor pelo coeficiente 0,8 e em seguida multiplicarmos pela seco do tubo. Aconselha-se utilizar a velocidade mdia para o clculo.

ROTMETRO

um tubo cnico geralmente de vidro com o dimetro do lado de baixo menor, dentro do qual existe um pequeno peso que chamado de flutuador. O sentido do fluxo de baixo para cima, ou seja, do dimetro menor para o maior. Quando o fluxo se inicia o flutuador obstrui a passagem por possuir maior densidade e conseqentemente o (p aumenta. Somado ao empuxo, o flutuador comear a flutuar na vazo do momento. Porm com a ascendncia do flutuador a rea anular, entre a parede do tubo e o flutuador, aumenta diminuindo desta forma o (p atingindo novo equilbrio dinmico. Cada posio do flutuador corresponde a um valor de vazo e somente um. A medio de vazo determinada colocando-se uma escala graduada e calibrada na parede do tubo.

Ex: Se uma vazo de 3 m3/h corresponde a uma altura de 10 cm do flutuador; para uma vazo de 6m3/h, qual ser a altura do flutuador?

3 - 10

6 - x

x = 60

x = 20 cm

3

A perda de carga no rotmetro praticamente constante, e funo do formato do flutuador:

Como Q = K A

e nesse caso (P constante,

logo Q = (K

) A

Como a perda de carga em funo do flutuador possumos os seguintes tipos:

A) Esfrico: para baixas vazes e de pouca exatido. Sofre influncia da viscosidade do fluido

B) Cilindro com borda plana: para vazes mdias e elevadas. Sofre influncia mdia da viscosidade do fluido

C) Cilindro com bordo saliente voltado para o Fluxo: sofre menor influncia da viscosidade do fluido

D) Cilindro com bordo saliente contra o Fluxo: de todos o que sofre a mnima influncia da viscosidade do fluido.

Nvel

Varivel que controla e determina a altura, capacidade e contedo de material de um tanque em um processo fsico ou qumico.

Os dispositivos para medio de nvel podem ser:

I - Medio Direta (referncia posio superior da substncia): rgua, visor de nvel, bia, contato de eletrodo.

II - Medio Indireta (referncia medio de uma segunda varivel): presso hidrosttica, empuxo, capacitncia, ondas ecossnicas, por pesagem e raios gama.

O nvel nem sempre necessita de um controle apurado, deve-se saber primeiro qual o nvel a ser controlado para se saber o tipo de controle a ser utilizado.

Rgua ou gabarito

Consiste em uma rgua graduada o qual, claro, possui um comprimento adequado para realizar a medio de nvel de um determinado tanque. Pode ser imersa onde a leitura se far pelo comprimento molhado na rgua. Podemos encontrar, tambm, rgua externa onde somente uma bia conectada a parte superior desta est em contato com o fluido no interior do tanque e um cabo no qual est o indicador para a leitura.

Visor de nvel

Consiste em um tubo de vidro com as extremidades conectadas a blocos metlicos os quais so ligados aos tanques. Os tipos mais utilizados so os vidros tubulares para tanques, geralmente abertos e de baixas presses, o visor de vidro trabalha a uma temperatura de at 200 (C a 30 atm no mximo. Existe um outro tipo que chamado tipo Reflex que trabalha geralmente em tanque fechado para temperatura de at 530 C e 350 atm e permitem leitura remota.

Podemos ainda encontrar visores transparentes que revelam a cor do fluido e permitem o uso de medio por interface e para fluidos perigosos ou txicos onde o eventual rompimento do vidro proibitivo encontramos medidores blindados cujo o interior possui um im preso a um flutuador que aciona um dispositivo indicador que pode ser palhetas ou um pequeno deslocador que acompanham o flutuador e conseqentemente o nvel.

II Bia

o sistema mais comum para medio de nvel em tanque aberto, porm pode-se utilizar em tanque fechado, fazendo-se adaptao.

Borbulhador

Com o sistema de borbulhador, podemos detectar o nvel de lquidos viscosos e corrosivos.

Neste sistema aplicamos uma presso de ar ou gs, por uma vlvula reguladora com uma presso ligeiramente superior a mxima. presso hidrosttica exercida pelo lquido, normalmente de 20%. .

O nvel ser indicado por um manmetro ou transmissor de presso, calibrado devidamente, que enviar um sinal para o painel ou local.

A presso do tubo estar sempre em equilbrio com a altura hidrosttica (h) do lquido, isto :

P = h x (

ou h = P

(Onde:

h = nvel

P = presso

( = peso especfico do lquido

0bs. O manmetro instalado deve ser calibrado para poder indicar nvel.

PRECAUES1. a faixa utilizvel de 40 m no mximo;

2. o tubo de interligao deve ter dimetro apropriado para no dar perda de carga;

3. a extremidade inferior do tubo imerso deve ter uma forma dentada, para fazer borbulhamentos suaves D/p cell

Instrumento utilizado para a realizar de presses diferenciais. Possui duas cmaras que sentem como dito anteriormente a presso a montante e a jusante. Geralmente so instalados abaixo ou na altura do tanque o que provoca dois fatores que devem ser levados em considerao:

O efeito ELEVAO acontece quando o instrumento ao ser instalado abaixo do tanque pela facilidade de manuteno, apresenta na tomada de alta presso um nvel residente na coluna lquida falseando desta forma a indicao. Da mesma forma podemos encontrar o efeito SUPRESSO para a cmara de baixa presso. Este ltimo efeito bem observado quando trabalha com o instrumento selado devido a fluidos viscosos ou que apresentam periculosidade; um tpico j descrito. Para retirarmos estes efeitos devemos nos valer de um circuito de linearizao para instrumentos eletrnicos ou um kit elevao/supresso em instrumentos pneumticos.

Ser explicado seu funcionamento mais apurado na parte de transmisso.

Corpo Imerso

Consiste simplesmente de um flutuador comprido colocado dentro do lquido e acoplado a um tubo de toro. O princpio de funcionamento baseia-se em empuxo onde podemos ento, definir o que Arquimedes descobriu experimentalmente muito antes de Newton que diz o seguinte:

Todo corpo mergulhado em um fluido sofre a ao de uma fora vertical dirigida de baixo para cima igual ao peso do fluido deslocado.

O flutuador quase no se move. Em funo do nvel, o empuxo que o lquido exerce sobre o flutuador acoplado a um tubo de toro transformado em movimento rotativo. Este movimento pode ser empregado para indicar, regular ou transmitir a posio do nvel. .

Interface

a medio de nvel com dois lquidos de densidade diferentes, dentro de um tanque.

Exemplo de clculo de span e supresso para nvel de interface com d/p cell.

Span = (d1 - d2) h.

Supresso = (d3 - d2) h

Span = ( l - 07 ) 200 deve se levar em considerao somente d1 e d2Span = 60" H20

d1 = 1

d2 = 0,7

d3 = d1

h = 200" H20 span

Sup = (d3 - d2) h

Sup = (1 - 0,7) 200

Sup = 60" H2O

Se o nvel de interface estiver a 30%, logo o (P que est sensibilizando o instrumento deve ser igual a 30% da supresso que dar um (P de 18" H2O.

(P = (140 x 0,7) + ( 60 x l)+ 60

AP = 98 + 60 + 60

AP = 218" H2O

BP = 200 x 1

BP = 200" H2O

30% de nvel ser = AP - BP

que 218 - 200 que ser 18 H2O

Obs: toda vez que o lquido de selagem for de densidade igual ao lquido de maior densidade, a supresso igual ao span.

