O documento discute os conceitos e sistemas de telemetria. Em três frases: A telemetria é a técnica de transmissão de informações de medições de processo de uma localização remota. Existem vários tipos de transmissão, incluindo pneumática, analógica eletrônica e digital. Os sistemas de telemetria permitem monitorar e controlar variáveis de processo a distâncias remotas.

1. INSTRUMENTAÇÃO &
AUTOMAÇÃO
TELEMETRIA
Carlos Alvarez

2. Automação de Processos
2

3. Telemetria
A interpretação literal do termo significa medição à distância.
Descrevendo melhor este termo no contexto atual, podemos dizer que
a telemetria é a técnica de transmissão de informações, referentes às
medições de variáveis de processo, para instrumentos ou sistemas
localizados distantes da fonte de informação.
3

4. Telemetria
Tipos de Transmissão Utilizadas
1. Pneumática (analógica)
2. Eletrônica
2.1. Analógica
2.2. Digital (com fio)
2.3. Wireless (sem fio)
2.4. Via Modem
4

5. Transmissão Eletrônica Analógica
Sistema de Controle – Instrumentos Ligados Ponto a Ponto
Sistema da Controle
Sala de Controle
Ligação Ponto a
Ponto de Cada
Instrumento
5

6. Transmissão Analógica
A interpretação literal do termo significa medição à distância.
Variável de
Processo
Elemento Condicionar
Sinal Mostrador
Sensor
Módulos que compõem Saída do
Transmissor
um transmissor analógico.
3 – 15 psi
4 – 20 mA
6

7. Telemetria
Sinais Analógicos mais Utilizados:
a) Transmissão Pneumática (limitado a 100 m máximo)
• 3 a 15 psi
• 0,2 a 1,0 kgf/cm2
• 20 a 100 kPa
b) Transmissão Elétrica
• 4 a 20 mA
• 10 a 50 mA
• 1 a 5 Vcc (limitado a 15 metros máximo)
7

8. Telemetria
Transmissor Pneumático
Relé Piloto
Suprimento: 20 psi
Variável
de 3 a 15 psi
Processo Preparação
Sensor do Amp
Sinal Sinal Sinal
de de
Entrada Saída
Realimentação
Sistema
Bico-Palheta
8

9. Telemetria
Sistema Bico-Palheta
9

10. Telemetria
Sistema Bico-Palheta
10

11. Telemetria
Sistema
Bico-Palheta
11

12. Telemetria
Sistema Bico-Palheta
12

13. Telemetria
Sistema Relé Piloto
13

14. Telemetria
Sistema Bico-Palheta e Relé Piloto
Suprimento: 20 PSI
Output pressure
14

15. Telemetria
Sistema Relé Piloto
Suprimento: 20 PSI
15

16. Telemetria
Sistema Bico-Palheta e Relé Piloto
Suprimento: 20 PSI
Output pressure
16

17. Telemetria
Sistema Relé Piloto
17

18. Telemetria
Transmissor Pneumático
18

19. Telemetria
Transmissor
19

20. Telemetria
Transmissor de 4 a 20 mA
Pressão Diferencial
20

21. Telemetria
Transmissor de
Pressão Relativa
Atm
4 a 20 mA
Atm
21

22. Telemetria
20
Curva de
calibração do
transmissor.
Sinal de Corrente [mA]
12
4
50 150 250
PV [°C]
22

23. Telemetria
SUPRIMENTO: 20 PSI
PALHETA BICO
RELE SAIDA
3 A 15 PSI
BARRA
DE
FORÇA
FOLE DE
PIVO REALIMENTAÇÃO
DIAFRAGMA
SENSOR
L H
Câmara de Câmara de
Baixa Pressão Alta Pressão
23

24. Telemetria
Transmissão Pneumática - Fole
24

25. Telemetria
Transmissão Pneumática
Suprimento: 20 psi
Sinal de Saída:
3 a 15 psi Sensor
25

26. Telemetria
Transmissão Pneumática
26

27. Transmissores Pneumáticos
27

28. Telemetria
Transmissão Pneumática
Instrumentos de Painel
Receptores
Transmissor
PIC PR
PT
Sinal de Saída: Controlador & Registrador
3 a 15 psi
Variável Suprimento: 20 psi
de
Processo
28

29. Telemetria
Transmissão Pneumática
Instrumentos de Painel
Transmissor
Receptores
Sinal de Saída:
3 a 15 psi
Controlador & Registrador
Suprimento: 20 psi
Processo
29

30. Telemetria
Transmissão Pneumática - Painel
30

31. Telemetria
Transmissão Pneumática
A grande e única vantagem em se utilizar os instrumentos
pneumáticos está no fato de se poder operá-los com segurança em
áreas onde existe risco de explosão (centrais de gás, por exemplo).
Desvantagens
a) Necessita de tubulação de ar comprimido (ou outro gás) para seu
suprimento e funcionamento.
b) Necessita de equipamentos auxiliares tais como compressor, filtro,
desumidificador etc, para fornecer aos instrumentos ar seco e sem
partículas sólidas.
31

