MANUAL DE OPERAÇÃO E TREINAMENTO VASO SEPARADOR DE TESTE

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1 MANUAL DE OPERAÇÃO E TREINAMENTO VASO SEPARADOR DE TESTE

2 2007, IESA MANUAL DE OPERAÇÃO E TREINAMENTO VASO SEPARADOR DE TESTE Giovani Pasetti pasetti@gmail.com Projetos Equip. e Mont. S/A Rod. Manoel de Abreu, Km 4, Araraquara-SP Brasil

3 APRESENTAÇÃO Visando atender as exigências da Agência Nacional de Petróleo (ANP), que impôs maior rigor nas medições de produção de poços de petróleo, a Petrobrás-BA adquiriu da IESA, um moderno Sistema Separador de Teste que viabiliza a separação e medição dos fluidos (óleo e gás) produzidos em poços de petróleo conforme as novas normas da ANP. O equipamento permite que sejam feitas medições individualizadas dos fluidos produzidos para catalogar seu fluxo de produção, possibilitando inclusive a avaliação do potencial de poços pioneiros (reservatórios recém descobertos) para a declaração de comercialização de um campo. Embora o princípio de funcionamento seja semelhante a muitos outros sistemas de separação, este equipamento possui dispositivos internos mais eficazes na separação, além de possuir uma elevada capacidade de medição de vazão à altas pressões. Desta forma, é possível atender poços dos mais variados tipos e nas mais diversas localidades. As unidades de separação móveis existentes possuem uma instrumentação de medição predominantemente mecânica. Diferentemente, este novo sistema possui uma instrumentação totalmente eletrônica, dotada de um computador de vazão que calcula e compensa as vazões instantaneamente. Todas as leituras das variáveis, registros e relatórios de medição são efetuados automaticamente, não existindo mais a necessidade de leituras manuais e cálculos em planilhas. Em virtude disso, este manual tem por objetivo treinar as pessoas envolvidas, para torná-las aptas a operarem satisfatoriamente o equipamento de separação, bem como todos os instrumentos que dele fazem parte. Além de uma descrição do processo de separação, são abordados detalhes de diversos tipos de instrumentos existentes no mercado, sempre focando a instrumentação que fora adotada para o sistema separador. São discutidos, os conceitos das variáveis medidas no processo e mediante a isto, esclarece como opera cada um dos dispositivos de medição, controle e segurança do vaso separador. É apresentada também uma explanação sobre Áreas Classificadas e Teoria de Controle, cujos conceitos e práticas são aplicadas ao sistema separador.

4 SUMÁRIO APRESENTAÇÃO... 3 SUMÁRIO... 4 LISTA DE FIGURAS... 9 LISTA DE TABELAS SISTEMA SEPARADOR COMPONENTES DO SISTEMA SEPARADOR DE TESTE DESCRIÇÃO DO PROCESSO INTRODUÇÃO PROCESSO DE SEPARAÇÃO INSTRUMENTAÇÃO INTRODUÇÃO CARACTERÍSTICAS GERAIS DOS INSTRUMENTOS Classificação Definições IDENTIFICAÇÃO E SÍMBOLOS DE INSTRUMENTOS INSTRUMENTAÇÃO DO VASO SEPARADOR TRANSMISSORES INTRODUÇÃO ALIMENTAÇÃO E SINAL PROTEÇÃO INDICAÇÃO LOCAL MONTAGEM SINAIS DE SAÍDA COMPUTADOR DE VAZÃO INTRODUÇÃO STARDOM... 30

5 SUMÁRIO 6. PAINÉIS INTRODUÇÃO PAINEL DE CONTROLE PAINEL DE ALIMENTAÇÃO E PAINEL DAS BATERIAS CAIXAS DE JUNÇÃO MEDIDORES DE TEMPERATURA INTRODUÇÃO CONCEITO DE TEMPERATURA ESCALAS DE TEMPERATURA Escala Celsius Escala Fahreinheit Escala Kelvin Escala Rankine MEDIDORES DE TEMPERATURA TERMÔMETRO DE RESISTÊNCIA ELÉTRICA Poço Termométrico TRANSMISSOR DE TEMPERATURA MEDIDORES DE NÍVEL INTRODUÇÃO CLASSIFICAÇÃO DOS MEDIDORES DE NÍVEL VISORES DE NÍVEL TRANSMISSOR DE NÍVEL RADAR POR ONDA GUIADA MEDIDORES DE PRESSÃO INTRODUÇÃO Pressão Estática Pressão Dinâmica Pressão Total TIPOS DE PRESSÃO Pressão atmosférica Pressão absoluta Pressão manométrica (gage) Pressão diferencial UNIDADES DE PRESSÃO ELEMENTO TIPO ELÁSTICO (MANÔMETRO) Manômetro com Tubo de Bourdon

6 SUMÁRIO 5 - TIPOS DE SENSORES ELETRÔNICOS DE PRESSÃO Sensor Extensométrico (Strain Gage) Sensor Piezoelétrico Sensor Capacitivo (Célula Capacitiva) Sensor por Silício Ressonante TRANSMISSOR DE PRESSÃO (SILÍCIO RESSONANTE) Construção e Funcionamento do Sensor MEDIDORES DE VAZÃO INTRODUÇÃO DEFINIÇÃO Vazão Volumétrica Vazão Mássica Vazão Gravitacional CONCEITOS FÍSICOS BÁSICOS Calor Específico Viscosidade Tipos de Escoamento Número de Reynolds TIPOS E CARACTERÍSTICAS DOS MEDIDORES PLACA DE ORIFÍCIO Princípio de Operação e Equações Cálculo da Placa de Orifício Medição Sem o Computador de Vazão Tipo de Orifício Tomadas Válvula Porta Placas Trecho Reto Condicionador de Fluxo TRANSMISSOR DE VAZÃO (PRESSÃO DIFERENCIAL) TRANSMISSOR DE VAZÃO (MEDIDOR CORIOLIS) A Força de Coriolis Aplicação do Efeito de Coriolis aos Medidores de Vazão VÁLVULAS DE CONTROLE INTRODUÇÃO COMPONENTES

