MONTAGEM INDUSTRIAL UNIDADE X MONTAGEM DE INSTRUMENTAÇÃO

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1 MONTAGEM INDUSTRIAL UNIDADE X MONTAGEM DE INSTRUMENTAÇÃO

2 Montagem de instrumentação As indústrias que utilizam os instrumentos de medição e controle de processo, de modo intensivo e extensivo, são: químicas, petroquímicas, refinarias de petróleo, têxtil, borracha, fertilizantes, herbicidas, papel e celulose, alimentícia, farmacêutica, cimento, siderúrgica, mineração, vidro, nuclear, hidrelétrica, termelétrica, tratamento de água e de efluentes, e etc.

3 Montagem de instrumentação Os instrumentos de medição estão associados e aplicados a equipamentos tais como: caldeiras, reatores, bombas, compressores, fornos, queimadores, refrigeradores colunas de destilação (torres de destilação), aquecedores, secadores, condicionadores de ar, trocadores de calor, torres de resfriamento, etc.

4 Montagem de instrumentação Em todos esses processos é indispensável se controlar e manter constantes as principais variáveis, tais como: pressão, nível, vazão, temperatura, ph, umidade, etc. Os instrumentos de medição e controle permitem manter e controlar estas variáveis em condições mais adequadas e precisas do que se elas fossem controladas manualmente por um operador

5 Montagem de instrumentação No controle automático, uma vez realizada a medição do valor da variável, um controlador faz a comparação deste com o valor desejado (set point) e transmite um sinal, proporcional à diferença medida para um elemento final de controle, que normalmente é uma válvula

6 Montagem de instrumentação

7 Montagem de instrumentação As principais normas aplicáveis à montagem de instrumentação são: PETROBRAS N 585 c Construção, montagem e condicionamento de instrumentação. API RP 550 Manual on installation of instruments and control systems Part I.

8 Conceitos básicos e terminologia Variáveis Variáveis de entrada: pressões, temperaturas, vazões, entre outras, dos fluxos de entrada dos processos. Também serão utilizadas como variáveis manipuladas, isto é, aquelas que iremos variar para controlar o sistema. Variáveis de saída: por exemplo, vazões, composições químicas, dos fluxos de saída ou dentro dos processos. Serão as variáveis controladas, isto é, aquelas que queremos controlar

9 Conceitos básicos e terminologia Controle à Realimentação (feedback)

10 Conceitos básicos e terminologia Controle Antecipativo (feedforward)

11 Conceitos básicos e terminologia Estabilidade

12 Classificação dos instrumentos Elemento Primário ou Sensor Parte de uma malha ou de um instrumento que primeiro sente o valor da variável de processo. Indicador Dispositivo que apenas indica o valor de uma determinada variável de processo, sem interferir no processo. Transmissor Dispositivo que sente uma variável de processo por meio de um elemento primário e que produz uma saída cujo valor é geralmente proporcional ao valor da variável de processo. O elemento primário pode ser ou não parte integrante do transmissor.

13 Classificação dos instrumentos Controlador Dispositivo que tem por finalidade manter em um valor pré-determinado uma variável de processo. Registrador Dispositivo destinado ao armazenamento dos valores de uma determina variável de controle. Conversor Dispositivo que emite um sinal de saída padronizado modificado em relação à natureza do correspondente sinal de entrada.

14 Classificação dos instrumentos Válvula de Controle É um elemento final de controle que manipula diretamente a vazão de um ou mais fluidos do processo. Chave Dispositivo que conecta, desconecta ou transfere um ou mais circuitos, manual ou automaticamente. Sua saída pode ser usada para atuar alarmes, lâmpadas-piloto, intertravamento ou sistema de segurança. As chaves não participam do controle continuo das variáveis de processo.

15 Classificação dos instrumentos Conforme sua função, os instrumentos podem estar localizados: no campo em um painel dentro de uma sala de controle. Os instrumentos recebem o nome correspondente à variável de processo sob controle.

16 Classificação dos instrumentos Assim, pode-se ter: um transmissor de nível, um indicador e controlador de temperatura, uma chave de pressão (também chamada de pressostato), entre outras combinações de funções e variáveis de processo.

17 Exemplos de instrumentos em malhas de controle Malha de controle de nível

18 Exemplos de instrumentos em malhas de controle Malha de controle de nível com transmissor inteligente A função de controle está retornando para o campo com a introdução dos transmissores inteligentes, que contêm um controlador microprocessado incorporado

19 Instrumentos mais comuns Pressão Temperatura Vazão Nível Sensores Bourdon Bi metal Orifício Flutuador Fole Termorresistência Volumétrico Pressão Diafragma Termopar Turbina Radar Capacitivo Radiação Magnético Ultra-som Strain gage Ultra-som Piezoelétrico Coriolis Indicadores Locais Manômetro Termômetro Visores (gauges) Rotâmetro Visor Transmissores Pulsos Pneumáticos 3-15 psig (0,2-1,0 kg/cm2) Analógicos 4-20 ma 1-5 volts Controladores digitais, Protocolos HART e Fieldbus