Medidor capacitivo

Este medidor obtm uma medida de capacitncia que existe entre duas superfcies condutoras, isoladas entre si. Desta forma mede-se, ento, a capacidade do capacitor formado pelo eletrodo submergido no lquido em relao s paredes do tanque. Este eletrodo geralmente uma haste ou cabo flexvel de metal dependendo do fluido se condutor ou no condutor onde para este ltimo o eletrodo isolado com teflon. Com isso com o aumento do nvel a capacitncia aumenta e vice-versa. A capacitncia convertida por um circuito em sinal de corrente fornecendo desta forma a indicao

Medidor ecossnico

Baseia-se em uma emisso de um sinal ultrassnico em uma superfcie refletora e a recepo do eco na mesma. Medindo-se o tempo transcorrido pela emisso e recepo do sinal possvel determinar o espao percorrido pelo som, correspondente a parte vazia do tanque, e por diferena tem-se assim a medida de nvel. O instrumento emissor/receptor montado no topo do reservatrio.

Medidor Capacitivo Medidor Ecossnico

TEMPERATURA

A temperatura a varivel mais importante em processo industrial. baseado no fato de que praticamente todas as caractersticas fsico-qumicas de qualquer substncia alteram-se de forma bem definida com esta grandeza. Exemplificando: acelerao ou no do ritmo de produo, mudana de qualidade, segurana pessoal e de equipamentos, maior ou menor consumo de energia e etc. Como conceito temos que temperatura a propriedade da matria relacionada com o movimento de vibrao e/ou deslocamento dos tomos de um corpo, ou seja, propriedade da matria que reflete a mdia da energia dos tomos de um corpo. Alguns conceitos se confundem com o de temperatura:

Energia Trmica de um corpo o somatrio das energias cinticas dos seus tomos que alm de depender da temperatura, depende tambm, da massa e do tipo de substncia.

Calor a energia que se transfere de um corpo para o outro por diferena de temperatura. a sensao do quente e frio que sente o ser humano.

Baseado no que foi descrito anteriormente, ao longo da histria do homem foram desenvolvidos diversos mtodos de avaliao de temperatura: em 1694 Carlo Renaldini, em 1701 Newton, em 1706 Daniel Fahrenheit ainda em uso em alguns como Inglaterra e E.U.A. adotando 32 (C o ponto de fuso do gelo e 212 (C o ponto de ebulio da gua e, em 1742 Anders Celsius onde no ano seguinte Christian de Lyons sugeriu a escala centigrada (escala Celsius) utilizada atualmente em diversos pases adotando 0 (C o ponto de fuso do gelo e 100 (C o ponto de ebulio da gua.

Porm estas escalas medem temperaturas relativas, adotam valores arbitrrios. Existem, entretanto, escalas absolutas assim chamadas, pois adotam o zero fixado em um ponto terico onde a temperatura atinge seu ponto mnimo, isto , a energia cintica dos tomos nula. Como exemplo temos a escala Kelvin onde o zero -273,16 (C e a Rankine que 459,67 (F. Com o desenvolvimento mundial verificou-se a necessidade de padronizao das grandezas em geral; e a Conferncia Geral de Pesos e Medidas determinou que a unidade padro de temperatura a unidade o Kelvin cujo o smbolo k .

Para medirmos temperatura temos instrumentos que o elemento sensvel est em contato com o corpo:

1-Termmetro de lquido em vidro

2-Termmetro por dilatao volumtrica

3- Termmetro de bimetlico

4- Termmetro com dispositivo de presso

5- Termmetro a presso do vapor

6- Termopar

7- Termmetro de resistncia (PT)

E os que no necessitam de contato para a medio da temperatura:

1- Pirmetros ticos e de radiao.

I - TERMMETRO DE LQUIDO EM VIDROE geralmente utilizado em laboratrio; utiliza-se o sistema de expanso de mercrio para sua medio, podendo, tambm ser utilizado outros produtos, como:

Produto (Faixa

Pentano (-20 (C a +30 (C

Toluol (-30 (C a +100 (C

lcool

(-80 (C a +70 (C

Como vantagens temos o fcil transporte, boa exatido e custo relativamente baixo. Porm as desvantagens esto no material empregado na sua construo (vidro). No aconselhvel seu uso em reas de livre acesso onde possam ocorrer choques de qualquer tipo muito embora alguns sejam montados em uma caixa metlica de proteo. Outra desvantagem est em no permitir registro ou indicao para que possa transmiti-la distncia. Existem no mercado termmetros com contato eltrico onde adicionado dois ou mais eletrodos no interior do mercrio e a operao se baseiam no princpio da condutividade eltrica.

As caractersticas deste tipo de instrumento esto ligadas geralmente a uma norma, como exemplo: s normas ASTM e DIN que os classifica segundo sua forma, valor de uma diviso, exatido, imerso e etc. Em relao imerso deste instrumento devemos prestar muita ateno no momento da utilizao, pois temos trs tipos: imerso parcial, imerso total e imerso completa. Na imerso parcial o instrumento deve ser obrigatoriamente imerso at a profundidade solicitada. Esta geralmente marcada atravs de uma linha desenhada no prprio vidro ou descrita no corpo do termmetro. J o de imerso total a profundidade deve ser feita at a temperatura que se almeja determinar. Aconselha-se a imerso at pelo menos cinco divises do instrumento, na temperatura que se deseja medir, acima da linha do fluido do meio. O termmetro de imerso completa deve obrigatoriamente ser imerso totalmente para a medio de temperatura do meio. A calibrao de um termmetro de lquido em vidro requer conhecimento e de longa durao.

II - TERMMETRO DE DILATAO VOLUMTRICA (LQUIDO GS OU TENSO VAPOR).

Enquanto no termmetro de vidro a dilatao do lquido observada medida que a temperatura se altera, neste tipo de termmetro o lquido preenche todo o instrumento e sob efeito de aumento ou diminuio de temperatura se dilata ou se contrai, deformando um elemento extensvel, dito sensor volumtrico. O instrumento compreende 03 partes:

1 Bulbo: Elemento sensvel do instrumento. Nele se encontra a maior quantidade do lquido do sistema. Com isso, deve ficar exposto ao meio em que se deseja medir a temperatura.

2 Capilar: Elemento de ligao entre o bulbo e o sensor de medio. Contm o mnimo possvel de lquido. Em alguns casos, substitudo por um delgado tubo de ligao.

3 Elemento sensor ou de medio: Mede as variaes de volume de lquido contido no bulbo. As variaes so sensivelmente lineares a variao de temperatura.

Tipos de lquidos de preenchimento:

a) Mercrio temperaturas entre 35 a +550 (C. O mais utilizado na indstria.

b) lcool temperaturas entre 50 a +150 (C

c) Xileno temperaturas entre 40 a +400 (C

Tipos de gases de preenchimento: Hlio, hidrognio, dixido de carbono e o mais utilizado nitrognio encapsulado a uma presso entre 20 e 50 atm. Sua faixa de trabalho de 100 a +600 (C.

Tipos de lquidos de preenchimento parcial para tenso de vapor: ter etlico ou tolueno os mais utilizados. Existem dois tipos: de duplo enchimento onde colocado um lquido no miscvel com os citados para o preenchimento no bulbo com a vantagem de trabalhar em temperaturas de 30 a +100 (C; e os de enchimento simples onde o bulbo parcialmente preenchido com o lquido de preenchimento e a indicao se faz pela vaporizao do mesmo dentro do circuito.