7 SUMÁRIO Atuador Corpo e Internos Castelo e Engaxetamento CARACTERÍSTICA DA VÁLVULA POSICIONADORES VÁLVULAS REGULADORAS DE PRESSÃO VÁLVULAS DE CONTROLE DO VASO SEPARADOR VÁLVULAS DE SEGURANÇA INTRODUÇÃO OBJETIVO PRINCÍPIO DE OPERAÇÃO VÁLVULAS DE SEGURANÇA DO VASO SEPARADOR ÁREA CLASSIFICADA INTRODUÇÃO QUADRADO DO FOGO CLASSIFICAÇÃO DE ÁREA Zona Grupo Normas IEC, NEC e ATEX CLASSIFICAÇÃO DE TEMPERATURA TIPOS DE PROTEÇÃO CONTRA EXPLOSÃO Prova de Explosão (Ex-d) Segurança Intrínseca (Ex-i) Segurança Aumentada (Ex-e) Pressurização ou Purga (Ex-p) PROTEÇÃO EM FUNÇÃO DA CLASSIFICAÇÃO DE ÁREA Equipamentos elétricos permissíveis em ZONA Equipamentos elétricos permissíveis em ZONA Equipamentos elétricos permissíveis em ZONA PROTEÇÃO PROVIDA PELO INVÓLUCRO INSTALAÇÕES DO VASO SEPARADOR TEORIA DE CONTROLE INTRODUÇÃO DEFINIÇÕES CONCEITOS

8 SUMÁRIO Objetivo do Controle de Processos Princípio de Operação de um Sistema de Controle Controle em Malha Aberta e Malha Fechada Diagrama de Blocos AÇÕES DE CONTROLE Controle Liga-Desliga (On-Off) Controle Proporcional (P) Controle Proporcional Integral (PI) Controle Proporcional Derivativo (PD) Controle Proporcional Integral Derivativo (PID) CONTROLE DAS VARIÁVEIS Vazão Pressão Nível Temperatura Sugestões Práticas SINTONIA DE CONTROLADORES PID Método da Sensibilidade Limite REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

9 LISTA DE FIGURAS Figura 1.1 Componentes do Sistema Separador de Teste (Lateral Esquerda) Figura Componentes do Sistema Separador de Teste (Lateral Direita) Figura Sistema Separador de Teste Figura 2.2 Esquema do processo de separação gás-líquido Figura 2.3 Separador ciclone Figura 2.4 Eliminador de névoa Vane Figura 2.5 Estrutura do quebra-espuma Figura 2.6 Internos do vaso separador Figura 3.1 Diagrama de instrumentação Figura 5.1 Estação de controle autônoma Figura 6.1 Conjunto interligando dos painéis de controle, alimentação e bateria Figura 6.2 Painel de controle com detalhe da IHM Figura 6.3 Parte interna do painel de controle Figura 6.4 Parte interna do painel de alimentação e painel das baterias Figura 6.5 Caixas de junção Figura 7.1 Temperatura x Resistência de um Pt Figura 7.2 Transmissor de temperatura acoplado ao poço termométrico Figura 7.3 Conexão a 3 fios entre o Pt-100 e o Transmissor Figura Visor de nível Figura 8.2 Transmissor de nível radar Figura 9.1 Relação dos tipos de pressão Figura 9.2 Construção básica do manômetro de Bourdon tipo C Figura 9.3 Manômetro da estação de redução Figura 9.4 Transmissor de pressão flangeado Figura 9.5 Sensor por silício ressonante Figura 9.6 Princípio de funcionamento do sensor por silício ressonante Figura 10.1 Vazão com regime laminar Figura 10.2 Vazão com regime turbulento Figura 10.3 Esquema de uma placa de orifício Figura Porta placas e placa de orifício... 67

10 LISTA DE FIGURAS Figura 10.5 Trecho reto Figura 10.6 Transmissor de vazão e pressão Figura 10.7 Ilustração do efeito Coriolis Figura 10.8 Ação do efeito de Coriolis nos tubos do medidor Figura 10.9 Medidor de vazão mássica com tubos em forma de U Figura Medidor mássico e transmissor de vazão remoto Figura 11.1 Componentes de uma válvula de controle Figura Característica dos obturadores das válvulas globo Figura 11.3 Característica das gaiolas das válvulas globo Figura 11.4 Curva característica de válvulas Figura 11.5 Componentes da estação de redução Figura 11.6 Estação de redução Figura 11.7 Válvulas de controle de nível e pressão Figura 12.1 Partes de uma válvula de segurança e alívio convencional Figura Posições da válvula de segurança e alívio Figura 12.3 Válvulas de segurança e Alívio Figura 13.1 Quadrado do Fogo Figura 13.2 Circuito intrinsecamente seguro Figura 13.3 Área classificada do vaso separador Figura 13.4 Cabo armado para a interligação dos instrumentos Figura 13.5 Prensa cabo em alumínio para cabo armado Figura 14.1 Diagrama de blocos de controle Figura 14.2 Controle on-off Figura 14.3 Erro de off-set de um controle proporcional Figura 14.4 Resposta em MA de um controlador PI Figura Resposta em MA de um controlador PD Figura Ação do controle derivativo para uma amostra de desvios Figura 14.7 Resposta em MA de um controlador PID Figura 14.8 Processo criticamente estável

11 LISTA DE TABELAS Tabela 1.1 Relação dos componentes do Sistema Separador de Teste Tabela 3.1 Exemplo de identificação de instrumento Tabela 3.2 Letras de identificação funcional de instrumentos Tabela 3.3 Símbolos de identificação de instrumentos Tabela 3.4 Símbolos de linhas para instrumentos Tabela 3.5 Descrição dos instrumentos do vaso separador Tabela 5.1 Instrumentos acoplados aos módulos do computador de vazão Tabela Conversão de unidades de pressão Tabela Elementos de recepção de pressão Tabela Tipos e características dos medidores de vazão Tabela 10.2 Variáveis medidas continuamente Tabela 10.3 Resultados do cálculo de vazão Tabela 13.1 Subdivisão do Grupo II Tabela 13.2 Relação entre as normas IEC e NEC (Zonas) Tabela 13.3 Relação entre as normas IEC e NEC (Grupos) Tabela 13.4 Divisão de Grupos e Categorias ATEX Tabela 13.5 Classificação de temperatura dos instrumentos Tabela 13.6 Critérios de interconexão de componentes Ex-i Tabela Tipos de proteção permitidos em cada zona classificada Tabela 13.8 Designação dos algarismos do Índice de Proteção (IP) Tabela 13.9 Comparação aproximada entre graus de proteção IEC e NEMA Tabela Equipamentos instalados no vaso separador e suas proteções Tabela Dados de marcação dos fabricantes para os instrumentos Ex-i Tabela 14.1 Efeito de cada parâmetro PID sobre o processo Tabela 14.2 Sugestões práticas de ações de controle Tabela 14.3 Fórmula para o cálculo dos parâmetros do controlador Tabela 14.4 Tentativas para melhorar o desempenho do processo

