1 Validade: A partir de 01/91 Departamento: Engenharia Elétrica Curso: Engenharia Industrial Elétrica Carga Horária: 60H ( Teórica: 30H Lab.: 30H Exerc.: 00H ) Créditos: 03 Pré-requisitos: Controle e Servomecanismos I OBJETIVOS: Ao final do curso, o aluno será capaz de: Descrever os princípios de medição das principais variáveis de processos industriais (pressão, temperatura, nível, vazão, ph, densidade, etc.); Selecionar e especificar os instrumentos de campo (sensores, transmissores e elementos finais de controle) e de painel (indicadores, controladores, totalizadores, etc.); Identificar e medir os parâmetros que afetam a dinâmica de uma malha de instrumentação; Estabelecer estratégias de controle para malhas de instrumentação; Utilizar corretamente as normas internacionais que regulamentam a simbologia, terminologia e aplicação da instrumentação industrial; Efetuar sintonia em controladores de processo. MÉTODOS DIDÁTICOS: AULAS TEÓRICAS: Método expositivo tradicional com o auxílio de recursos audiovisuais, tais como retroprojetor. AULAS PRÁTICAS: Utilização de Recursos computacionais para o dimensionamento e especificação de instrumentação. EMENTA: TEORIA: Medição de pressão, vazão, temperatura e de nível. Transdutores, indicadores, e registradores. Reguladores elétricos, hidráulicos e pneumáticos. Sistema de Segurança Industrial. Instrumentação nuclear (noções). Normalização. Manutenção. LABORATÓRIO: Medidas de deslocamento, força, momento, energia, pressão, vazão, temperatura e fluxo térmico. CAMPO: Visita à indústria com significativas instalações para a observação e análise de instrumentos, incluindo demonstração.
2 PLANO DE ENSINO DA DISCIPLINA: INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL TEORIA/EXERCÍCIO UNIDADE I - INTRODUÇÃO Evolução da instrumentação. Definição de Terminologia. Componentes básicos de uma malha de controle. Normalização da Simbologia da Instrumentação. UNIDADE II - TRANSMISSORES Transmissão de Sinal, padrões adotados na indústria, transmissores pneumáticos, transmissores eletrônicos, transmissores inteligentes, conceito de Field Bus. Análise dinâmica dos transmissores. UNIDADE III - MEDIÇÃO DE PRESSÃO Conceito e classes de pressão, unidades. Elementos mecânicos (manômetros de coluna, de diafragma e de mola), elementos eletromecânicos (equilíbrio de forças, resistivo, magnético, strain gage e piezoelétrico) e elementos eletrônicos (capacitivo). Medição de Vácuo (Medidor McLeod, Térmico e de Ionização). UNIDADE IV - MEDIÇÃO DE VAZÃO Unidades, Instrumentos de Pressão Diferencial (Placas de Orifício, Tubo de Pitot, Bocal e Annubar), Rotâmetros, Instrumentos de Velocidade (Vertedouros e Calhas Parshall, Turbinas, Ultrasônicos), Medidores Magnéticos, Instrumentos de Deslocamento Positivo (Pistão, disco girante, rotativo), Medidores do Tipo Vórtice, Medidores de Vazão de Massa (compensação de medição volumétrica, medidores térmico, momento angular, giroscópio e pressão diferencial). UNIDADE V - MEDIÇÃO DE NÍVEL Medição de Nível de Líquidos - Medição Direta (visores, régua e bóia). Medição de Nível de Líquidos - Medição Indireta (Método de pressão hidrostática, borbulhamento, capacitivo, ultrasônico, radioativo, condutivo). Medição de Nível de Sólidos (elementos de diafragma, tipo tilt, condutivo, capacitivo, ultrasônico, radiativo, célula de carga). UNIDADE VI - MEDIÇÃO DE TEMPERATURA Introdução, escalas. Termômetros de vidro, bulbo e bimetálicos. Termômetros de Resistência (RTD - PTC) e Termistores (RTD - NTC). Termopares. Pirômetros de Irradiação e Óticos. UNIDADE VII - MEDIÇÃO DIVERSAS Variáveis Físicas (Peso, densidade e peso específico, umidade, viscosidade, chama e tubidez). Variáveis químicas (condutividade, ph, redox, concentração de gases). UNIDADE VIII - CONTROLADORES Tipos de Controle Realimentado (Liga - Desliga e PID). Controladores analógicos e digitais. Métodos de Sintonia de Controladores (Ziegler Nichols Malha Aberta e Malha Fechada). 03