20 Instrumentos mais comuns S Pressão Temperatura Vazão Nível Controladores Pneumáticos locais e de painel Eletrônicos analógicos Eletrônicos digitais multimalhas Registradores Pneumáticos locais e de painel Eletrônicos analógicos Eletrônicos digitais multimalhas Totalizadores Computadores Sistemas SDCD Sistema Digital de Controle Distribuído SCADA Sistema de Controle Superv. e de Aquisição de Dados CLP Controlador Lógico Programável

21 Símbolos gráficos e identificação dos instrumentos Modo de identificação: 1 o Grupo de letras: Identifica a variável medida ou iniciadora 1a Letra Variável medida Letras mais usadas: P pressão, T temperatura, F vazão, L nível

22 Símbolos gráficos e identificação dos instrumentos Modo de identificação: 1o. Grupo de letras: Identifica a variável medida ou iniciadora 2 a Letra Modificadora Letras mais usadas: D diferencial, Q totalização, S segurança

23 Símbolos gráficos e identificação dos instrumentos Modo de identificação: 2 o Grupo de letras: Identifica a função 1a Letra Função passiva ou de informação Letras mais usadas: A alarme, E elemento primário, G visão direta ("gage" ou "gauge"), I indicador, R registrador

24 Símbolos gráficos e identificação dos instrumentos Modo de identificação: 2 o Grupo de letras: Identifica a função 2 a Letra Função ativa de saída Letras mais usadas: C controlador, S chave, T transmissor, V válvula ou damper, Y relê

25 Símbolos gráficos e identificação dos instrumentos Modo de identificação: 2 o Grupo de letras: Identifica a função 3a Letra Modificadora Letras mais usadas: H alto, L baixo

26 Símbolos gráficos e identificação dos instrumentos Exemplos: PIC controlador e indicador de pressão TIC controlador e indicador de temperatura LIC controlador e indicador de nível PT transmissor de pressão TT transmissor de temperatura LT transmissor de nível FQI totalizador e indicador de vazão LSH chave de nível alto

27 Símbolos gráficos e identificação dos instrumentos Exemplos: LSLL chave de nível muito baixo PSV elemento final (válvula) de segurança de pressão PSHH chave de pressão muito alta PSLL chave de pressão muito baixa LSHH chave de nível muito baixo LV elemento final (válvula) de nível PV elemento final (válvula) de pressão PI indicador de pressãolg visor de nível

28 Símbolos gráficos e identificação dos instrumentos

29 10.2. Materiais e equipamentos de instrumentação Na montagem de instrumentação, além dos materiais usuais de elétrica e tubulação, como cabos, eletrodutos, calhas, bandejas, prensa-cabos, caixas de junção, tubos de pequeno diâmetro, válvulas, flanges, conexões, etc., são utilizados materiais específicos, como equipamentos, dispositivos e instrumentos de medição

30 Equipamentos e dispositivos Painéis. Bancos de baterias Válvulas: de controle, de segurança, de alivio solenóide. Pressostatos Termostatos

31 Equipamentos e dispositivos Analisadores Detectores Transmissores: pneumáticos e eletrônicos. Conversores: A/D (analógico/digital) I/P (corrente/pressão).

32 Equipamentos e dispositivos Relés Controladores: pneumáticos eletrônicos. Indicadores/registradores: pneumáticos eletrônicos.

33 Instrumentos de medição De temperatura: termômetros (de vidro, de bulbo e bimetálicos), pirômetros, termopares, termômetros de resistência (PT100) termistores.

34 Instrumentos de medição De pressão: manômetros, dos tipos: de diafragma, tubo espiral, tubo helicoidal tubo de Bourdon, células de pressão tipo strain gage..

35 Instrumentos de medição De vazão: tubos de Pitot tubos de venturi, placa de orifício, turbina de medição, rotâmetro, eletromagnéticos, efeito Coriolis, ultra-sônicos, de vórtices.

36 Instrumentos de medição De nível: bóia, pressão diferencial, borbulhamento, capacitivo

37 10.3. Recebimento e armazenagem de instrumentação Os instrumentos e painéis, depois da inspeção de recebimento, serão armazenados em locais apropriados, de acordo com a sua natureza. De preferência, permanecerão em suas caixas de embalagens. Diversos instrumentos e equipamentos de controle exigem armazenagem em locais com temperatura e umidade controladas.

38 10.3. Recebimento e armazenagem de instrumentação Os instrumentos deverão ser recebidos acompanhados de: certificado de inspeção teste do fabricante manual de instalação, operação e manutenção. Os resultados da inspeção de recebimento deverão ser devidamente registrados.