12 1. SISTEMA SEPARADOR 1-COMPONENTES DO SISTEMA SEPARADOR DE TESTE O sistema separador de teste é composto pelos componentes numerados e descritos na Tabela 1.1 e ilustrados na Figura 1.1 e Figura 1.2. DESCRIÇÃO 1 Vaso Separador 2 Estrutura do Skid 3 Válvula de Controle de Nível (LV-001) 4 Válvula de Controle de Pressão (PV-003) 5 Posicionador da Válvula de Nível 6 Posicionador da Válvula de Pressão 7 Transmissor de Pressão de Líquido (PIT-001) 8 Transmissor de Pressão de Gás (PIT-002) 9 Transmissor de Pressão do Vaso (PIT-003) 10 Transmissor de Vazão de Líquido (FIT-001) 11 Transmissor de Vazão de Gás (FIT-002) 12 Medidor Mássico 13 Porta Placas 14 Trecho Reto (Jusante) 15 Trecho Reto (Montante) 16 Transmissor de Temperatura de Líquido (TIT-001) 17 Transmissor de Temperatura de Gás(TIT-002) 18 Transmissor de Nível do Vaso (LIT-001) 19 Manômetro (PI-004) 20 Estação de Redução (PCV-001) 21 Válvula de Segurança (PSV-001) 22 Válvula de Segurança (PSV-002) 23 Visor de Nível (LG-002) 24 Caixa de Junção de Sinal (CJE-01) 25 Caixa de Junção de Alimentação (CJA-01) 26 Eletrocalha 27 Porta-Cabos 28 Válvula de Bloqueio da Saída de Óleo 29 Válvula By-Pass da Tubulação de Óleo 30 Válvula By-Pass da Tubulação de Gás 31 Válvula de Bloqueio da Saída de Óleo 32 Válvula de Bloqueio da Saída de Gás 33 Válvula de Bloqueio do Medidor Mássico (Jusante) 34 Válvula de Bloqueio do Medidor Mássico (Montante) 35 Válvula By-Pass do Medidor Mássico N o

13 SISTEMA SEPARADOR 36 Válvula de Bloqueio do Dreno de Óleo 37 Válvula de Bloqueio da Entrada de Produto 38 Válvula de Bloqueio do Visor de Nível (Superior) 39 Válvula de Bloqueio do Visor de Nível (Inferior) 40 Válvula de Bloqueio do Transmissor de Pressão 41 Válvula de Bloqueio da Estação de Redução 42 Boca de Visita 43 Bocal de Entrada de Produto 44 Bocal Extra de Saída de Óleo 45 Bocal de Saída de Gás 46 Bocal de Saída Extra de Óleo 47 Bocal de Saída Extra de Óleo Tabela 1.1 Relação dos componentes do Sistema Separador de Teste Figura 1.1 Componentes do Sistema Separador de Teste (Lateral Esquerda) 13

14 SISTEMA SEPARADOR Figura Componentes do Sistema Separador de Teste (Lateral Direita) 14

15 2. DESCRIÇÃO DO PROCESSO 1 - INTRODUÇÃO A finalidade básica do Sistema Separador de Teste, ilustrado na Figura 2.1, é medir a capacidade de produção de poços petrolíferos. O sistema fará a separação e medição das vazões das fases líquida e gasosa a partir do recebimento de produto do poço cujo potencial se pretende avaliar. O teste do potencial de um poço pioneiro é importante para a determinação da capacidade de produção diária do reservatório. Assim é possível selecionar os meios adequados de armazenamento do produto. Da mesma forma, para reservatórios já em operação, realizam-se com regularidade durante a sua vida de produção, testes de potencial para catalogar seu fluxo de produção. Figura Sistema Separador de Teste A capacidade de produção de um poço e a relação óleo x gás existente, são testadas utilizando-se o sistema de separação gás-liquido. Esta operação consiste, basicamente, na interligação da linha de saída do poço ao vaso separador. Devido a alta pressão na saída do poço é inserido na tubulação de interligação uma peça denominada choke. Esta peça possui um orifício de restrição responsável pela redução da pressão, que pode chegar a 5000 psig antes da entrada no sistema, para valores na faixa de 500 a 1500 psig.

16 DESCRIÇÃO DO PROCESSO Junto com a redução da pressão, o choke limita também a vazão de petróleo e gás que escoa para o separador. São utilizados chokes com diversos tamanhos de furos, dependendo da pressão do poço e da pressão e vazão na qual se deseja fazer o teste. A Figura 2.2, a seguir, mostra esquematicamente este procedimento. Figura 2.2 Esquema do processo de separação gás-líquido A válvula de controle PV controla a saída de gás, de modo que a pressão permaneça constante no valor desejado. Deste modo, após a estabilização da pressão no valor predeterminado, a quantidade de gás que sai é igual à quantidade que entra. Assim, medindo-se a vazão de saída de gás do separador estamos medindo a vazão de gás que sai do poço. A válvula de controle LV controla o nível no vaso separador de teste de modo a mantêlo constante. Nesta condição, a vazão de líquido que sai do vaso separador será igual a vazão de liquido que está saindo do poço. Alguns separadores permitem também a separação da água e do petróleo, o que, entretanto, não esta sendo previsto neste projeto. 2 - PROCESSO DE SEPARAÇÃO A mistura óleo-gás proveniente do poço entra no separador pelo bocal de entrada, onde ocorre a separação da maior parte do gás e do óleo. Neste bocal, no lugar de se colocar tradicionalmente uma placa defletora (chicana) perpendicular à trajetória do produto, para evitar que a corrente de alimentação se projete dentro do vaso, é instalado um separador Ciclone (Figura 2.3). Neste dispositivo de separação, o produto sofre uma variação tangencial em sua direção, promovendo uma força centrífuga. Diante disso, o líquido, que possui maior inércia, tende a se juntar na forma de lâmina nas paredes do cilindro, se separando do gás. Este tipo de separação, ao contrário da chicana, evita o impacto e fragmentação do produto. Conseqüentemente diminui o arraste de líquido no gás e a formação de espuma dentro do vaso, que prejudica o controle de nível e afeta a performance dos demais internos de separação. 16

