INSTRUMENTAÇÃO, METROLOGIA

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1 PETROBRAS TÉCNICO(A) DE OPERAÇÃO JÚNIOR INSTRUMENTAÇÃO, METROLOGIA E CONTROLE DE PROCESSOS QUESTÕES RESOLVIDAS PASSO A PASSO PRODUZIDO POR EXATAS CONCURSOS v3

2 RESUMÃO CONCEITOS METROLÓGICOS Segundo o Vocabulário Internacional de Metrologia (VIM): Medição: Processo de obtenção experimental dum ou mais valores que podem ser, razoavelmente, atribuídos a uma grandeza. Metrologia: Ciência da medição e suas aplicações. Mensurando: Grandeza que se pretende medir. Resultado: Conjunto de valores atribuídos a um mensurando, juntamente com toda outra informação pertinente disponível (como a incerteza da medição). Exatidão: Grau de concordância entre um valor medido e um valor verdadeiro dum mensurando. Precisão: Grau de concordância entre indicações ou valores medidos, obtidos por medições repetidas, no mesmo objeto ou em objetos similares, sob condições especificadas. Erro: Diferença entre o valor medido duma grandeza e um valor de referência. Erro Sistemático (tendência): Componente do erro de medição que, em medições repetidas, permanece constante ou varia de maneira previsível. Erro Aleatório: Componente do erro de medição que, em medições repetidas, varia de maneira imprevisível. Repetibilidade: Precisão de medição sob um conjunto de condições de repetibilidade (mesmo procedimento, mesmas condições de operação e etc). Incerteza: Parâmetro não negativo que caracteriza a dispersão dos valores atribuídos a um mensurando, com base nas informações utilizadas. Calibração: Operação que estabelece, sob condições especificadas, numa primeira etapa, uma relação entre os valores e as incertezas de medição fornecidos por padrões e as indicações correspondentes com as incertezas associadas; numa segunda etapa, utiliza esta informação para estabelecer uma relação visando a obtenção dum resultado de medição a partir duma indicação. Faixa de Medida (range): O range de um instrumento representa o valor mínimo e máximo que ele é capaz de medir. Alcance (span): Diferença entre os dois extremos de um intervalo de medição (ou range). Sensibilidade: Quociente entre a variação duma indicação dum sistema de medição e a variação correspondente do valor da grandeza medida. NORMA ISA 5.1 Estabelece uma padronização para designar os instrumentos e sistemas de instrumentação usados para medição e controle de processos. Instrumentos: Segue-se a seguinte convenção: (E) Detector; (T) Transmissor; (I) Indicador; (R) Registrador; (Y) Conversor; (C) Controlador; (V) Elemento Final de Controle. Grandezas: (T) Temperatura; (F) Vazão; (L) Nível; (P) Pressão; (I) Corrente; (Z) Posição; dentre outras. Identificação Funcional: A primeira letra representa a grandeza medida, as subsequentes representam a função do instrumento. O número indica a malha. Como exemplo: TIC210 (Temperatura - Indicador - Controlador - Malha 210). SINAIS DE TRANSMISSÃO Corrente: 4 a 20 ma (mais comum) ou 10 a 50 ma. Tensão: 1 a 5 V (mais comum), 0 a 10 V ou 0 a 24 V. Pneumático/Hidráulico: 3 a 15 psi (0,2 a 1 kgf/cm 2 ). Sinais pneumáticos ou hidráulicos são utilizados em ambientes com risco de explosão. Nos demais ambientes normalmente dá-se preferência para o sinal em corrente (eletrônico). PRINCIPAIS INSTRUMENTOS Recomendamos que o candidato conheça o princípio de funcionamento de pelo menos esses instrumentos de medição: Paquímetro (comprimento); Micrômetro (comprimento); Termômetros (temperatura); Termopar (temperatura); Manômetros (pressão); Tudo de Pitot (pressão diferencial); Placa de Orifício (pressão diferencial); Venturi (vazão); Rotâmetro (vazão). AMOSTRA