Pela prpria construo deste instrumento com dito anteriormente, os mesmos podem apresentar erros de leitura. Veremos abaixo o principal erro e as solues encontradas para minimiz-lo ou retira-lo:

a) Erro devido temperatura ambiente: Como descrito o volume do lquido encerrado no interior das partes do instrumento varia com a temperatura. E a temperatura ambiente a encontrada no campo variando bastante podendo desta maneira falsear a leitura. O volume do lquido e o comprimento do capilar influenciam diretamente. Deste modo colocado um sistema de compensao que pode ser feito de trs maneiras: somente na caixa do medidor, na caixa e no capilar simultaneamente ou somente no capilar. Colocao de um bimetal entre o sensor e o mecanismo de movimentao, tubos bourdons em oposio ligados ao mecanismo de movimento e colocao de fios bimetlicos estendendo-se ao longo do capilar so exemplos mais encontrados para minimizar o problema. Tais consideraes so aplicadas mais para termmetros com preenchimento em lquido para os de preenchimento a gs e vapor so desprezveis.

b) Erro da diferena entre a caixa do medidor e a altura do bulbo (erro de elevao): Desprezveis tanto para gases ou lquidos sendo valida a correo para os de tenso de vapor. O peso da coluna do capilar afeta a indicao quando est em diferena de nvel com o medidor. Geralmente os fabricantes fornecem uma tabela de correo de elevao para cada tipo de lquido de preenchimento.

c) Erro de presso atmosfrica: Desprezveis tanto para gases ou lquidos ou tenso de vapor.

d) Erro de imerso: Para os trs tipos o elemento sensor deve estar contato o mais ntimo possvel com o meio a ser medido seno ocorrero erros na leitura.

III - TERMMETRO BIMETLICO

O termmetro bimetlico composto de duas lminas metlicas, uma sobre a outra, com diferentes coeficientes de expanso trmica. Sua construo (reto ou angular) e caractersticas (exatido, range, classe de segurana, constituio do invlucro, dimetro da janela, comprimento da haste, etc) so determinadas por norma assim como seu mtodo de calibrao. Instrumento muito utilizado pelas indstrias pois permite uma visualizao remota da temperatura, indicao direta e custo relativamente barato.

Ex: ferro - nquel

Local de sua instalao: em uma indstria, em frigorficos e ou instalaes trmicas ou equipamentos hospitalares onde necessite de indicao de temperatura.

IV - TERMOPAR

So dois fios de metais diferentes conectados pelas suas extremidades.

Alternando-se a temperatura da jq em relao jf, cria-se em f.e.m que proporcional temperatura.

Efeito Seebeck ( Se colocarmos dois metais diferentes ligados em suas junes em temperaturas diferentes, ser gerado uma f.e.m.

As unidades de temperatura mais comumente usadas so o grau centgrado e o grau farenhait.

Transformao de (C para (F e vice-versa:

C = 5/9 (F - 32)

F = 9/5 (C + 32)

Este efeito foi constatado mais tarde por Peltier e Lord Kelvin onde foi demonstrado atravs das leis de termoeletricidade:

a) Lei do circuito homogneo: em um circuito de um s condutor, mesmo com trechos a diferentes temperaturas, no se estabelece uma f.e.m. Com isso observa-se que para um par termoeltrico a f.e.m depende das temperaturas das junes e no do gradiente de temperatura ou das distribuies da temperatura.

b) Lei das temperaturas intermedirias: a f.e.m desenvolvida por qualquer termopar homogneo com junes em temperaturas quaisquer T1 ou T2 a soma algbrica destas f.e.ms. Com isso a f.e.m de qualquer combinao de metais pode ser obtida por uma soma algbrica. Assim, a junta de referncia pode estar em qualquer valor conveniente e a de medio pode ser encontrada por simples diferena.

c) Lei do metal intermedirio: colocando-se diversos metais diferentes a uma determinada temperatura a soma de suas f.e.ms ser nula. De outra forma, quando h a formao de dois fios metais diferentes com junes em temperaturas diferentes e cortarmos um dos fios e inserirmos um de natureza diferente a f.e.m criada no se alterar desde que esta emenda esteja mesma temperatura.

O sinal gerado pelo termopar em mV, que pode ser indicado em um milivoltmetro convenientemente calibrado em escala de temperatura, chamado termmetro numrico ou termmetro digital.

O termopar mede a temperatura de um ponto s, isto , somente na juno e no temperatura mdia, conforme acontece com os termmetros se no estiverem bem posicionados.

Nunca se deve montar o fio de extenso perto de uma linha de fora, deve-se manter uma distncia mnima de 30 cm.

Se inserirmos uma temperatura intermediria no termopar, ele no sofrer influncia, como mostrado no clculo abaixo.

Se fizermos uma emenda no termopar, ele no sofrer alterao se t 1 e t2 estiverem com a mesma temperatura.

TIPOS DE TERMOPAR

TERMOPARTIPOFAIXA

Ferro-ConstantJ-200 a 760 (C

Cromel-AlumelK-200 a 1260 (C

Cromel - ConstantE-200 a 870 (C

Cobre-ConstantT-200 a 350 (C

Platina-Platina Rdio (10%)S500 a 1500 (C

Platina-Platina Rdio (13%)R-50 a 1600 (C

Cada tipo de termopar apresenta suas limitaes ditadas no somente pela faixa de temperatura, mas tambm em relao atmosfera onde trabalha. Tomemos como exemplo o termopar tipo E: recomendados para atmosferas oxidantes e inertes, perdendo suas caractersticas termoeltricas em atmosferas redutoras, oxi-redutoras e no vcuo. J para o termopar tipo J, muito utilizado, seu uso recomendado para atmosferas redutoras, oxidantes e inertes assim como no vcuo. Vedado sua utilizao acima de 540 (C sem a proteo de um tubo, pois a essa temperatura, ocorre a oxidao do fio de ferro. Ento, para escolha de um termopar devem ser levados em conta certos parmetros como: faixa (visto acima), atmosfera de utilizao (visto acima), alta f.e.m trmica, boa reprodutibilidade, baixo custo, linearidade na resposta, baixa inrcia trmica e propriedades termoeltricas e qumicas inalteradas.

Para determinarmos a exatido de um determinado termopar, devemos consultar a norma IEC 584-2 adotada para termopares minerais onde so exprimidos os erros mximos em milivoltagem e em (C.

Para se conectar um termopar ao instrumento, utiliza-se um fio ou cabo extenso que constitudo do mesmo material do termopar mantendo a mesma relao f.e.m x temperatura embora com homogeneidade inferior aos fios de um termopar mineral. Os tipos bsicos T, J, K e E utilizam-se mais destes fios ou cabos.

Temos, tambm, como forma de conexo os fios e cabos de compensao cujo material de construo diferente, porm apresentam a mesma curva f.e.m x temperatura. Os termopares nobres S e R so os que mais se valem destes fios ou cabos. recomendado o uso desde a temperatura ambiente at cerca de 200 (C e acima desta, perdem sua calibrao facilmente.

V - PT 100

Os termmetros de resistncia baseiam-se na variao da resistividade eltrica de um metal em funo de sua temperatura. So constitudos com fios de platina de alta pureza encapsulados em um bulbo geralmente de quartzo. Podem ser confeccionados tambm por nquel e cobre. Porm trataremos do termmetro de platina o mais utilizado nas empresas e laboratrios de calibrao.