17 DESCRIÇÃO DO PROCESSO Figura 2.3 Separador ciclone O óleo acumula-se no fundo do separador, de onde é retirado continuamente através do bocal de saída inferior. A vazão de retirada é controlada pela válvula de controle LV, de modo que o nível seja mantido constante. O gás efluente do separador centrifugo passa a ocupar todo o espaço acima do nível de óleo e escoa na direção do bocal de saída superior. Como o gás ainda arrasta uma quantidade de óleo na forma de pequenas gotas, existe um Eliminador de Névoa Vane (palheta), ilustrado na Figura 2.4, que opera pelo principio de impacto. O dispositivo possui 3 fileiras de placas em forma de V nas quais as gotas de líquido colidem e escorrem, juntando-se ao líquido no fundo do vaso separador. Figura 2.4 Eliminador de névoa Vane Posteriormente o produto passa por um outro Eliminador de Névoas Vane, com o mesmo principio de operação, porém com um espaçamento mais estreito entre as placas. Este eliminador é alojado em uma estrutura metálica (Figura 2.5) sendo o conjunto chamado de Quebra Espuma, responsável pela atenuação da mesma. Antes de sair pelo bocal superior, o gás deve ainda passar por um Eliminador de Névoa Demister, constituído por uma malha (tela), que retém as gotas de líquido remanescentes. 17

18 DESCRIÇÃO DO PROCESSO Figura 2.5 Estrutura do quebra-espuma Além desses internos responsáveis pelo processo de separação, existem outros dois que auxiliam na medição do nível e na proteção contra corrosão. O primeiro é o tubo acalmador, que ajuda a proteger a haste do medidor de nível (Capítulo 8), suavizando as oscilações provocadas por possíveis agitações no nível de líquido. O segundo é um conjunto de cinco discos de alumínio, conhecidos como anodos de sacrifício. A proteção ocorre devido ao princípio da eletrólise. A imersão em água de dois metais diferentes cria uma pequena corrente que corrói o anodo (devido a liberação de elétrons) ao invés das paredes do vaso e dos outros internos. Para manter a eficiência, o anodo deve ser trocado quando chegar a 50% de desgaste. A Figura 2.6 ilustra os internos do vaso separador 1. Separador Ciclone 2. Anodo de Sacrifício 3. Eliminador de Névoas Vane 4. Quebra espuma (Eliminador de Névoas Vane) 5. Tubo acalmador 6. Eliminador de Névoas Demister Figura 2.6 Internos do vaso separador Durante o processo de separação deve ser observado que tanto a Pressão de Projeto como a Pressão Máxima de Trabalho Admissível (PMTA) do vaso separador são de 99,4 kgf/cm 2 ( psi), limitada pela taxa de #600 dos flanges. A pressão de operação máxima foi calculada em 88 kgf/cm 2 ( psi). 18

19 3. INSTRUMENTAÇÃO 1 - INTRODUÇÃO A Instrumentação pode ser definida como a arte e ciência da medição e controle. O termo instrumentação pode ser utilizado para fazer menção à área de trabalho dos técnicos e engenheiros de processo (instrumentistas e engenheiros de instrumentação), que lidam com os aparelhos do processo produtivo, mas também pode referir-se aos vários métodos e utilizações possíveis para os instrumentos. Um instrumento é um dispositivo que é utilizado para medir grandezas características de sistemas físicos. As variáveis medidas são praticamente todas as variáveis mensuráveis relacionadas com as ciências físicas, tais como pressão, temperatura, nível, vazão, densidade, viscosidade, etc. O instrumento também pode ser visto simplesmente como um aparelho que ao receber um estímulo na entrada produz uma saída. Geralmente os instrumentos estão ligados a um sistema de controle qualquer, o qual analisa a medição enviada pelo instrumento. A resposta gerada pelo controlador é enviada para os atuadores inseridos no processo. Este ciclo de medição dos valores das variáveis (PV), sua comparação com um valor de referência ou set-point (SP) e atualização das saídas de controle que, é enviada para as variáveis manipuladas (MV), é a forma mais simples de descrever os conceitos associados ao controle de processos. Maiores detalhes sobre teoria de controle serão enfocado no Capítulo CARACTERÍSTICAS GERAIS DOS INSTRUMENTOS Classificação Nas instalações industriais é comum se encontrar arranjos complexos de instrumentos de medição e controle. Para compreender mais facilmente suas funções, é necessário analisá-los utilizando-se a classificação adequada. Os instrumentos podem ser classificados em: Instrumentos Cegos: são instrumentos que não possuem indicação visível do valor da variável medida, tais como pressostatos e termostatos (chaves de pressão e temperatura). Instrumentos Indicadores: são instrumentos que dispõem de indicador e escala graduada, na qual se pode ler o valor da variável medida.

20 INSTRUMENTAÇÃO Elementos Primários: são elementos que estão em contato direto com a variável medida e que utilizam ou absorvem energia do próprio meio para fornecer ao sistema de medição uma resposta em função da variável medida. Transmissores: são instrumentos que detectam as variações na variável medida através do elemento primário e a transmitem a distância. O elemento primário pode ou não fazer parte integrante do transmissor. Por sua importância, este item será melhor abordado no Capítulo 4. Conversores: são instrumentos que recebem um sinal de entrada pneumático ou elétrico, procedente de um outro instrumento e o converte em um sinal de saída padrão (4 a 20 ma, por exemplo). Geralmente são parte integrante dos transmissores. Controladores: são instrumentos que comparam o valor da variável medida com o valor desejado (set-point) e exercem uma ação de correção na variável manipulada, função da diferença entre dois valores (erro) e de sua ação de controle (P, PI, PID). Este assunto será melhor abordado no Capítulo 14. Elementos Finais de Controle: São equipamentos que recebem o sinal do controlador e em função deste sinal atuam sobre a variável manipulada ou agente de controle (válvula de controle) Definições Faixa de Medida (Range): faixa ou conjuntro de valores da variável medida que estão compreendidos dentro dos limites superior e inferior de capacidade de medição, transmissão ou controle do instrumento, vem expressa estabelecendo os seus valores extremos. Exemplo: a faixa de um instrumento de temperatura é de 100 a 300 o C. Alcance (Span): é a diferença algébrica entre os valores superior e inferior da faixa medida (range) do instrumento. O instrumento do exemplo anterior possui um alcance de 200 o C. Erro (Off Set): é a diferença ou o desvio entre o valor do ponto de ajuste (set point) e o valor medido da variável controlada. Ponto de Ajuste (Set Point): é o ponto de referência no qual o controlador é ajustado para controlar o processo. Exatidão (Accuracy): é a aptidão de um instrumento para dar respostas próximas ao valor verdadeiro do mensurando. Precissão (Precision): a palavra precisão foi substituída por repetibilidade 1. Repetibilidade (Repeatability): é a capacidade de reprodução ao se medir, repetidamente, valores idêntico da variável medida nas mesmas condições de operação e no mesmo sentido de variação. 1 De acordo com o VIM (Vocabulário Internacional de Metrologia). 20

