INSTRUMENTAÇÃO EM PROCESSOS INDUSTRIAIS
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- Lúcia Delgado Belmonte
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1 INSTRUMENTAÇÃO EM PROCESSOS INDUSTRIAIS 1. Visão geral de instrumentação industrial 2. Transmissores e Transdutores 3. Instalações elétricas e de instrumentação em áreas classificadas 4. Válvulas de controle (funções, componentes, tipos e aplicações) 12/3/2012 2
2 INSTRUMENTAÇÃO EM PROCESSOS INDUSTRIAIS Visão geral de instrumentação industrial Patrícia Lins de Paula 12/3/2012 3
3 Revistas Automática Control Engineering Control Engineering Practice IEEE Transactions on Automatic Control Intech (Brasil) Mecatrônica Atual OCLC Systems & Services 12/3/2012 4
4 Sites Sociedade Brasileira de Automática - Sociedades Técnicas do IEEE - ndex.html IEEE Industry Applications Society IEEE Robotics and Automation Society /3/2012 5
5 Pendências da aula anterior: Mostrar nova relação de bibliografia recomendada. Mostrar fotos de campo. Mostrar e explicar diagrama de malhas. Mostrar e explicar fluxograma. 12/3/2012 6
6 LITERATURA PRINCIPAL BIBLIOGRAFIA 1. BEGA, Egídio Alberto. Instrumentação Industrial. Ed. Interciência. Rio de Janeiro, 2003, IBP. 2. GROOVER, Mikell P. Automação Industrial e Sistemas de Manufatura. Ed. Pearson. 3ª ed. 3. MORAES, Cícero Couto et al. Engenharia de Automação Industrial. Ed. LTC, 2ª ed. 12/3/2012 7
7 BIBLIOGRAFIA LITERATURA COMPLEMENTAR 1. ROSÁRIO, João Maurício. Princípios de Mecatrônica. Ed. Prentice Hall. 2. PIRES. Automação Industrial. Ed. ETEP. 4ª ed. 12/3/2012 8
8 TUBOVIAS
9 TUBOVIAS
10 TUBOVIAS
11 TUBOVIAS
12 TUBOVIAS
13 TUBOVIAS
14 FOTOS DE CAMPO
15 FOTOS DE CAMPO
16 INSTRUMENTO DE CAMPO FCS (FIELD CONTROL STATION) DO SDCD ARMÁRIO DE REARRANJO JUNCTION BOX (CAIXA DE JUNÇÃO)
17 LY=Conversor De Nível ZSH=Chave de Posição alto ZSL=Chave de Posição baixo LT=Transmissor De Nível LIC=Controlador Indicador de Nível LSH=Chave Nível Alto HS=Chave de Comando manual FA=Alarme de Vazão
18 ZAH=Alarme de Posição alto ZSH=Chave de Posição alto UZ=Atuador Multivariável AI=Indicador de Análise AAH=Alarme alto Da Análise AAL=Alarme baixo Da Análise AT=Transmissor Da Análise TE=Sensor de Temperatura TI=Indicador de Temperatura TAH=Alarme Alto de Temperatura TRECHO DO FLUXOGRAMA DE UMA CALDEIRA DE VAPOR TEMPERATURA = 400 C (A ÁGUA EVAPORA A 100 C) PRESSÃO=42 kgf/cm² (UM MERGULHADOR NO MAR A 10 m PROFUNDIDADE ESTÁ A APROXIMADAMENTE 1,02 kgf/cm²)
19 INSTRUMENTAÇÃO EM PROCESSOS INDUSTRIAIS Transmissores e Transdutores Patrícia Lins de Paula 12/3/
20 Sumário Normas ANSI/ISA Terminologia Instrumentos Casa de analisadores (CEMS) 12/3/
21 Normas ANSI/ISA ISA 5.1 Instrumentation Symbols and Identification ISA Binary Logic Diagrams for Process Operations ISA 5.3 Graphic Symbols for Distributed Control/Shared Display Instrumentation, Logic and Computer Systems ISA 5.4 Instrument Loop Diagrams 12/3/
22 Normas ANSI/ISA ISA 5.5 Graphic Symbols for Process Displays ISA 5.6 Functional Requirements Documentation for Control Software Applications ISA 12.1 Definitions and Information Pertaining to Electrical Equipments in Harzadous (Classified) Locations 12/3/
23 Normas ANSI/ISA ISA 99 Security for Industrial Automation and Control Systems Part 1: Terminology, Concepts and Models ISA TR 99 Technical Report - Security for Industrial Automation and Control Systems 12/3/
24 ANSI/ISA /3/
25 ANSI/ISA /3/
26 ANSI/ISA /3/
27 ANSI/ISA /3/
28 Sinais utilizados nos fluxogramas 12/3/
29 Símbolos de instrumentos 12/3/
30 Identificação funcional de instrumentos 12/3/
31 Identificação funcional de instrumentos 12/3/