Seus valores tpicos para padro so: 0.25(, 2.5(, 25( e 100(. Os industriais tm valores variados entre 100 e 1000( contudo o mais utilizado o de 100( cujo significado possuir tal resistncia a uma temperatura de 0 (C. Entre as vantagens do termmetro de resistncia temos: alta preciso, boa sensibilidade, melhor estabilidade e reprodutibilidade que os termopares (tanto que substituiu o termopar padro de platina o tipo S) e no precisa de compensao de juno. Porm como desvantagens temos a necessidade de uma alimentao para a medio e extremamente sensvel baixa isolao. Sua faixa de trabalho vai de 200 a 650 (C podendo ser estendido at 850 (C fato que depende diretamente do material de revestimento. Seus desvios variam de 0,2 a 2 (C e conforme norma DIN - IEC 751/85 sua classe de exatido tem a seguinte apresentao:

Classe A: 0,15 + (0.002xT) (C

Classe B: 0,30 + (0.005xT) (C

A medio de um PT normalmente feita por um circuito tipo ponte de Wheatstone. As configuraes de montagem podem ser feitas por 2, 3, 4 fios. De um modo geral so pontes equilibradas que consiste em variar a resistncia em um dos ramos da ponte at obter o equilbrio da mesma.

Ligao do PT-100

a) 2 Fios - Esta fornece uma ligao para cada extremidade do sensor. Contudo este tipo de ligao acarreta 03 tipos de problemas:

- O resistor varivel est inserido em um dos ramos da ponte e apesar de apresentar baixa resistncia esta bastante varivel com as condies do dispositivo tais como: sujeira, presso de contato.

- O sensor est conectado por meio de dois condutores ponte. Variao de comprimento destes condutores acarretaro em uma insero de resistncia varivel no ramo da ponte.

- O sensor estar submetido a uma corrente causando aquecimento pelo efeito JOULE (RX x I2).

b) 3 Fios - Esta fornece uma ligao numa extremidade do sensor, e duas nas outras. Esta configurao a mais utilizada industrialmente. Apresenta algumas vantagens em relao ligao anterior.

- O resistor varivel colocado em um dos vrtices da ponte fazendo com que a resistncia de contato seja inserida no circuito do detetor, no afetando assim a exatido da ponte.

- A ligao do sensor atravs de um terceiro fio ponte corresponde ligao do detetor ao bulbo. Se os trs condutores tiverem a mesma resistncia, a exatido da ponte depender muito pouco das variaes de resistncia do mesmo.

c) 4 Fios - Esta fornece duas ligaes em cada extremidade do sensor. a configurao mais precisa e utilizada em laboratrios para calibrao com termmetro de resistncia de platina padro. A tomada de temperatura leva-se em conta a mdia aritmtica entre a medio de um dos ramos da ponte feita da mesma forma como descrita para ligao a trs fios em relao ao outro.

VI PIROMETRIA DE RADIAO

So medidas de temperaturas de corpos aquecidos atravs da radiao emitida. Empregados largamente no processamento industrial onde se pretende observar temperaturas acima de 1500 (C. Este mtodo particularmente empregado em processos contnuos: fornos rotativos, laminaes e etc.

Lei de StefanBoltzmann Emitncia (Emissividade)

Todos os corpos, em virtude da energia trmica que possuem, emitem energia radiante em suas superfcies. Esta energia emitida em forma de onda eletromagntica. Tendo dois corpos A e B sendo A mais quente que B. Ocorrer ento transferncia de energia de A para B, pois A emite mais que absorve. Desta forma, os processos radiantes so processos de intercmbio de energia. Dentro do descrito, temos uma definio de extrema importncia para o estudo da pirometria. Com isso temos a seguinte frmula para expressarmos esta lei:

W = ( . T4 onde temos:

W ( fluxo radiante por unidade de rea (( / A)

T ( temperatura absoluta em (K)

( ( Constante de Stefan-Boltzmann que igual a 5,77. 10-12 watt / cm2. K

Corpo Negro

Chama-se corpo negro ou radiador perfeito, um corpo que absorve toda a radiao que incide sobre ele, emitindo por sua vez, energias em todos os comprimentos de onda, pois estes so em funo da temperatura. Um corpo opaco no se enquadra nesta definio, pois reflete parte da energia que incide sobre ele.

Chamando a e r coeficientes de absoro e de reflexo, temos:

Com isso, o conceito de emitncia a relao entre a radiao total emitida por um corpo e a que seria emitida por um corpo que se trata de um radiador perfeito, mesma temperatura. O valor de emitncia , pois um valor situado entre zero e a unidade.

A MEDIO DE TEMPERATURA

Com os princpios descritos acima possvel medir a temperatura de um corpo pela medida de fluxo radiante emitido por ele. Concentra-se, ento, o feixe radiante da superfcie absorvente (corpo negro), o chamado detetor, que aquecido pela radiao incidente. A temperatura subir at obter um equilbrio com o meio ambiente (perdas por radiao, conveco e conduo). Este equilbrio em geral obtido antes que a temperatura ultrapasse a 40 (C a do ambiente. Com isso toda variao de temperatura em geral a variao do detetor. O detetor mais utilizado uma termopilha montada com as junes quentes em contato com um disco metlico enegrecido. Podemos ter tambm, termmetro bimetlico, de gs, tira de platina enegrecida formando um dos braos de uma ponte de Weahtstone. Para as termopilhas, suas junes frias so inteiramente isoladas, porm bem prximas s das junes quentes para que possam sentir de modo igual temperatura ambiente. O uso de fios fino para os termopares reduz as perdas por conduo. Em geral, oito a dez pares asseguram sensibilidade adequada.

Porm esta termopilha no pode ser exposta diretamente ao processo, pois implicariam em diversas tomadas de deciso como, por exemplo, o resfriamento das junes frias para manter-se uma temperatura constante. Alm do fato que a rea do alvo (focar o alvo) deve ser levado em considerao bem como o distanciamento deste alvo.

Utilizou-se no inicialmente a utilizao de lentes, porm tal medida acarretava na variao do ndice de refrao com o comprimento de onda da radiao incidente, a imagem colorida no bem focalizada, e h ainda a absoro da lente com certos comprimentos de onda. Este tipo de pirmetro est indicado para utilizao de medio de temperatura em pequenos alvos.

Partiu-se para a utilizao de espelhos esfricos cncavos (ao inox ou vidro aluminizado). Utilizando-se mais modernamente com a montagem de duplo espelho eliminaram-se os problemas antes apontados com o uso de lentes.

Algumas precaues devem ser tomadas: fumaas, poeiras e gases absorvem radiao diminuindo a temperatura aparente. Por outro lado, gases quentes, vapor dgua e amnia aumentam a temperatura aparente. Para eliminarmos estes problemas, devemos utilizar um tubo alvo fechado (silimanite, carbureto de silcio, nquel-cromo) e com o fundo aberto purgado com ar ou gs inerte garantindo livre meio de absoro e contribui para diminuir o tempo de resposta uma das caractersticas bem favorveis para um pirmetro de radiao.

Determinar corretamente o valor da emitncia (emissividade) e para o valor conhecido de T podemos obter experimentalmente T = f(e). Esta base da pirometria de radiao total.

VII) PIROMETRIA TICA

A medida de temperatura se baseia na sensibilidade do olho humano em distinguir distncia nuances de brilho. Compara-se o brilho da imagem da superfcie de um objeto com o brilho de um filamento incandescente, inserida em um instrumento, at que os dois se confundam. Medir alguma coisa relacionada com o brilho (radincia espectral) de um dos componentes traduzir a medida em termos de temperatura. A faixa de comprimento de onde varia entre 100 e em torno de 6500 vermelho.

Lei de Radiao de Planck Lei de Wien

A densidade de fluxo radiante emitido por um radiador perfeito (corpo negro) temperatura T numa faixa de 100 em torno de um comprimento de onda dada pela seguinte frmula:

Onde:

W( = 0,01 mcron de zona espectral, erg/cm2 x seg.