39 10.3. Recebimento e armazenagem de instrumentação Durante a armazenagem, eles deverão ser preservados, de acordo com as instruções e a periodicidade estabelecidas no manual do fabricante

40 10.4. Montagem de instrumentação A montagem dos sistemas de instrumentação compreende atividades de: pré-fabricação montagem mecânica, montagem de tubulação, montagem elétrica montagem de instrumentos

41 Montagem mecânica Consiste na instalação de painéis e outros equipamentos sobre suas bases e suportes. Os suportes de equipamentos, instrumentos, tubulações e linhas elétricas, podem ser: fabricados no campo adquiridos comercialmente

42 Montagem mecânica

45 Montagem de tubulações Consiste na fabricação e montagem das tubulações dos sistemas hidráulicos e pneumáticos de impulso, alimentação e sinal. Serviços nas tubulações de instrumentação: Corte e dobramento de tubos, em geral de cobre ou latão, de pequeno diâmetro. Fabricação de manifolds, para a ligação dos instrumentos às tubulações e equipamentos. Instalação de potes nas tomadas de impulso. Montagem de tubos e acessórios. Teste hidrostático ou pneumático das linhas.

46 Montagem elétrica Consiste na montagem de equipamentos elétricos e linhas de alimentação e de sinal elétrico e eletrônico. A montagem elétrica de instrumentação inclui os seguintes serviços: Montagem e teste dos painéis, computadores e outros equipamentos do sistema de alimentação elétrica da sala de controle. Essa montagem só poderá ser iniciada após a conclusão dos trabalhos de construção civil da sala, inclusive seu piso. Além disso o sistema de ar condicionado deverá estar em funcionamento, para proteção dos equipamentos que necessitem de ambiente com temperatura e umidade controladas.

47 Montagem elétrica Montagem e teste de painéis locais, que só deverá ser iniciada após a conclusão da montagem mecânica na área em que serão instalados. Montagem de eletrodutos, dutos, bandejas e caixas de junção. As extremidades dos eletrodutos só deverão ser seladas ou tamponadas após a execução do teste de malha. Lançamento, ligação e identificação de cabos.

48 Montagem elétrica Teste de isolamento e continuidade dos cabos. Instalação de equipamentos e dispositivos elétricos, como baterias de acumuladores, retificadores, chaves, etc. Teste dos circuitos e de linhas elétricas. Aterramento.

49 Montagem de instrumentos A instalação dos instrumentos só poderá ser iniciada após a montagem de todas as estruturas, tubulações e equipamentos Deve ser precedida da verificação de: possíveis interferências, compatibilidade com os espaços que lhe são destinados os pontos de tomada ou localização dos sensores estarem de acordo com o projeto.

50 Montagem de instrumentos A montagem de instrumentação inclui os seguintes serviços: Instalação de suportes Montagem de instrumentos sobre seus suportes e painéis. Calibração, aferição e teste de instrumentos.

51 10.5. Comissionamento de instrumentação O termo Comissionamento é relativamente moderno sendo hoje muito empregado no meio industrial. Comissionar uma indústria significa gerir, coordenar e controlar praticamente todas as atividades necessárias à sua implantação. Todavia, percebe-se que o termo comissionar é mais empregado no final do empreendimento, na última quarta parte das atividades, haja vista envolver o fechamento de obra, envolvendo testes de aceitação de equipamentos, verificações de sistemas Elétricos, Mecânicos e de Instrumentação.

52 10.5. Comissionamento de instrumentação O Comissionamento é responsável pelo fornecimento final de: toda a parte documental, manuais de testes, manuais de partida, manuais de operação manuais de manutenção

53 Comissionamento X Condicionamento Comissionamento e Condicionamento são assuntos distintos. É praxe em muitos empreendimentos adotar-se um sistema para acompanhamento e evolução das várias etapas pelas quais passa uma obra de construção ou montagem industrial. Basicamente, um Plano de Condicionamento tem por objetivo estabelecer uma sistemática para criar um banco de dados para cadastrar Sistemas, Sub Sistemas, Equipamentos, Instrumentos, e etc.

54 As documentações de projeto Procedimentos de Calibração de Instrumentos (Procedimentos Aprovados) Folhas de Dados de Instrumentos Listas de Instrumentos Plantas de Locação de Instrumentos Fluxogramas de Processo Fluxogramas de Engenharia Diagramas de Malha

55 10.6. Mão-de-obra de equipes de instrumentação Equipe de trabalho de instrumentação Categoria Qt. Encarregado de instrumentação 1 Instrumentista 3 Tubista 1 Eletricista montador 1 Soldador 1 Maçariqueiro 1 Ajudante 5 Total: 13

56 10.7. Índices de montagem Índice para montagem de instrumentação Montagem de instrumentos pneumáticos Montagem de instrumentos elétricos / eletrônicos Painel de instrumentos Tubo de cobre, diâmetro médio 1/4" Tubo de inox Tubo aço galvanizado, diâmetro médio 1" 20 Hh/ unidade 8 Hh/ unidade até 100 Hh/ unidade 0,5 Hh/ m 1,2 Hh/ m 3,5 Hh/ m