32 Terminologia Range ou faixa de medida conjunto de valores compreendido entre o maior e menor valor capaz de ser medido pelo instrumento. Ex.: 20 a 160 C. Span ou alcance diferença algébrica entre o maior e menor valor capaz de ser medido pelo instrumento. Ex.: 140 C. 12/3/
33 Terminologia Offset ou erro diferença entre o valor medido pelo instrumento e o valor real da grandeza. Ex.: +5% ou -5%. Erro estático processo em regime permanente. Erro dinâmico processo durante transitórios (atraso na transferência de energia do meio para o instrumento). 12/3/
34 Terminologia Setpoint ou ponto de ajuste valor de referência. Exatidão capacidade do instrumento apresentar resultados próximos ao valor verdadeiro. Ex.: +5% ou -5%. Percentual do valor lido; Percentual do fundo de escala; Percentual do span. 12/3/
35 Terminologia 12/3/
36 Terminologia Rangeabilidade razão entre o valor máximo e mínimo apresentado pelo instrumento. Ex.: 10:1 (25 C a 250 C). Sensibilidade mínima variação da variável provocando alteração no valor apresentado pelo instrumento. Ex.: 0,05% 12/3/
37 Transmissão de sinais Sinal pneumático 3 a 15 psi (lbf/in²) ou 0,2 a 1,0 kgf/cm² Sinal elétrico 4 a 20 ma ou 10 a 50 ma ou 1 a 5 V 12/3/
38 Protocolo HART HART Highway Address Remote Transducer Sistema mestre-escravo que combina padrão de 4 a 20 ma com comunicação digital utilizando modulação FSK (Frequency Shift Keying) a uma taxa de transmissão de 1,2 kbps. 12/3/
39 Fieldbus Rede que interliga os instrumentos de campo com o sistema de controle: CLP Analisadores Transmissores Válvulas Controladores. Rede de comunicação digital que veio substituir o sinal analógico 4 20 ma; Imune a interferências eletromagnéticas; Interoperabilidade e controle distribuído; 12/3/
40 Fieldbus Rede digital, bidirecional, multiponto, serial; Baseia-se no modelo OSI (camadas: 1-Física, 2- Enlace, 7-Aplicação); Requer menos infraestrutura física (par trançado para toda a rede). 12/3/
41 Fieldbus 12/3/
42 Profibus Process Fieldbus; Profibus-DP; Transferência rápida de dados entre PCs CLPs, entre válvulas, etc. Tx de transmissão = 9,6 Kbps (1,2 km); 12 Mbps (0,1 km). 12/3/
43 Profibus Process Fieldbus; Profibus-PA; Substituto direto da tecnologia 4 20 ma; Conecta instrumentos burros numa rede de campo com o sistema de automação e controle. Tx de transmissão 31,25 kbps. Profibus-FMS. Comunicação entre CLPs. 12/3/
44 PROJETO - Diagramas típicos de instrumentação Caixas de Junção Instalações elétricas para instrumentação Rede de instrumentos de campo 12/3/
45 Aplicações de instrumentação e controle na indústria 12/3/
46 Aplicações de instrumentação e controle na indústria Estabilização e controle de processos; Otimização de processos; Melhoria da qualidade dos produtos; Segurança de interventores nas instalações; Proteção ao meio ambiente; Histórico e rastreamento de eventos; Automação integrada da produção. 12/3/
47 Sistema de controle malha fechada com feedback 12/3/
48 Desempenho do sistema de controle 12/3/
49 Sistema de medição 12/3/
50 Sistema de medição 12/3/
51 Elementos de uma malha de controle Variável controlada; Ex.: Temperatura da água Meio controlado; Ex.: Água na saída do processo Variável manipulada; Ex.: Vazão do vapor Agente de controle. Ex.: Vapor 12/3/
52 Dispositivos de campo Elementos primários; Detectam alterações no processo Transmissor; Mede a variável e transmite um sinal a um receptor Elemento final de controle; Atua e modifica o valor da variável manipulada na malha de controle 12/3/