32. Telemetria
Desvantagens
c) Devido ao atraso que ocorre na transmissão do sinal, este não
pode ser enviado à longa distância, sem uso de reforçadores.
Normalmente a transmissão é limitada a aproximadamente 100 m.
A partir desta distância é necessário uso de booster.
d) Vazamentos ao longo da linha de transmissão ou mesmo nos
instrumentos são difíceis de serem detectados.
e) Não permite conexão direta aos computadores.
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33. Telemetria
Transmissão Eletrônica Analógica
Esse tipo de transmissão é feita utilizando sinais
elétricos de corrente ou tensão.
Mesmo em face da tecnologia disponível no
mercado para fabricação de instrumentos eletrônicos
microprocessados (digitais), esse é o tipo de
transmissão largamente usado em todas as
indústrias.
Assim como na transmissão pneumática, o sinal é
linearmente modulado em uma faixa padronizada
representando o conjunto de valores entre o limite
mínimo e máximo de uma variável de um processo
qualquer.
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34. Telemetria
Transmissor Eletrônico
Fonte de Energia
Variável
de 4 a 20 mA
Processo Preparação
Sensor do Amp
Sinal Sinal Sinal
de de
Entrada Saída
Realimentação
34

35. Telemetria
Transmissão Analógica: 2 Fios (Two Wire)
35

36. Transmissores Eletrônicos
Transmissão Analógica: 2 Fios (Two Wire)
36

37. Telemetria
Transmissão Analógica: 2 Fios
Fonte CC
Receptor
24 V
Transmissor
+ - 2 Fios
- +
+
4 a 20 mA -
37

38. Transmissor Analógico – 2 Fios
38

39. Telemetria
Transmissão Analógica: 4 Fios
127 Vac
39

40. Telemetria
Transmissão Analógica: 4 Fios
Receptor
- + Transmissor
4 Fios
+
127 Vac
-
4 a 20 mA
40

41. Transmissor Eletrônico – 4 Fios
Medidores Eletromagnéticos de Vazão.
41

42. Telemetria
Transmissão Eletrônica Analógica
Como padrão para transmissão a longas distâncias são utilizados
sinais em corrente contínua variando de (4 a 20 mA) e para distâncias
até 15 metros aproximadamente, também se utiliza sinais em tensão
contínua de 1 a 5 V.
Vantagens
a) Permite transmissão para longas distâncias sem perdas (em
corrente).
b) A alimentação pode ser feita pelos próprios fios que conduzem o
sinal de transmissão.
c) Permite fácil conexão aos computadores.
42

43. Telemetria
20
Curva de
calibração do
transmissor.
Sinal de Corrente [mA]
12
4
50 150 250
PV [°C]
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44. Telemetria
Qual o valor do sinal de transmissão?
22 bar
0 bar 10 bar 20 bar 30 bar 40 bar
4 mA 8 mA 12 mA 16 mA 20 mA
Sinal de Transmissão = 12,8 mA
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45. Telemetria
Qual o valor do sinal de transmissão?
127 °C
- 20 °C 20 °C 60°C 100 °C 140 °C
4 mA 8 mA 12 mA 16 mA 20 mA
Sinal de Transmissão = 18,7 mA
45

46. Telemetria
Qual o valor do sinal de transmissão?
I = 22,67 mA + 10 mA
I = 32,67 mA
46

47. Telemetria
Qual o valor do sinal de transmissão?
47

48. Telemetria
Variável de
Porcentagem
Processo
% °C
100 240
75 190
Vx T
50 140
25 90
0 40
48

49. Telemetria
Variável de
Porcentagem
Processo
% °C
100 240
75 190
Vx T
50 140
25 90
0 40
49

50. Telemetria
Variável de Sinal de Transmissão
Porcentagem
Processo
% °C psi
100 240 15
75 190 12
Vx T P
50 140 9
25 90 6
0 40 3
50

51. Telemetria
Variável de Sinal de Transmissão
Porcentagem
Processo
% °C psi mA
100 240 15 20
75 190 12 16
Vx
50 140 9 12
25 90 6 8
0 40 3 4
51