E = base neperiana

C1 = 3,7403 x 109 erg/seg x cm2C2 = 1,4384cm x K

T = graus Kelvin

Esta frmula estabelece o valor de T em funo do comprimento de onda. Com isso, a intensidade de radiao varia com o comprimento de onda. O mximo de intensidade radiante dado pela Lei de Deslocamento de Wien. Quando T cresce, decresce o ( proporcionalmente. Da a variao observada na cor de um corpo incandescente, a qual varia com o acrscimo de temperatura do vermelho sombrio para o branco. Da tambm o conceito de cor de temperatura num corpo negro.

Em um pirmetro tico a radiao da superfcie alvo focalizada por um meio de uma objetiva num plano onde se encontra o filamento de uma lmpada de tungstnio. A seguir:

( 1 ) ( 2 ) ( 3 ) ( 4 ) ( 5 ) ( 6 ) ( 7 ) ( 8 )

1 Lente objetiva 6 Lente objetiva (microscpio)

2 Diafragma 7 - Diafragma

3 Filtro absorvente (screen) 8 Lente ocular (microscpio)

4 Lmpada

5 Filtro vermelho

Um filtro (screen) posto entre o alvo e a lmpada para reduzir a radiao observada protegendo assim o filamento da lmpada com menor temperatura. O olho humano compara as duas imagens fornecidas pelas lentes microscpicas devidamente filtradas pelo filtro vermelho. Se o filamento aparece escuro no fundo vermelho sua temperatura inferior a do alvo ao contrrio o vermelho brilhante e est mais quente. O ponto correto aquele em que no se consegue distingui-lo (filamento evanescente).

Existem dois processos para o evanescimento do filamento:a) Variar oticamente o brilho do alvo at igual-lo com a corrente passando pelo filamento sendo constante. No lugar do screen coloca-se uma cunha devidamente calibrada em termos de temperatura absorvendo mais ou menos os raios provenientes do objeto.

b) Variar a corrente que alimenta o filamento da lmpada, variando, portanto sua temperatura.

O limite inferior de temperatura para pirmetros ticos cerca de 760 (C. Em temperaturas mais baixas a intensidade de radiao transmitida pelo filtro vermelho bem baixa para dar visibilidade adequada da fonte e do filamento. J o limite superior determinado ou pela deteriorao do filamento a altas temperaturas ou pelo esforo visual (fadiga). Em geral o limite fica em torno de 1250 (C, contudo podemos aumentar este range reduzindo o brilho aparente do alvo com o valor compatvel do filamento. A colocao de screens absorventes de vidros colocados entre a objetiva e o filamento um dos caminhos mais utilizados pelos fabricantes para aumentar o limite superior de medio. Para evitar o refocalizao do instrumento quando o alcance mais baixo usado, um filtro transparente de vidro do mesmo ndice de refrao interposto no caminho tico. A calibrao da escala baixa efetuada com este filtro em posio. Deste modo muitos fabricantes conseguiram produzir instrumentos que apresentem escalas de medio dupla ou tripla. Temos o exemplo o pirmetro tico Leeds & Nortrup tipo 8626-0 com ranges de 1075-1750(C, 1500-2800 (C e 2500-4200 (C inseridos em um s instrumento.

H em geral dois fatores que interferem com um pirmetro tico, a saber:a) Efeito de meios absorventes: conseguir a leitura correta da temperatura do alvo. O brilho aparente do alvo diminui por efeito de absoro de radiao de gases, fumaa, poeiras, etc. Vapor dgua monxido de carbono e outros gases absorvem radiao, especialmente no infravermelho, porm no influenciam na leitura desde que a densidade ou concentrao seja relativamente pequena.

b) Emitncia espectral da superfcie do alvo: a mesma para os casos de pirometria de radiao embora o afastamento das condies de corpo negro de medida monocromtica seja menor.

importante frisar que a temperatura ambiente tem pouca influncia na exatido de um pirmetro tico. distncia entre o alvo tambm no crtica, desde que o alvo visado seja suficiente para preencher o campo visual.

TRANSMISSO

Na indstria, a maioria das medies feita atravs de transmissores; os transmissores baseiam-se no princpio de:

{

Equilbrio de fora

Equilbrio de movimento

Princpio de Funcionamento

Temos uma pequena tubulao que recebe uma alimentao de ar comprimido de 20 psi. Essa pequena tubulao termina num bocal B e tem uma restrio C, cujo orifcio tem dimetro menor que o de B (normalmente a metade - ver fig. l).

Se fecharmos o bocal por meio de uma palheta A, que serve de anteparo ao ar comprimido, o manmetro D vai marcar a presso que a da alimentao, isto , 20 psi, pois por muito fina que seja, a restrio C, depois de certo tempo a presso antes e depois desta restrio ser igual.

Se abrirmos o bocal, afastando o anteparo A, haver uma queda de presso no manmetro D, mesmo com uma alimentao constante de 20 psi. Essa queda de presso se deve ao fato de o ar comprimido escapar pelo orifcio do bocal.

Para se verificar a caracterstica amplificadora deste mecanismo, pode-se efetuar um clculo simples.

Suponha-se um manmetro em U colocado entre o bocal B e o orifcio de alimentao C, conforme mostra a fig.2, e uma alimentao de presso de l Kg/cm2, o que corresponde a 10 m ou 10.000 mm de H2O.

Se o anteparo fechar completamente o bocal, o manmetro indicar a presso de alimentao, isto , 10.000 mm.

Suponha-se agora que um afastamento de 0,1 mm do anteparo do bocal j suficiente para deixar escapar o ar e que a presso h do manmetro cai a zero. Isso significa que uma variao de 0,1 mm da palhete ampliada a uma variao da coluna da gua de 10.000 mm.

Portanto, o fator de amplificao ou ganho desse sistema :

Por esta razo, o dispositivo acima chamado de amplificador pneumtico. Na realidade, a relao entre a distncia da palheta e a presso do bocal varia conforme os dimetros do bocal e do orifcio de alimentao e o volume das cmaras entre essas restries.

A Fig. 3 mostra um exemplo desta relao.

Suponha-se que um anteparo A fecha completamente o orifcio do bocal cuja rea de 1 mm2. Admitindo que a presso da linha do ar comprimido seja de l Kg/cm2, ento a fora que mantm fechado o anteparo A de:

(presso) x (rea do orifcio do bocal) = 10 g.

Por outro lado, se o manmetro U for substitudo por uma vlvula pneumtica conforme Fig.3, cujo diafragma tenha uma rea efetiva de 314 cm2 (ou seja uma circunferncia de 20 cm de dimetro) , ento a fora exercida pela presso de l Kg/ cm2 sobre o diafragma ser:

(presso) x (rea do diafragma) = 314 Kg

V-se ento que uma fora de apenas 10g no anteparo causou uma fora de 314 Kg na vlvula, logo h uma amplificao de:

314.000 = 31.400 vezes neste caso.

10

Nota-se ento a falta de um dispositivo que acione a palheta A. Este dispositivo sempre um dos vrios aparelhos j estudados, como por exemplo, Bourdon, Termmetro, Fole.

Esta ao total do dispositivo com fole, Bourdon , tem a caracterstica on-off ou seja, tem-se apenas dois sinais; zero psi quando a palheta est toda aberta e 20 psi quando a palheta est toda fechada..

Porm, o transmissor pneumtico deve ser um dispositivo proporcional medida efetuada pela tomada de impulso, e por isso necessrio introduzir um fole, chamado fole proporcionador; este fole age proporcionalmente s variaes da tomada de impulso, que envia um fechamento ou abertura total do bocal ao menor movimento da palheta.

Como pode-se ver na Figura, o fole proporcionador age em sentido contrrio ao do local da tomada de impulso, porm com intensidade menor que a desta.

Pelo fato de haver uma reao interna do dispositivo, em sentido contrrio ao da ao externa, chama-se de realimentao negativa ou negativa feedback.