3 ÍNDICE DE QUESTÕES TÉCNICO(A) DE OPERAÇÃO JÚNIOR - PETROBRAS Q34 (pág. 2) Q40 (pág. 1) Q53 (pág. 3) Q54 (pág. 4) Q55 (pág. 5) TÉCNICO(A) DE OPERAÇÃO JÚNIOR - PETROBRAS Q38 (pág. 6) Q40 (pág. 8) Q43 (pág. 11) Q51 (pág. 7) Q58 (pág. 10) TÉCNICO(A) DE OPERAÇÃO JÚNIOR - PETROBRAS Q40 (pág. 14) Q52 (pág. 15) Q53 (pág. 12) TÉCNICO(A) DE OPERAÇÃO JÚNIOR - PETROBRAS Q39 (pág. 16) Q40 (pág. 17) Q41 (pág. 16) Q47 (pág. 17) TÉCNICO(A) DE OPERAÇÃO JÚNIOR - PETROBRAS Q51 (pág. 18) Q52 (pág. 19) Q56 (pág. 20) Q58 (pág. 18) TÉCNICO(A) DE OPERAÇÃO JÚNIOR - PETROBRAS Q51 (pág. 21) Q52 (pág. 21) Q54 (pág. 22) Q57 (pág. 23) TÉCNICO(A) DE OPERAÇÃO JÚNIOR - PETROBRAS Q53 (pág. 23) Q56 (pág. 24) Q60 (pág. 24) TÉCNICO(A) DE OPERAÇÃO JÚNIOR - PETROBRAS 2010.MAIO Q40 (pág. 25) Q43 (pág. 26) Q49 (pág. 25) Q50 (pág. 26) TÉCNICO(A) DE OPERAÇÃO JÚNIOR - PETROBRAS 2010.MARÇO Q41 (pág. 27) Q42 (pág. 28) Q43 (pág. 27) Q46 (pág. 29) TÉCNICO(A) DE OPERAÇÃO JÚNIOR - PETROBRAS Q47 (pág. 30) Q48 (pág. 30) Q49 (pág. 31) Q50 (pág. 31) TÉCNICO(A) DE OPERAÇÃO JÚNIOR - TRANSPETRO Q54 (pág. 31)

4 TÉCNICO(A) DE OPERAÇÃO JÚNIOR - TRANSPETRO Q40 (pág. 32) Q57 (pág. 33) TÉCNICO(A) DE OPERAÇÃO JÚNIOR - TRANSPETRO Q36 (pág. 33) Q37 (pág. 34) TÉCNICO(A) DE OPERAÇÃO JÚNIOR - TERMORIO/TERMOMACAÉ/TERMOCEARÁ Q44 (pág. 34) Q45 (pág. 36) Q46 (pág. 35) TÉCNICO(A) DE OPERAÇÃO JÚNIOR - TERMOBAHIA Q27 (pág. 37) Q31 (pág. 38) Q32 (pág. 36) Q33 (pág. 39) Q36 (pág. 40) Q41 (pág. 39) Q46 (pág. 40) Q48 (pág. 41) TÉCNICO(A) DE OPERAÇÃO JÚNIOR - PETROBRAS BIOCOMBUSTÍVEL 2010.JUNHO Q31 (pág. 42) Q32 (pág. 43) Q34 (pág. 43) TÉCNICO(A) DE OPERAÇÃO JÚNIOR - BR DISTRIBUIDORA Q42 (pág. 44) Q43 (pág. 45) Q44 (pág. 44) Q45 (pág. 45) Q48 (pág. 46) TÉCNICO(A) DE OPERAÇÃO JÚNIOR - BR DISTRIBUIDORA 2010.JANEIRO Q42 (pág. 47) Q43 (pág. 48) Q44 (pág. 48) Q45 (pág. 49) Q48 (pág. 49) TÉCNICO(A) DE OPERAÇÃO JÚNIOR - BR DISTRIBUIDORA 2010.ABRIL Q42 (pág. 51) Q43 (pág. 50) Q44 (pág. 52) Q45 (pág. 53) Q48 (pág. 50) TÉCNICO(A) DE OPERAÇÃO JÚNIOR - BR DISTRIBUIDORA Q27 (pág. 53) Q38 (pág. 54) QUESTÕES RESOLVIDAS NESTA APOSTILA: 76