21 INSTRUMENTAÇÃO Se em várias medições obtém-se valores sempre iguais, porém estes valores estão distantes do valor verdadeiro, pode-se afirmar que as medições possuem boa repetibilidade, porém uma má exatidão. Sensibilidade (Sensivity): é o valor mínimo que a variável deve mudar para se obter uma variação na indicação ou transmissão Histerese (Histeresis): é a diferença máxima que se observa nos valores indicados pelo instrumento quando a variável percorre toda a escala tanto no sentido crescente como decrescente, para um mesmo valor qualquer da faixa medida. Elevação de Zero: é a quantidade com que o valor zero da variável supera o valor inferior da faixa de medida (range). Supressão de Zero: é a quantidade com que o valor inferior da faixa medida (range) supera o valor zero da variável. Calibração: calibração e aferição são sinônimos e definidos como o conjunto de operações que estabelece, sob condições especificadas, a relação entre os valores indicados por um instrumento de medição e os valores correspondentes das grandezas estabelecidos por padrões. Isso significa que, a calibração consiste na comparação da indicação de um instrumento desconhecido com outro instrumento conhecido, caracterizado e rastreado, chamado de padrão. 3 - IDENTIFICAÇÃO E SÍMBOLOS DE INSTRUMENTOS As normas de instrumentação estabelecem símbolos gráficos e codificações para a identificação alfa-numérica de instrumentos que deverão ser utilizadas nos diagramas e malhas de controle de projetos de instrumentação. O propósito dos símbolos gráficos e codificações estabelecidos pelas normas é estabelecer uma maneira uniforme de identificação dos instrumentos e sistemas de instrumentação, facilitar o entendimento dos diagramas e malhas de instrumentação e viabilizar a comunicação entre usuários, projetistas e fornecedores. A simbologia mais utilizada mundialmente na área de instrumentação de processos é a padronizada na norma S 5.1 da ISA (The Instrumentation Systems and Automation Society). A padronização da ISA considera que cada instrumento será identificado por um conjunto de letras e um conjunto de algarismos (ver exemplo na Tabela 3.1). P C V A Área de N o Seqüencial Variável Função Sufixo Atividades da Malha Identificação Funcional (Letras) Identificação da Malha (Algarismos) Identificação do Instrumento Tabela 3.1 Exemplo de identificação de instrumento 21

22 INSTRUMENTAÇÃO Letra A primeira letra do conjunto de letras (Tabela 3.2) indica a variável medida, e as letras subseqüentes indicam a função que o instrumento desempenha na malha de controle. PRIMEIRA LETRA LETRAS SUBSEQUENTES Variável Medida Ou Iniciadora Função Primeira letra Modificadora Passiva ou de informação Ativa ou de saída Modificadora A Analisador Alarme B Chama de queimador C Condutividade elétrica Controlador D Densidade ou massa específica (Density) Diferencial E Tensão elétrica Sensor (Elemento primário) F Vazão (Flow) Razão (fração) G Escolha do Usuário Visor H Comando Manual (Hand) Alto I Corrente Elétrica Indicador J Potência Varredura ou seletor manual K Tempo ou Taxa de variação Temporização com o Tempo Estação de Controle L Nível (Level) Lâmpada piloto Baixo M Umidade (Moisture) Instantâneo Médio ou Intermediário N Escolha do Usuário O Escolha do Usuário Orifício de restrição P Pressão ou Vácuo Ponto de teste Q R Quantidade ou Evento Radioatividade Integrador ou totalizador Registrador ou Impressor S Velocidade ou freqüência (Speed) Segurança Chave T Temperatura Transmissor U Multivariável Multifunção V Viscosidade Válvula ou defletor W Peso ou Força (weigh) Poço ou ponta de prova X Não classificada Eixo dos X Não classificada Não classificada Não classificada Y Estado, presença ou seqüência de Eixo dos Y Relé ou computação eventos Z Posição Eixo dos Z Elemento final de controle não classificado Tabela 3.2 Letras de identificação funcional de instrumentos 22

23 INSTRUMENTAÇÃO O primeiro conjunto de algarismos indica a área e o segundo indica a malha à qual o instrumento pertence. Eventualmente, para completar a identificação, poderá ser acrescido um sufixo. Em uma malha, a primeira letra de identificação funcional é selecionada de acordo com a variável medida ou controlada e não de acordo com a variável manipulada. Adicionalmente, a identificação funcional de um instrumento é feita de acordo com a função por ele executada e não de acordo com sua construção. A seqüência de letras de identificação funcional de um instrumento começa com a primeira letra da variável. As letras de funções passivas ou de informação devem seguir em qualquer ordem. As letras de funções ativas ou de saída seguem-nas também em qualquer ordem, com exceção da letra de função de saída C (controle), que deve preceder a letra V (válvula), quando ambas coexistirem. Se forem utilizadas letras modificadoras, estas deverão ser interpostas de forma que fiquem posicionadas seguindo imediatamente as letras que elas modificam. Os símbolos gerais utilizados para representar os instrumentos de acordo com a norma são ilustrados na Tabela 3.3. Tipo Local Montado no campo Montado no painel principal de controle Montado atrás do painel principal de controle Montado em painel local ou do equipamento Instrumento Discreto Display compartilhado (Panel view) Função do equipamento executada no computador PLC Interface CLP/ Campo/CLP Interface CLP/ Supervisório/CLP Interface Interna (lógica) Tabela 3.3 Símbolos de identificação de instrumentos Interface CLP/ Panel View/CLP A Tabela 3.4 ilustra os símbolos utilizados para representar linhas para instrumentos de acordo com a norma em referência. 23