Com a introduo deste fole convenientemente dimensionado, consegue-se explorar a faixa intermediria de 3 a 15 psi, o qual universalmente empregada.

REL PILOTO

O dispositivo bocal-palheta muito til. Ele usado em todos os tipos de reguladores pneumticos. Mas como a resposta deste sistema, quando usado isoladamente, lenta de mais para se empregar em controle, introduz-se um dispositivo acelerador de resposta e amplificador de volume, chamado de REL PILOTO.

Imaginemos um conjunto orifcio-bocal palheta, cuja sada aciona diretamente uma vlvula pneumtica.

Estando a palheta totalmente aberta (longe do bocal), a presso depois do orifcio praticamente nula, pois o ar escapa para a atm atravs do bocal, dependendo da velocidade do escape determinada pelo dimetro do bocal.

Movendo-se agora a palheta no sentido de fechar mais o bocal, a presso depois do orifcio aumenta, porm no instantaneamente, porque pelo orifcio (que uma resistncia pneumtica), a vazo de ar muito pequena. Ento, para haver aumento de presso de sada, deve passar certo tempo, o qual funo do volume total existente no tubo entre o orifcio e o bocal, na tubulao, ate a vlvula e na cmara sobre o diafragma da vlvula.

V-se claramente que h uma demora enorme entre o movimento da palheta e o surgimento do efeito, ou seja, o aparecimento de uma presso para a vlvula, essa demora tanto maior quanto menor for o orifcio.

Como soluo, pode-se aumentar o dimetro do orifcio o e do bocal, mas o consumo de ar aumentar consequentemente. Por isso, a soluo que se adota a que segue.

Ao invs da esperar que a presso de sada do conjunto bocal-palheta varie da 3 a 15 psi, usa-se apenas parte desta variao, por exemplo, de 4 a 2 psi* (que se d muito mais rapidamente que uma variao de 3 a 15psi) como mostrado na Fig. abaixo.

* Nos instrumentos Foxboro usa-se apenas a variao entre 2,25 e 3 psi. Portanto, o ganho ou o fator de ampliao do rel piloto :

Sinal de sada = 15 3 = 12 = 16

Sinal de entrada 3 - 2,25 0,75

AO DO REL

Ao Direta: uma variao de 2 a 4 psi no conjunto bocal-palheta corresponde a uma variao de 3 a 15 psi na sada.

Ao Inversa repetir o passe acima alterando a variao para 15 a 3.

Observao: O dispositivo orifcio-bocal-palheta um transdutor e amplificador de movimento presso.

O dispositivo rel um amplificador de presso e de vazo, o qual tem a finalidade de acelerar a resposta do Sistema Pneumtico.

CONTROLADOR

o dispositivo que tende a controlar a varivel a ser medida, ou seja, recebe uma informao da varivel pelo elemento primrio e compara com o seu set-pont, agindo assim no elemento final de controle tendendo a manter a varivel no ponto estipulado pelo seu set-point.

Ao finalizar o estudo do dispositivo rel importante conhecer que o ar de instrumentao deve ser perfeitamente isento de qualquer impureza. Uma camada finssima de leo acumulada na palheta, por exemplo, j suficiente para influir na preciso dos instrumentos. Esse fato evidente quando se considerar que o movimento no conjunto bocal-palheta, para emitir um sinal de 3 a 15 psi, da ordem de 0,05 mm. Note-se, ainda, que somente uma pequena parte desse sinal (0,75 psi no caso do instrumento FOXBORO) aproveitada para acionar um rel cuja sada varia, de 3 a 15 psi Isto e: para obter uma variao de 3 a 15 P.S. do sistema conjugado de bocal palheta e rel suficiente apenas 0,05 0,75 = 0,003 mm da movimento da palheta.

15 3

Existem cinco tipos principais de controladores pneumticos nos sistemas industriais:

1() tudo ou nada. O famoso ON-OFF.

2() - proporcional (P)

3() - proporcional + integral (P + I)

4() - proporcional + derivativo (P + D)

5() - proporcional + integral + derivativo (P + I + D)

O processo mono capacitivo quando uma capacidade to grande que os demais so desprezveis;

O processo e bi-capacitivo quando as capacidades so iguais.

CONTROLADORES

I. TIPO ON-OFF (tudo ou nada)

So controladores que so constitudos de um conjunto simples de orifcio-bocal-palheta e mais o respectivo rel.

Um exemplo um tubo bourdon utilizado como tomada de impulso e ligado palheta; qualquer movimento do bourdon levar o bico, de todo aberto, a todo fechado, levando o sinal de 3 a 15 psi sem posio intermediria.

Com sinal de 50% no fole 1 e 50% no fole 2, produzem foras que se anulam, neste ponto ajusta-se o bico para que a sada seja 50%.

Obs: O ajuste de bico tem que ser igual ao da tenso da mola para que a tenso da mesma se anule.

Este controlador no contm realimentao negativa. utilizado em controle que no tem importncia com a oscilao, e sua aplicao geralmente em sistemas de segurana.

II. CONTROLADOR PROPORCIONAL

O controlador proporcional difere do on-off pela insero de um fole de realimentao proporcionando a posio da palheta em relao ao bocal, esta disposio impede que o bocal fique completamente aberto ou fechado ao menor movimento da palheta apresentando posies intermedirias.

Neste controlador obtm-se um sinal proporcional ao erro entre o set-point e a tomada de impulso, que a Faixa Proporcional.

Faixa Proporcional a percentagem da escala em que a varivel deve percorrer para levar o elemento final de controle de uma posio externa s outras.

Em um controlador proporcional quando a VP for igual a SP a sada ser sempre 50%.

Controlador pneumtico 9 psi. ( 3 a 15 psi

Controlador eletrnico 12 mA ( 4 a 20 mA

Em um controlador proporcional a correo proporcional a intensidade do erro.

GANHO O ganho em um controlador o inverso da f.p.

Ex.: f.p. = 100

FP = 50

FP = 200

Em um controlador proporcional a correo conseguida pela seguinte frmula:

E x G = C

Exemplo grfica da f.p.

obs. : # psi

f.p. = 100 %

G = 1

Exemplo de clculo para sinal de sada do controlador proporcional:

AO DIRETA

VP = 40 %

E x G = C

Set = 50 %

E = s.p.-VP = 10

FP = 50 %

G = 2

S = ?

E x G = C 10 x 2 = 20

logo: a faixa de sada de 3# a 15#, ento a faixa de utilizao 12 #.

Teremos: 20% x 22# C = 2,4 #

Logo set em 50% a sada 9# , logo a nova sada ser:

S = 9 - 2,4 = 6,6 #

AO INVERSA

VP = 50 %

Set = 30%

FP = 120%

S = ?

E x G = C

20% x

a nova sada ser: 9 # - 2 # = 7 #

Os controladores tm duas aes; a ao direta e ao inversa que ser exemplificado no quadro abaixo,

AD

AR

VPSETSADAVPSETSADA

((((((

((((((

III. CONTROLADOR PROPORCIONAL + INTEGRAL(P + I)

Este tipo de controlador difere do proporcional apenas em que tm, em oposio ao fole proporcional, um outro fole que provido de uma restrio de ajuste.

Esta restrio chamada de "vlvula reset", que tem a finalidade de retardar a ao do segundo fole, portanto a ao reset pode ser chamada de realimentao positiva.

Reset ou integral o deslocamento da faixa proporcional de um lado ao outro do ndice, a fim de manter a V.P. no ponto de controle.

Na ao integral temos: RPM e T.R

RPM o nmero de vezes em 1 minuto em que a ao proporcional repetida pela ao integral num controle P + I.

Tempo de Reset o tempo necessrio para que a ao integral do controlador P + I repetida a ao proporcional.