52. Telemetria
Exercício 1
Considerando uma transmissão eletrônica de padrão 4 a 20
mA, para uma faixa de trabalho da variável de processo de -20
a 100 oC, calcular o valor do sinal de transmissão, quando a
variável estiver em 50 oC.
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53. Telemetria
Transmissor de 4 a 20 mA
Temperatura
0 a 100 oC Faixa Nominal: 0 a 100 oC
Span: 100 oC
Sinal de Transmissão: 4 a 20 mA
Valor da Variável: 50 oC
Resposta: ST = 13,33 mA
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54. Telemetria
Exercício 2
Considerando uma transmissão pneumática de padrão 3 a 15
psi, para uma faixa de trabalho da variável de processo de 40 a
100 kgf/cm2, calcular o valor do sinal de transmissão, quando a
variável estiver em 60 kgf/cm2.
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55. Telemetria
Transmissor de
3 a 15 psi Pressão
40 a 100 kgf/cm2
Faixa Nominal: 40 a 100 kgf/cm2
Sinal de Transmissão: 3 a 15 psi
Valor da Variável: 60 kgf/cm2
Resposta: ST = 7,0 psi
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56. Telemetria
Exercício 3
Um transmissor eletrônico analógico trabalha com range padrão
de saída de 4 a 20 mA, para uma faixa de trabalho da variável
de processo de 80 a 240 °C. Calcular o valor do sinal de
transmissão, quando a variável de processo estiver em 40% do
range. Também informar o valor da PV.
Respostas: ST = 10,4 mA PV = 144 °C
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57. Telemetria
Os sinais de transmissão analógica, seja este pneumático ou
elétrico, normalmente, iniciam a transmissão em um valor acima do
zero, para termos uma segurança em caso de rompimento do meio
de comunicação ou verificação de uma possível descalibração do
instrumento.
Este tipo de artifício é chamado de zero vivo.
Se a saída do transmissor fosse um sinal de 0 a 20 mA (no lugar
de 4 a 20 mA), por exemplo, não haveria meios de identificar o sinal
correspondente ao valor mínimo da faixa com o sinal relativo às
falhas no sistema, como falta de alimentação ou fio partido no
transmissor eletrônico.
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58. Telemetria
Se a saída do transmissor fosse um sinal de 0 a 15 psi (no lugar de
3 a 15 psi), por exemplo, não haveria meios de identificar falhas no
sistema, como entupimento do tubo, quebra do tubo ou falta de ar
de suprimento no transmissor pneumático.
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59. Telemetria
Transmissão Digital
Nesse tipo de transmissão os “pacotes de informações” sobre a
variável medida são enviados para uma estação receptora, através
de sinais digitais modulados e padronizados.
Para que a comunicação entre o elemento transmissor e receptor
seja realizada com êxito é utilizada uma “linguagem” padrão
chamado protocolo de comunicação.
Principais Protocolos (FieldBus)
• Hart
• Fundation Fieldbus - FF
• Profibus PA
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60. Transmissão Eletrônica Digital
Sistema de Controle – Instrumentos em Rede com Fio
PCI
4 CANAIS
SISTEMA
PS-302 SUPERVISÓRIO
BT-302
REDE FIELDBUS
PSI-302
LC-700
Entradas e
Saídas Digitais
60

61. Telemetria
Vantagens
a) Não necessita ligação ponto a ponto por instrumento.
b) Pode utilizar um par trançado ou fibra óptica para transmissão dos
dados.
c) Imune a ruídos externos.
d) Permite configuração, diagnósticos de falha e ajuste em qualquer
ponto da malha.
e) Menor custo final.
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62. Telemetria
Desvantagens
a) Existência de vários protocolos no mercado, o que dificulta a
comunicação entre equipamentos de marcas diferentes.
b) Caso ocorra rompimento no cabo de comunicação pode-se perder
a informação e/ou controle de várias malhas.
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63. Telemetria
HART
63

64. Telemetria
Equipamento
Mestre
Interface
Fonte de
Alimentação
Transmissores
Digitais
64

65. Telemetria
Transmissão Digital Hart - Rede com Fio
Sistema da Controle
Sala de Controle
Ligação em Rede
de Todos os
Instrumentos –
Ligação Paralela
(Multidrop)
65

66. Telemetria
Transmissão Digital em Rede com Fio
66

67. Telemetria
Transmissão Digital - Hart
Programação /
Parametrização
Configurador = Hand-Held = Palm Top e Manutenção.
67

68. Telemetria
Transmissão Digital – Programador Hart
68

69. Telemetria
Transmissão Via Rádio – Wireless
Neste tipo, o sinal ou o pacote de sinais medidos são enviados à sua
estação receptora via ondas de rádio em uma faixa de freqüência
específica.
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70. Transmissão Eletrônica Digital
Sistema de Controle – Instrumentos em Rede Wireless
70

71. Telemetria
Vantagens
a) Não necessita de cabos de sinal.
b) Podem-se enviar sinais de medição e controle de máquinas em
movimento.
Desvantagens
a) Alto custo inicial.
b) Necessidade de técnicos altamente especializados.
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72. Telemetria
Transmissão Via Modem
A transmissão dos sinais é feita através de utilização de linhas
telefônicas pela modulação do sinal em freqüência, fase ou
amplitude.
Modem: Modulador / Demodulador
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73. Telemetria
Transmissão Via Modem
Modem: Modulador / Demodulador
73

74. Telemetria
Vantagens
a) Baixo custo de instalação.
b) Pode-se transmitir dados a longas distâncias.
Desvantagens
a) Necessita de profissionais especializados.
b) baixa velocidade na transmissão de dados.
c) sujeito a interferências externas, inclusive violação de
informações.
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75. Declaração de copyright
Todas as ilustrações, marcas e produtos
mencionados nesta apresentação pertencem
aos seus respectivos proprietários, assim
como qualquer outra forma de propriedade
intelectual, sendo usadas estritamente em
caráter educacional.
Carlos Alvarez
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