53 Instrumentos Transdutor converte um sinal genérico (pressão, massa, vazão, temperatura, nível, deslocamento) em um sinal elétrico ou outra que possa ser processada. Transmissor acoplado a sensores de campo (lêem a variável medida), possuem um transdutor para conversão do sinal e transmitem o resultado para uma malha de controle. 12/3/
54 Instrumentos Indicador fornece uma indicação visual das variáveis do processo (analógico ou digital). Registrador registra os valores de uma variável através de um traço contínuo, pontos no gráfico, bargraph, etc. Conversor recebe uma informação como sinal elétrico ou pneumático, altera sua forma e emite como sinal de saída. 12/3/
55 Instrumentos Controlador instrumento provido de uma saída de sinal para o processo, com o objetivo de manter o valor da variável do mesmo o mais próximo possível do set point. Analógico; Digital; Single loop; Multi loop. 12/3/
56 Funções dos instrumentos 12/3/
57 Funções dos instrumentos 12/3/
58 Funções dos instrumentos 12/3/
59 Atuadores elétricos - motorizados 12/3/
60 Atuadores pneumáticos 12/3/
61 O que são Sistemas de Análise CEMS??? CEMS Continuous Emission Monitoring System São sistemas utilizados para analisar amostras de gases, quantitativamente ou qualitativamente cada componente, em condição contínua de emissão.
62 Classificação dos Sistemas de Análise Classificação de acordo com a aplicação: Processo / Campo Processo: Instalação estacionária e medição continua ou semi-contínua Campo: Visam atender a necessidade da portabilidade (incluindo os transportáveis ou móveis) Analisadores Ambientais Visam atender as necessidades de monitoramento ambiental (imissões) Analisadores de Segurança Visam atender as necessidade de monitoração de vazamentos de gases inflamáveis ou tóxicos no ambiente industrial. Laboratoriais Hospitalares Classificação por amostra: Gás Liquido Sólido... Classificação por componente: Oxigênio Carbono Nitrogênio ph... Classificação por princípio: Infravermelho Óxido de Zircônia Ultravioleta Paramagnético...
63 Qual composição de um Sistema de Análise? SONDA DE AMOSTRA Aplicada para amostragem de gases ou líquidos em processos com a presença de componentes corrosivos, elevadas temperaturas, umidade e alta concentração de partículas sólidas. É, geralmente, o primeiro elemento de filtragem de um sistema de amostragem, trabalhando conectada à tubulação de transporte de amostra.
64 Qual composição de um Sistema de Análise? LINHA DE TRANSPORTE DE AMOSTRA Utilizado para a condução da amostra de gás da sonda até o sistema de amostragem (condicionamento), mantendo o grau de calor acima da temperatura de condensação (ponto de orvalho) da amostra, de modo a não permitir condensação da umidade presente.
65 Qual composição de um Sistema de Análise? SISTEMA DE CONDICIONAMENTO DE AMOSTRA Condiciona a amostra nos termos de temperatura, pressão, vazão, umidade e gases ácidos. Além disso, permite a operação do sistema de análise de forma automática ou manual, provendo válvulas para calibração / validação, sistema de refrigeração, bomba de vácuo, estação de tratamento de ar e etc.
66 Por que usar Sistemas de Condicionamento de amostras? O gás na saída dos Chaminés é geralmente Porém os analisadores precisam receber o gás: Limpo, seco e frio Portanto é indispensável a utilização de um sistema de TRATAMENTO desse gás, antes que entre no analisador.
67 Visão Geral do Sistema de Análise
68 Tipos CEMS SICK
69 ANALISADORES
70 Comprimento de Onda dos Analisadores Violet Red Raio Gamma Raio X Ultraviol eta Faixa Visível Infraverme lho µ Micro Onda IR Próximo Infravermelho IR Longo 0.75µ 1.5µ 4.0µ 1000µ Analisador IR 3µ 25µ CO, CO2, CH4, SO2, NOx
71 Por dentro de um analisador...
72 Princípio de um Analisador Infravermelho
73 FOTOS
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