RPM - Repeties

MRP Tempo

Exemplo:5 RPM = 1/5

0,2 MRP = 1/0,2

Clculo

VP = 50%

SP = 50%

P + I

FP = 50%

Reset = 2 RPM

Sada = 6 #

tempo = 10 s

Proporcional:

E x G = C

42 X 2 = C

C = 2,4 #

S + C + I = 6 + 2,4 + I

6 + 2,4 + 0,8 = 9,2 #

I = RPM + C + Tmin

I = 2 + 2,4 X 1/6 I = 0,8 #A nova sada ser 9,2 #

VP = 40%

SP = 40%

P + I

FP = 50%

Reset = 2 RPM

Sada = 6 #

tempo = 15 s

P

E x G = C

1,2 x 2 = C

C = 2,4 #

I = RPM x P x t min

I = 2x2,4 x 1,4

I = 4,8 = I 42#

P+ I

2,4 + 1,2 = 3,6 #

Logo a N.S. ser 6 + 3,6 = 9,6 #

CONFORMAO DO PROBLEMA ANTERlOR: A =VP B =SET C = I

ELEMENTOS FINAIS DE CONTROLE

Vlvula de Controle

A vlvula de controle um elemento final de controle que atua como um orifcio de restrio varivel numa tubulao, regulando a quantidade de vazo da varivel a ser controlada.

A vlvula de controle se compe em trs partes:

l. - Atuador - que fornece a fora necessria para o funcionamento da vlvula;

2. - Castelo - que liga o atuador ao corpo e serve como guia da haste;

3. - Corpo - parte que fica em contato com o processo.

A vlvula de controle pode ser ar para abrir ou ar para fechar.

Os componentes do atuador pneumtico so: motor, garfo, mola, haste do atuador.

A mola deve ser calculada, pois ela ter contra a sua fora de atuao no s a presso do diafragma, mas tambm a compresso do fluido e a frico entre gaxeta e haste.

Considerando somente a fora exercida pela presso do ar no diafragma (desprezando foras de atrito e contrapresso), cuja rea seja de 500 cm2 para um curso de haste de 4 cm (ver figura).

Quando o obturador esta na extremidade superior, com 3 psi (= 0,210 Kg/cm2) de presso, a fora da mola, para se opor a esta presso de ar, calculada pela formula.

Fl = Pl x rea = 0,210 Kgf/cm2 x 500cm2 = l05 Kgf

Com o obturador apoiado na sede, sendo o sinal de entrada 15 psi (=1,05 kgf/cm2), a presso da mola e calculada pela formula.

S2 = P x rea

S2 = 1,05 x 500 ... S = 525 Kgf

Clculo da constante.

525 - 105 = 420 = 105 kgf

4 4

Portanto, para cada cm do percurso do obturador, haver um aumento de 105 Kgf.

As vlvulas mais encontradas so.

Linear

A vazo na vlvula linear e diretamente proporcional abertura da vlvula.

Exemplo: com 10% de abertura de vlvula tm-se 10% de vazo e assim sucessivamente.

Igual percentual

Esta vlvula no tem relao linear entre a abertura da vlvula e a vazo, esta caracterstica produzida pelos seus obturadores.

Exemplo: tem-se uma vlvula de controle com uma vazo de 4m3/h e uma abertura de 20%. Se a vlvula for aberta mais 10 %, haver um aumento da vazo, ou seja, mais 2m3/h (50% de 4 m3/h). A vazo ser agora de 6 m3/h.

Se a vazo for de 20 m3/h, com uma abertura de vlvula de 60% e esta mesma vlvula abrir mais l0%, a vazo aumentar 10 m3/h, passando para um total de 30 m3/h.

Portanto, conclui-se que a vlvula deixa passar a mesma percentagem de vazo para uma mesma percentagem de abertura.

C.V. Coeficiente de Vazo

o numero em litros de gua que passa por uma vlvula aberta durante l minuto, gerando uma perda de carga de 4,9 g/cm2Os acessrios de uma vlvula de controle so: gaxeta premestopa posicionador.

l. - O emprego da gaxeta adequado e muito importante para uma V.C. especialmente quando se trata de fluidos corrosivos.

2. -A premestopa tem a funo de evitar a transmisso de calor ou acmulo de gelo na haste ou na gaxeta.

CALIBRAO

Aps a montagem da vlvula de controle, executa-se sua calibrao para que a mesma, ao ser instalada no processo, controle corretamente determinado varivel do processo.

(Execuo: l) Prepare a vlvula para calibrao.

a Fixe a vlvula em um suporte adequado.

b Faa a conexo da vlvula reguladora de ar a uma coluna de mercrio ou manmetro de teste e vlvula de controle.

Obs: Se o atuador for de ao direta, a conexo de ar ser feita na cmara superior do atuador; se de ao reversa, a conexo ser feita na cmara inferior.

2() Calibre o atuador

a Abra, lentamente, a vlvula reguladora de ar e observe quando a haste do diafragma inicia o movimento.

b Veja na coluna de mercrio ou manmetro de teste com que valor, em PSI, a haste do diafragma comeou a mover-se.

Obs: Caso o movimento da haste for maior ou menor que 3 PSI, regule a tenso da mola para que o incio do movimento se d com 3 PSI.

Componentes da vlvula

SIMBOLOGIA

Simbologia o conjunto de smbolos usados para representar instrumentos, indicando a sua funo.

Existem dois tipos de simbologia empregados em instrumentao: um mais simples. usado em conjunto com os processos; outro, usado exclusivamente para diagramar cadeias de controle exclusivas de instrumentao.

SIMBOLOS BSICOS EM INTERLIGAO COM PROCESSO

Nesta simbologia usado um crculo para representar o instrumento e letras para identific-lo, bem como a sua funo.

A primeira letra indica a varivel medida ou controlada; a segunda indica a funo principal, e a terceira uma funo anexa ou secundria.

Exemplo:

FRCVARIVEL MEDIDA OU CONTROLADA

FUNO PRINCIPAL E ANEXA

DdensidadeAAlarme

EespessuraBcaixa de compensao

FvazoCcontrolador

Gteor de impurezaDanalisador

KproporoEelemento primrio

LnvelFtimer

MumidadeGvisor de vidro

NcondutividadeHmanual

OposioIindicador

PpressoJamplificador

RphKatuador

SvelocidadeLcomputador

TtemperaturaMtransdutor

UtorqueNseleo de sinal

VviscosidadePposicionador

WpesoRregistrador

Ycomposio qumicaSVvlvula de segurana

Zgrandezas eltricasTtransmissor

Urel

CVvlvula controladora

Vvlvula

Xbomba

Ycompressor

Zfonte

Ssinalizao

Opote de selagem

Representao Convencional DAS TUBULAES

As tubulaes de instrumentos de processo so representadas, convencionalmente, por:

- presso diferencial, linhas de fios de ligao e de atuao hidrulica.

- linhas de ar para instrumentos.

- fios eltricos para instrumentos.

- tubo capilar para instrumentos.

SMBOLOS BSICOS DE INSTRUMENTOS QUANTO MONTAGEM

Smbolos bsicos para instrumentos com servios e funo simples.

Smbolos bsicos para instrumentos combinados ou dispositivos com duas funes ou servios.

Smbolos bsicos para transmissores.

Smbolo bsico para instrumentos localizados atrs do painel.

SMBOLOS DE VLVULAS

Smbolo bsico para vlvula de diafragma.

Smbolo bsico para vlvula operada eletricamente (solenide ou motor)

Smbolo bsico para vlvula operada por mbolo (hidrulica ou pneumtica)

Corpo de trs vias para qualquer vlvula.

Smbolo bsico para vlvula de segurana.