3 TEORIA/EXERCÍCIO UNIDADE IX - ESTRATÉGIAS DE CONTROLE Controle em Cascata, Controle de Relação, Controle Seletivo, Controle com Faixa Dividida(Split Range), Override, Limites Cruzados (Simples e Duplo), Feed Foward, Controle Multivariável. UNIDADE X - ELEMENTOS FINAIS DE CONTROLE Válvulas de controle - Tipos de Válvulas (globo, três vias, gaiola, em Y, borboleta, etc.), corpo, atuadores e posicionadores. Tipos de ação e curvas características. Noções de dimensionamento. UNIDADE XI - APLICAÇÕES NA INDÚSTRIA Caldeiras de Vapor, Secadores, Fornos, Colunas de Destilação, Trocadores de Calor, Moagem Mineral, Estocagem e Manuseio de Gás, etc. 03
4 LABORATÓRIO UNIDADE I - SIMBOLOGIA DE INSTRUMENTAÇÃO Representação de Fluxograma de Engenharia e Instrumentação - Simbologia de Equipamentos de Processo, Tubulação de Instrumentação. Utilização de Diagramas Lógicos. Análise e aplicação das Normas ISA SS.1, S5.2 e S5.3. UNIDADE II - FOLHAS DE DADOS DE INSTRUMENTOS Finalidade e padrões de folhas de dados de instrumentos. Análise das folhas de dados dos instrumentos da malha de controle de uma planta piloto. UNIDADE III - DIMENSIONAMENTO DE PLACAS DE ORIFÍCIO Estudo e aplicação de método numérico simplificado para o dimensionamento de placa de orifício. UNIDADE IV - DIMENSIONAMENTO DE ELEMENTOS PRIMÁRIOS DE VAZÃO Estudo e aplicação de método computacional para dimensionamento de placas de orifício, tubo de venturi e bocais. UNIDADE V - LEVANTAMENTO DE PARÂMETROS DE UM PROCESSO INDUSTRIAL Modelamento aproximado de um processo industrial com tempo morto e 01 constante de tempo, utilizando-se o método da Curva de Reação. UNIDADE VI - SIMULAÇÃO DE MALHA DE INSTRUMENTAÇÃO Simulação de desempenho de malha de controle, utilizado recurso computacional com saída gráfica. Simulação de resposta do processo à diferentes ajustes de sintonia no controlador. UNIDADE VII - CONTROLADORES DIGITAIS Partes constituintes, funções de software, programação e exemplo de aplicação para o controle e sinalização na planta de temperatura. UNIDADE VIII - INSTRUMENTAÇÃO APLICADA À CALDEIRAS Estudo do processo de produção de vapor e das malhas de controle aplicadas em Caldeiras. Análise de folha de dados de instrumentos da caldeira. Verificação de requisitos de instalação destes instrumentos. UNIDADE IX - PROJETO DE UM SISTEMA DE INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL Desenvolvimento do projeto básico de um sistema de instrumentação aplicado ao controle de um dado processo industriais, contemplando: Fluxograma de Instrumentação, Memorial Descritivo, Especificação Básica dos Instrumentos e definição da interface homem - máquina. 06 LABORATÓRIO
5 INSTRUMENTACIÓN INDUSTRIAL - CREUS, ANTÔNIO - MARCOMBO - BOIXAREU EDITORES 4ª EDIÇÃO - 1989. CONTROLE AUTOMÁTICO DE PROCESSOS - MOLLENKAMP, ROBERT A. EBRAS - EDITORA BRASILEIRA. 1ª EDIÇÃO - 1988. PROCESS INSTRUMENTS AND CONTROL HANDBOOK - CONSIDINE, DOUGLAS M. (EDITOR IN CHIEF) MCGRAW-HILL COMPANY. NORMAS ISA: S5.1, S52, E S5.3. TEORIA DE CONTROLE - RIBEIRO, MARCO ANTÔNIO - CENTEC - CENTRO DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DA BAHIA. 1ª EDIÇÃO -1982. PROCESS DYNAMICS AND CONTROL - SEBORG, DALE E. - JOHN WILEY & SONS 1ª EDIÇÃO - 1989.