24 INSTRUMENTAÇÃO Suprimento ou impulso Sinal não definido Sinal pneumático Sinal elétrico Sinal hidráulico Sinal eletromagnético ou sônico (transmissão guiada) Ligação configurada internamente ao sistema (ligação por software) Sinal binário pneumático Tubo capilar Sinal eletromagnético ou sônico (transmissão não guiada) Ligação mecânica Sinal binário elétrico Tabela 3.4 Símbolos de linhas para instrumentos 4 - INSTRUMENTAÇÃO DO VASO SEPARADOR De acordo com o diagrama de instrumentação, ilustrado na Figura 3.1, a Tabela 3.5 descreve, conforme a norma, cada um dos instrumentos instalados no vaso separador. Identificação (Tag) Função Instalação Tipo Local FIT-001 Transmissor e Indicador de Vazão Tubulação de Óleo FIT-002 Transmissor e Indicador de Vazão Tubulação de Gás TIT-001 Transmissor e Indicador de Temperatura Tubulação de Óleo TIT-002 Transmissor e Indicador de Temperatura Tubulação de Gás PIT-001 Transmissor e Indicador de Pressão Tubulação de Óleo PIT-002 Transmissor e Indicador de Pressão Tubulação de Gás PIT-003 Transmissor e Indicador de Pressão Tanque Separador LIT-001 Transmissor e Indicador de Nível Tanque Separador LV-001 Válvula de Controle de Nível Tubulação de Óleo PV-003 Válvula de Controle de Pressão Tubulação de Gás LG-002 Visor de Nível Tanque Separador PI-004 Indicado de Pressão Alimentação Pneumática PSV-001 Válvula de Segurança de Pressão Tanque Separador Instrumento Discreto Instrumento Discreto Instrumento Discreto Instrumento Discreto Instrumento Discreto Instrumento Discreto Instrumento Discreto Instrumento Discreto Instrumento Discreto Instrumento Discreto Instrumento Discreto Instrumento Discreto Instrumento Discreto Montado no Campo Montado no Campo Montado no Campo Montado no Campo Montado no Campo Montado no Campo Montado no Campo Montado no Campo Montado no Campo Montado no Campo Montado no Campo Montado no Campo Montado no Campo 24

25 INSTRUMENTAÇÃO PSV002 Válvula de Segurança de Pressão Tanque Separador TE-001 Elemento Primário de Temperatura Tubulação de Óleo TE-002 Elemento Primário de Temperatura Tubulação de Gás FE-001 Elemento Primário de Vazão Tubulação de Óleo FE-002 Elemento Primário de Vazão Tubulação de Gás Instrumento Discreto Instrumento Discreto Instrumento Discreto Instrumento Discreto Instrumento Discreto UC-01 Controlador Multifuncional Painel de Controle PLC FIR-001 Indicador e Registrador de Vazão Painel de Controle FIR-002 Indicador e Registrador de Vazão Painel de Controle TI-001 Indicador de Temperatura Painel de Controle TI-002 Indicador de Temperatura Painel de Controle PI-001 Indicador de Pressão Painel de Controle PI-002 Indicador de Pressão Painel de Controle PIC-003 Indicador e Controlador de Pressão Painel de Controle PAH-003 Alarme de Pressão Alta Painel de Controle PAL-003 Alarme de Pressão Baixa Painel de Controle LIRC-001 Indicador, Registrador e Controlador de Nível Painel de Controle LAH-001 Alarme de Nível Alto Painel de Controle LAL-001 Alarme de Nível Baixo Painel de Controle Executado no Computador Executado no Computador Executado no Computador Executado no Computador Executado no Computador Executado no Computador Executado no Computador Executado no Computador Executado no Computador Executado no Computador Executado no Computador Executado no Computador Tabela 3.5 Descrição dos instrumentos do vaso separador Montado no Campo Montado no Campo Montado no Campo Montado no Campo Montado no Campo Montado no Painel de Controle Montado no Painel de Controle Montado no Painel de Controle Montado no Painel de Controle Montado no Painel de Controle Montado no Painel de Controle Montado no Painel de Controle Montado no Painel de Controle Montado no Painel de Controle Montado no Painel de Controle Montado no Painel de Controle Montado no Painel de Controle Montado no Painel de Controle 25

26 INSTRUMENTAÇÃO Figura 3.1 Diagrama de instrumentação 26

27 4. TRANSMISSORES 1 - INTRODUÇÃO Entendemos por transmissores, os instrumentos que convertem um sinal qualquer, de um sensor ou elemento primário, em um sinal padrão para ser enviado a distância. Outras funções de tratamento dos sinais, como a filtragem e a linearização, podem também ser incorporadas ao transmissor. Rigorosamente o transmissor não é necessário nem sob o ponto de vista de medição, nem sob o ponto de vista de controle. No entanto, pelo fato dos instrumentos estarem montados geralmente em lugares dispersos e hostis, é conveniente disponibilizar os dados do processo em um local centralizado, seguro e num formato padronizado. Neste ponto, a transmissão dos sinais é essencial. Inicialmente, os primeiros instrumentos utilizados nos processos tinham função meramente supervisora, o que significa que somente permitiam a leitura da variável. A indicação era local e o controle, quando existente, era manual. Posteriormente, com o surgimento dos primeiros controladores e a adoção da supervisão e do controle centralizado, começou a surgir a necessidade do envio a distância de um sinal proporcional a variável medida, ou seja, a transmissão do sinal. Quando se tornou generalizado o emprego da instrumentação pneumática, o sinal padrão adotado foi a variação da pressão do ar de 3 a 15 psi. Algumas malhas pneumáticas ainda se encontram em operação, e o sinal pneumático continua sendo empregado na atuação de válvulas de controle. Com o advento da instrumentação eletrônica, foi padronizada a transmissão de sinais na forma de corrente contínua na faixa de 4 a 20mA. Atualmente, além da transmissão analógica 4 a 20mA, adota-se também a transmissão de sinais digitais. 2 - ALIMENTAÇÃO E SINAL A alimentação e transmissão dos sinais dos instrumentos pode ser a quatro ou a dois fios. Nos transmissores a quatro fios a alimentação é fornecida através de um par de fios (geralmente 24Vcc) e um outro par de fios independente fornece o sinal de 4 a 20mA. São empregadas principalmente nos instrumentos que requerem potências mais

28 TRANSMISSORES elevadas. Sua desvantagem é o maior custo de instalação, pois requer fiações independentes para alimentação e para o sinal. Nos instrumentos a dois fios, de baixo consumo de energia, a alimentação é fornecida juntamente com o sinal de 4 a 20 ma, sendo que a tensão nominal de alimentação é de 24 Vcc. No vaso separador, com exceção do medidor mássico (4 fios), todos os outros transmissores são a 2 fios. A alimentação de todos os instrumentos é 24 Vcc, com sinal de transmissão de 4 a 20 ma. 3 - PROTEÇÃO Conforme descrito no Capítulo 13, os transmissores podem ou não apresentar proteção para utilização em uma área classificada, além da proteção segundo a classificação IP. 4 - INDICAÇÃO LOCAL Os transmissores podem ser cegos (sem indicação local), ou dotados de indicação analógica ou digital. Os transmissores do vaso separador possuem indicação digital numérica, além de um bar graf que proporciona a visualização posicional semelhante a um ponteiro. 5 - MONTAGEM O sensor ou elemento primário pode estar localizado a uma certa distância do transmissor (remoto), ou pode estar montado diretamente ao mesmo, como é o caso do poço do termo elemento. A possibilidade de realização deste tipo de montagem depende do espaço físico, da visualização do indicador local e das condições de operação (temperatura e vibração admissíveis para o transmissor). Como exemplo, no vaso separador o transmissor do medidor mássico é instalado remotamente, em um suporte devido a melhor visualização, as vibrações na tubulação e ao espaço físico disponível. 6 - SINAIS DE SAÍDA Além do já citado sinal de corrente 4 a 20mA, utilizado no vaso separador, existe outros tipos de transmissão de sinais. A faixa de 10 a 50 ma foi introduzida por um fabricante, mas não frutificou e foi logo abandonada. A faixa de 0 a 20 ma é empregada na Alemanha e em alguns outros países. Esta não é compatível com instrumentos a dois fios, pois é impossível alimentar um transmissor com corrente zero, ou muito próxima de zero. Além disso, não possui zero vivo, impossibilitando distinguir entre um valor da variável no início da faixa e uma suposta falha no sistema. Além disso, muitos receptores requerem sinal de entrada de 1 a 5 Vcc, que se obtém facilmente circulando a corrente de 4 a 20 ma por um resistor padrão de 250 Ω. 28