5 INSTRUMENTAÇÃO E CONTROLE 4 QUESTÃO 4 TÉCNICO(A) DE OPERAÇÃO JÚNIOR - PETROBRAS A Figura abaixo é um diagrama de blocos representativo de um sistema de controle. Set point CONTROLADOR 5 Modo de Controle 4 1 Elemento Final de Controle Sistema de Medição 2 Processo A variável manipulada e a variável controlada são aquelas presentes nos fluxos de sinal indicados, respectivamente, pelos números (A) 1 e 2 (B) 2 e 3 (C) 2 e 4 (D) 3 e 2 (E) 5 e 3 RESOLUÇÃO D9 Para a resolução desta questão é preciso entender como um controlador retroalimentado (feedback) funciona: Como você pode ver na malha de controle, o sinal presente no ponto 5 é o resultado da comparação do Setpoint com o valor do sinal 4. Como o sinal 4 é a saída do sistema de medição, o sinal do ponto 5 representa o erro do sistema de controle, ou seja, quão longe a medição está do setpoint (valor desejado). Então este erro (ponto 5) entra no bloco Modo de Controle, que transforma este erro em uma intervenção no processo. Deste modo, o ponto 1 é o sinal de controle, que vai alimentar o atuador do processo (uma válvula, por exemplo). A atuação do elemento de controle se dá sobre a variável manipulada, que terá um efeito sobre a variável que se deseja controlar, logo, o ponto 2 é a variável manipulada. Por exemplo, a vazão de vapor que controla a temperatura de um processo. Após a atuação sobre a variável manipulada (ponto 2), esta irá causar uma mudança no processo, não por acaso, na variável que se deseja controlar (por exemplo, a temperatura). Assim, o ponto 3 representa a variável controlada. Após a alteração da variável controlada (ponto 3), um medidor fará a leitura do novo valor (um termopar, por exemplo) e enviará este sinal (ponto 4) para o controlador. Este sinal será comparado com o setpoint desejado, repetindo todo o ciclo de controle. Enquanto houver erro na malha, o controlador deve continuar atuando no sistema. Assim, a única alternativa que descreve corretamente os sinais é a alternativa (B). 3 ALTERNATIVA (B) Material de uso exclusivo de Exatas Concursos LTDA. É expressamente proibido copiar, distribuir ou revender este material (Lei dos Direitos Autorais N 9.610).

6 INSTRUMENTAÇÃO E CONTROLE 14 QUESTÃO 12 TÉCNICO(A) DE OPERAÇÃO JÚNIOR - PETROBRAS Abaixo estão indicados instrumentos de medida da vazão de fluidos, bem como características desse tipo de instrumentos. Associe os instrumentos com suas características. Instrumento I - Tubo de Pitot II - Venturi III - Rotâmetro IV - Tipo vortex Estão corretas as associações: Característica (A) I - P, II - S, III - Q, IV T (B) I - P, II - R, III - T, IV S (C) I - R, II - P, III - Q, IV S (D) I - R, II - Q, III - P, IV T (E) I - T, II - Q, III - S, IV - R RESOLUÇÃO D9 P - Requer uma medição da diferença de pressão entre dois pontos. Q - Apresenta um aumento do diâmetro visando a reduzir a velocidade do fl uido, havendo um fl utuador que se estabilize em certa posição de acordo com a velocidade. R - Utiliza a medida da diferença de pressão entre o centro do duto e a parede. S - Apresenta uma inserção de um anteparo no caminho do fl uido. T - Apresenta restrição do diâmetro duto. I - O tubo de Pitot funciona basicamente como um medidor de pressão diferencial necessitando, para isso, possuir duas pressões bem definidas e comparáveis. A primeira fonte de pressão do sistema é a pressão total medida na extremidade do tubo de Pitot através de sua entrada frontal principal, relativa ao fluxo de um dado fluido. A segunda tomada de pressão é a de pressão estática, que pode ou não ser tomada na mesma localidade do tubo de Pitot - Característica R. II - O tubo de Venturi é um aparato utilizado para medir a velocidade do escoamento e a vazão de um líquido incompressível através da variação da pressão durante a passagem deste líquido por um tubo de seção mais larga e depois por outro de seção mais estreita. Logo, ele requer uma medição da diferença de pressão entre dois pontos - Característica P. III - A operação de um rotâmetro é baseada no princípio de área variável: a vazão do fluido eleva um flutuador em um tubo cônico, aumentando a área de passagem do fluido. Quanto maior a vazão, mais alto o flutuador é elevado. A altura do flutuador é diretamente proporcional à taxa de vazão - Característica Q. IV - O princípio de funcionamento do medidor do tipo vortex é baseado na medição de velocidade do fluido a partir da quantidade de vórtices formados quando o líquido passa por um pequeno objeto estático que cruza o interior do tubo - Característica S. ALTERNATIVA (C) Material de uso exclusivo de Exatas Concursos LTDA. É expressamente proibido copiar, distribuir ou revender este material (Lei dos Direitos Autorais N 9.610).