Smbolo. bsico para vlvula reguladora de presso (auto-reguladora).

Smbolo bsico para vlvula de controle operada manualmente.

Smbolo bsico mostrando transmisso pneumtica do instrumento (a transmisso eltrica a mesma exceto o tipo de conexo)

Registrador controlador de temperatura montado no painel, agindo como controlador do ponto de controle do indicador controlador de fluxo montado no local (fig. l).

Registrador controlador de fluxo com registro de nvel no mesmo instrumento montado no painel. Transmisses individuais no local (fig. 2).

Registrador controlador de presso com registro de fluxo no painel. Transmisso individual no local (fig. 3).

Registrador controlador de presso no local, agindo como controlador dos pontos de controle de dois registradores controladores de fluxo montados no local (fig. 4).

SIMBOLOGIA PARA DIAGRAMA DE Controle

Smbolo de invlucros

Medio ou indicao (fig., 5).

Processamento automtico de sinal (fig. 6).

Controle manual (fig. 7).

Elemento final de controle (fig. 8).

MEDIO - INDICAO

VariveisFuno

AanliseRregistrador

CcondutividadeIindicador

DdensidadeTtransmissor

FvazoRTtransmissor registrador

LnvelITtransmissor indicador

Mumidade

Ppresso

Svelocidade

Ttemperatura

Uviscosidade

Wpeso

Zposio

Registrador de Vazo

Transmissor Registrador de Vazo

A primeira letra indica a varivel, a segunda e a terceira indicam funo, como no exemplo ao lado.

registrador de Vazo Transmissor Registrador de Vazo

TABELA DE SMBOLOS DE PROCESSAMENTO

Exemplo: = Gerador de sinal analgico

DIAGRAMA DE UM CONTROLADOR

Um controlador que recebe um sinal de apenas uma varivel e controla uma ou mais variveis manipuladas. No esquema ao lado, aparece um sinal de erro (A), que a diferena entre o set-point e a varivel do processo. Este erro aplicado a um controlador proporcional mais integral, cuja sada aplicada ao elemento final de controle at que no haja mais diferena entre o set-point e a varivel do processo.

FLUXOGRAMA DO PROCESSO

Fluxogramas so as representaes simblicas do processo para fins de localizao, identificao e anlise do funcionamento de seus componentes.

Os fluxogramas so desenhos esquemticos sem escala que mostram toda a rede de tubulaes e os diversos vasos, bombas, instrumentos e todo equipamento pertencente ao processo (fig.

Nos fluxogramas de processo deve estar contido o seguinte:

- As tubulaes principais com indicao do fluido contido e do sentido do fluxo.

- As principais vlvulas de bloqueio, regulagem, controle, segurana, alvio etc.

- Todos os vasos (tanques, torres, tambores, reatores etc.) com indicao das caractersticas bsicas, como tipo, dimenses principais, temperatura e presso de trabalho, numero de bandejas etc.

- Todos os equipamentos importantes (bombas, compressores, ejetores, filtros, trocadores de calor etc.) com indicao das caractersticas. bsicas, como vazo, temperatura, presso, carga trmica etc.

- Todos os instrumentos principais devero estar indicados por sua simbologia e nomenclatura.

Para todos os tipos usuais de vasos, equipamentos, vlvulas, instrumentos etc., existem convenes de desenho, geralmente de acordo com as convenes da Sociedade de Instrumentos da Amrica - ISA.

APLICAO DOS CONTROLADORES

Tm-se vrias maneiras de aplicao dos controladores automticos nos processos industriais dependendo da finalidade. Dependendo, pois das suas aplicaes, necessrio, adotar tipos diferentes de reguladores com seus mecanismos prprios.

Citamos abaixo, algumas maneiras dessas aplicaes:

l) Controle de ao nicaEsse o sistema de regulao mais comum, que constitudo de uma tomada de impulso, um regulador comum e uma vlvula.

2) Controle de ao dupla ou split-rangeEsse um tipo de controle onde um regulador comum aciona duas ou mais vlvulas por meio de sequenciamento" de ao das vlvulas ou de comando simultneo delas. .

Tomando como exemplo uma regulao de presso de um reservatrio (figura abaixo), supe-se que o controlador aumenta seu sinal de sada para um aumento de presso no reservatrio, o que se deseja manter constante. Supe-se que a vlvula de alimentao de nitrognio do tipo ar para fechar e a de escape, do tipo ar para abrir.

N2

3 a 9 psi 9 a 15 psi Para queima

falha abre falha fecha no Flare

Sada

Entrada

Por meio dos posicionadores, consegue-se limitar as faixas de trabalho dessas vlvulas de 3 a 9 psi e de 9 a 15psi, respectivamente (ver figura).

Aberta

Abertura de

vlvula

Fechada

3 psi 9 psi 15 psi

Presso de sada do sinal do controlador

3) - Controle em cascata

Emprega-se esse tipo de controle para um processo onde a varivel controlada afetada por vrias outras variveis externas que variam rapidamente, mas o efeito dessas variveis aparece com muito atraso na varivel controlada.

O sistema constitudo de uma tomada de impulso da varivel controlada (principal), um regulador comum (principal), uma tomada de impulso da varivel secundria, um regulador secundrio com um mecanismo especial e uma vlvula de regulao montada na varivel secundria.

Tomando como exemplo um forno de aquecimento de um fluido (fig.), a variao de presso do leo combustvel naturalmente influi na temperatura desejada, mas com muito atraso. A variao de presso do leo pode ser muito rpida e irregular.

Supe-se que o sistema seja constitudo somente de um regulador de temperatura e de uma vlvula montada na linha de leo.

Supondo-se um aumento de presso do leo, o regulador sentir o aumento de temperatura depois de um certo tempo. Mas, quando o regulador emite um sinal para a vlvula de maneira que a mesma feche, diminuindo o aquecimento, a presso do leo j pode estar sofrendo uma outra situao a menos da presso normal. Como conseqncia ocorrer uma grande variao da temperatura.

Para eliminar esse inconveniente ser necessrio montar um outro regulador que toma o impulso de vazo na linha de leo. O set-point desse regulador colocado automaticamente pelo sinal da sada do regulador principal.

A funo do regulador secundrio emitir o sinal corrigido para a vlvula, tomando em considerao a variao de fluxo do leo para o forno de aquecimento.

4) - Controle de razoUtiliza-se esse tipo de controle em um processo onde se quer manter uma razo fixa entre as vazes de dois fluxos.

Como se v tem-se duas tomadas de impulso: uma na vazo da varivel primria (controlada manualmente) e outra da varivel secundria. A funo do regulador manter automaticamente uma razo fixa entre as duas vazes, variando a vazo da varivel secundria, gua nesse caso, por meio de uma vlvula de regulao acompanhando a variao da varivel primria. Naturalmente, o regulador possui um mecanismo especial para essa finalidade.

HCl Gasoso

( 1 )

{

Qual ser a nova sada quando a VP for 60 % ?

{

Qual ser a nova sada quando a VP for 50 % ?

Vazo

Registrador

Controlador

FR

FRT

P1 = P2

EMBED Equation.3

seco 1

seco 2

Fluxo entrando

A1v1 = A2v2

EMBED Equation.2

ALIMENTAO

ESCAPE

FRC

gua

( 2 )

CIDO CLORDRICO

Absorbedor

Reservatrio de

lcool

PIC

E = Vl . (

1,9999

1,99

Emissor

Receptor

Eletrodo

W( = EMBED Equation.3

Olho humano

Filamento de tungstnio

_986493395.unknown

_1032514640.unknown

_1032515485.unknown

_1061647046.unknown

_1062505570.unknown

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_982090252.bin

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