29 5. COMPUTADOR DE VAZÃO 1 - INTRODUÇÃO O computador de vazão é um equipamento destinado à medição e compensação da vazão. Pode ser aplicado tanto para gases como líquidos, sendo mais crítico para o primeiro devido a sua compressibilidade. A partir das informações recebidas dos elementos primários e secundários, os computadores de vazão são capazes de calcular e totalizar a vazão. Esses dados podem ser armazenados para emissão de relatórios, registros históricos, gráficos, etc. Basicamente é necessário os seguintes sinais para a compensação da vazão: 1. Sinal do transmissor de vazão; 2. Sinal do transmissor de pressão, proporcional à pressão absoluta estática do processo. Normalmente se usa um transmissor de pressão manométrico e acrescentasse a pressão atmosférica do local. 3. Sinal do transmissor de temperatura, proporcional a temperatura absoluta do processo. 4. Opcionalmente, o sinal de um transmissor de densidade ou viscosidade. As tomadas de pressão e de temperatura devem ser localizadas corretamente, para minimizar o erro na medida final. A tomada de pressão é mais critica que a da temperatura, pois há uma grande variação da pressão local no medidor de vazão. Na prática, há uma pequena diferença entre a pressão a montante (maior) e a jusante (menor) do medidor devido a perda de carga. É comum se tomar a pressão a montante do medidor. Qualquer que seja a localização, a pressão deve corresponder a vazão não perturbada, em pontos sem flutuações ou pulsações. No sistema com placa de orifício, é comum se usar a mesma tomada a montante da placa usada medir a pressão diferencial. A tomada de temperatura é menos crítica, pois existe pouca variação da temperatura ao longo do medidor de vazão. As tomadas de temperatura estão tipicamente localizadas depois do medidor para não causar turbulência na medição. No sistema do vaso separador existe um computador de vazão para a medição de gás através de placa de orifício. O equipamento é capaz de fazer os cálculos conforme a norma internacional AGA3 para a medição fiscal de gás. Para a medição de óleo do sistema separador é utilizado um medidor mássico e a compensação dos cálculos segue a norma API.

30 COMPUTADOR DE VAZÃO 2 - STARDOM Para a medição e compensação da vazão de gás do vaso separador é utilizado um computador de vazão da Yokogawa, conhecido com Stardom. O Stardom é um NCS (Network Based Control System), ou seja, sistema de controle baseado em rede, com Estações de Controle autônomas de pequena e média capacidade (Figura 5.1). Figura 5.1 Estação de controle autônoma Esta estação de controle autônoma utiliza processadores MMX - Pentium 166 MHz com 256 MB de memória. Em uma única estação podem ser alocados até 8 módulos de entrada/saída, podendo este número ser expandido. Atualmente, o equipamento possui 2 módulos, sendo um modulo com 8 entradas analógicas 4 a 20mA, mais 8 saídas analógicas 4 a 20mA (NFAI841); e um módulo com 16 saídas digitais a relé (NFDR541). A Tabela 5.1 ilustra os instrumento que estão acoplados a cada um dos módulos. Módulo Analógico (NFAI841) Entrada Saída Transmissor de Vazão (FIT-001) Transmissor de Pressão (PIT-001) Transmissor de Temperatura (TIT-001) Transmissor de Vazão (FIT-002) Transmissor de Pressão (PIT-002) Transmissor de Temperatura (TIT-002) Transmissor de Nível (LIT-001) Transmissor de Pressão (PIT-003) Válvula de Nível (LV-001) Válvula de Pressão (PV-003) Módulo Digital (NFDR541) Buzina (XA-001) Tabela 5.1 Instrumentos acoplados aos módulos do computador de vazão Observa-se que no módulo analógico todas as entradas estão ocupadas e as saídas possuem apenas dois instrumentos acoplados (possui 6 saídas disponíveis). O módulo digital possui apenas um instrumento acoplado restando 15 saídas disponíveis. 30

31 6. PAINÉIS 1 - INTRODUÇÃO O computador de vazão, a fonte de alimentação 24 Vcc e as baterias são equipamentos que necessitam de proteção mecânica especial contra poeira e intempéries. Desta forma, para o condicionamento dos mesmos são utilizados painéis de proteção chamados respectivamente de painel de controle, painel de alimentação e painel das baterias, discutidos a seguir. Os painéis de controle e alimentação são totalmente protegidos contra poeira e jatos de água (IP65). O painel das baterias, como necessita de ventilação, interna é apenas protegido contra poeira e água aspergida (IP53). A interligação entre os painéis é feita através de cabos conectados a plugs e tomadas também com alto grau de proteção (IP67). A Figura 6.1 ilustra o conjunto dos 3 painéis do vaso separador interligados. Figura 6.1 Conjunto interligando dos painéis de controle, alimentação e bateria 2 - PAINEL DE CONTROLE O computador de vazão fica condicionado em um painel de controle. Toda a interface de monitoração, medição e controle do processo, são feitos através de uma IHM instalada na porta frontal do painel. A Figura 6.2 ilustra o painel de controle com o detalhe da IHM.

32 PAINÉIS Figura 6.2 Painel de controle com detalhe da IHM A Figura 6.3 Ilustra com maiores detalhes a parte interna do painel de controle onde podem ser observados os seguintes itens: Figura 6.3 Parte interna do painel de controle PAINEL DE CONTROLE (PN ): 1. Computador de Vazão 2. Disjuntores do Stardom (DJ1) e da borneira TBD-2 (DJ2) 3. Barreiras de segurança intrínseca das válvulas de controle e da buzina 4. Borneira TBA-A1 de entrada (24Vcc) 5. Borneira TBA-2 intermediária (24Vcc) 6. Borneira TBD-2 de alimentação das barreiras, buzina e IHM (24Vcc) 32

33 PAINÉIS 7. Borneira TB-EA1 de entrada analógica (transmissores) 8. Borneira TB-SA1 de saída analógica (válvulas de controle) 9. Borneira TB-SD1 de saída digital (buzina) 10. Barras de aterramento 11. Tomada de entrada e saída analógica (transmissores e válvulas de controle) 12. Tomada de saída digital (buzina) 13. Tomada de entrada da alimentação do painel (24Vcc) Detalhes de interligação do painel de controle podem ser encontrados no Diagrama de Alimentação e Aterramento (DE IEV-021). 3 - PAINEL DE ALIMENTAÇÃO E PAINEL DAS BATERIAS O painel de alimentação tem a função de retificar e reduzir uma tensão de entrada de 110/220 Vca para uma tensão de saída 24Vcc. Esta tensão é utilizada para alimentação do painel de controle e do transmissor de vazão (FIT-001). Além disso, o painel funciona como um no-break, capaz de alimentar o sistema temporariamente durante a falta de energia. Duas baterias de 12 Vcc em série, localizadas no painel das baterias, são responsáveis pela acumulação de energia. Desta forma, quando o retificador é alimentado, além de fornecer energia para os equipamentos, ele carrega as baterias. No momento de uma falta de energia, a bateria fornece instantaneamente a energia necessária para o sistema. O painel de alimentação possui 6 tomadas de saída 24 Vcc, sendo capaz de fornecer uma corrente total de até 5A para o sistema. A Figura 6.4 Ilustra com maiores detalhes a parte interna do painel de alimentação e o painel das baterias, onde podem ser observados os seguintes itens: PAINEL DE ALIMENTAÇÃO (PN ): 1. Fonte de alimentação retificadora com carregador de bateria. 2. Disjuntores geral do painel (DJ1), geral das saídas 24Vcc (DJ2), e individuais das saídas 24 Vcc (DJ3, DJ4, DJ5, DJ6, DJ7, DJ8) 3. Barramento de alimentação (110/220Vca) e aterramento 4. Tomada para uso externo (110/220Vca) 5. Borneira X0 de entrada (110/220Vca) 6. Borneira X1 de saída para a bateria (24Vcc) 7. Borneira X2 de saída para as tomadas de alimentação (24Vcc) 8. Tomadas de saída (24 Vcc) 9. Tomada de saída para a bateria (24Vcc) 10. Tomada de entrada da alimentação do painel (110/220Vca) PAINEL DAS BATERIAS (BT ): 11. Tomada de alimentação das baterias (24Vcc) 12. Borneira X0 de entrada (24Vcc) 13. Baterias em série (2 x 12Vcc) Detalhes de interligação podem ser encontrados no Projeto Elétrico e Lay-Out do Painel de Alimentação (DE IEV-001) e Painel das Baterias (DE IEV-002). 33

34 PAINÉIS Figura 6.4 Parte interna do painel de alimentação e painel das baterias 4 - CAIXAS DE JUNÇÃO A caixa de junção é o dispositivo que faz a conexão elétrica (sinal e alimentação) entre os instrumentos instalados no skid e o painéis de controle e alimentação. No vaso separador existem duas caixas de junção, como ilustra a Figura 6.5. Uma dela é uma para sinais analógicos 4 a 20 ma (CJE) e a outra para a alimentação 24Vcc (CJA). Figura 6.5 Caixas de junção 34

35 PAINÉIS A principal característica destas caixas reside no fato de serem para área classificada, mais especificamente a prova de explosão (Ex-d). Da mesma forma, os prensa cabos conectados à caixa também são destinados para área classificada (ver Capítulo 13). Os sinais do painel de controle são transmitidos para as válvulas de controle e adquiridos dos transmissores através de um multicabo (12 x 1p x 0,75 mm 2 ) conectado entre este e a caixa de junção CJE. Da caixa de junção se ramificam cabos armados (1p x 1,5mm 2 ) para cada um dos instrumentos. De forma semelhante, um cabo (1p x 1,5mm 2 ) conecta o painel de alimentação até a caixa de junção CJA, que por sua vez é conectado ao FIT-001 (único instrumento que necessita alimentação extra). Detalhes de interligação da caixa de junção com os painéis e instrumentos podem ser encontrados no Diagrama de Malha (DE IEV-020). 35

36 7. MEDIDORES DE TEMPERATURA 1 - INTRODUÇÃO Temperatura é uma variável muito importante nos processos industriais, e sua medição e controle, embora difíceis, são vitais para a qualidade do produto e a segurança, não só das máquinas como também do homem. Não é difícil de se chegar a esta conclusão, basta verificar que todas características físico-químicas de qualquer substância alteram-se de forma bem definida com a temperatura. Assim sendo, uma determinada substância pode ter suas dimensões, seu estado físico (sólido, líquido, gasoso), sua densidade, sua condutividade, etc., alterados pela mudança conveniente de seu estado térmico. Então, qualquer que seja o tipo de processo, a temperatura afeta diretamente o seu comportamento provocando, por exemplo: ritmo maior ou menor na produção uma mudança na qualidade do produto um aumento ou diminuição na segurança do equipamento e/ou do pessoal um maior ou menor consumo de energia e, por conseguinte, um maior ou menor custo de produção. 2 - CONCEITO DE TEMPERATURA Ainda que a temperatura seja uma propriedade bastante familiar, é difícil encontrar uma definição exata para ela. Estamos acostumados à noção de temperatura pela sensação de calor ou frio quando tocamos um objeto. Além disso, aprendemos logo por experiência, que ao colocarmos um corpo quente em contato com um corpo frio, o corpo quente se resfria e o corpo frio se aquece. Se esses corpos permanecem em contato por um determinado tempo, eles parecerão ter o mesmo grau de aquecimento ou resfriamento. Entretanto, sabemos que essa sensação não é bastante segura. Algumas vezes os corpos frios podem parecer quentes e os corpos de materiais diferentes, que estão na mesma temperatura, parecem estar a temperatura diferentes. Isto acontece porque a temperatura é uma propriedade da matéria que está relacionada com o movimento dos átomos de uma substância. Normalmente estes átomos possuem uma determinada energia cinética que se traduz nas formas de vibrações ou deslocamento para os líquidos e gases. Quanto mais rápido o movimento das moléculas, mais quente se encontra o corpo, e, quanto mais lento o movimento, mais frio se apresenta o corpo. Esta condição pode