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Elementos de Controle
Medição de Temperatura
Aula 06 - 07

Medição de Temperatura em Processos Industriais

Variáveis de Processo
• A temperatura é a variável física mais
importante que é medida nas indústrias de
processo. É muitas vezes um fator crítico para o
processamento industrial.
• Se a medição da temperatura não for precisa ou
confiável, por qualquer motivo, ela pode ter um
efeito negativo sobre a eficiência do processo,
consumo de energia e perda na qualidade dos
produtos manufaturados.

● Os medidores de temperatura de instrumentação
industrial, oferecem uma leitura com alto grau de
confiabilidade, e se combinados com transmissores,
amplificam a transmissão de dados precisos da
temperatura em determinado meio, oferecendo
uma confiabilidade ainda maior para leitura exata.
Introdução

• As medições são feitas tipicamente utilizando um
sensor (geralmente um termopar ou uma
termorresistência) e um circuito de condicionamento
de sinal (um transmissor ou um canal de um cartão
de entrada para um DCS ou PLC) para amplificar o
baixo nível de sinal do sensor (mV ou ohm) para um
sinal de corrente mais robusto de 4 a 20 mA.
Introdução

• Exemplos de operações importantes realizadas
com medições de temperatura precisas e confiáveis
incluem:
• Biorreatores farmacêuticos e fomentadores
• Vários reatores químicos
• Colunas de destilação
• Amortecedores
• Cristalizadores
• Fabricação de componentes de estado sólido
• Transferência de custódia
Introdução

Componentes Biorreatores
Biorreatores são compostos
por dorna, módulo de controle,
sensores e equipamentos
auxiliares

Colunas de Destilação
No refino de petróleo, o óleo
cru passa por um tratamento
para retirar impurezas antes de
entrar em uma coluna
destiladora.

Colunas de Destilação
16
36
44
80
Coluna de destilação
Caldeira
Petróleo
bruto

Termômetros
● O estado térmico de um corpo é expresso pela sua
temperatura. Quando aplicamos calor a um corpo sua
temperatura aumenta.
● Ao aproximarmos dois corpos distintos com temperaturas
diferentes os mesmos estarão em equilibrio térmico quando
as temperaturas ficarem iguais, ou seja, quando não houver
mais passagem de calor entre um e outro.
● Entre os instrumentos baseados nesse princípio,
incluem-se instrumentos que utilizam:
a) Alterações físicas, tais como volume, pressão,
etc. que incluem termômetros de haste de vidro, de
sistema termal, bimetálicos e outros.
b) Alterações elétricas, incluindo termopares,
bulbos de resistência e outros.

● Alguns instrumentos, com por exemplo, os pirômetros
ópticos, utilizam a radiação emitida por um corpo.
● Nesse caso, o elemento de medição assumirá uma
temperatura diferente daquela do corpo cuja
temperatura se deseja determinar.

Medição de Temperatura - Termopares
O termopar é o dispositivo de medição de temperatura com
maior gama de aplicações e versatilidade usado atualmente na
indústria. A faixa de temperaturas que pode ser medida
estende-se desde - 200°C a +1700°C para os tipos usuais.
Efeitos Termoelétricos
A medição de temperatura com termopares se baseia no “Efeito
Seebeck”, que por sua vez é conseqüência dos efeitos Peltier e
Thomson.

Termopares - Tipos Industriais

A junta de medição de um termopar pode ser obtida por qualquer
método que dê a solidez necessária e um bom contato elétrico
entre os dois fios. Os fios podem ser torcidos um ao redor do
outro antes da solda, para obter uma maior superfície de contato.
Termopar - Junta de Medição

Os fios do termopar são
normalmente isolados
um do outro por
isoladores de cerâmica
refratária, com 2 furos, e
com comprimento de 0,5
cm (missangas) a cerca
de 5 cm
Termopares - Montagem

O conjunto assim montado é em seguida encaixado
num “cabeçote de montagem” de ferro ou alumínio com
uma tampa de acesso e vedação rosqueada ou
aparafusada
Termopares - Montagem

O novo conversor de
temperatura da Sense, foi
projetado com circuitos
microprocessados e conversor
analógico/ digital de 24 bits para
proporcionar o máximo de
precisão e estabilidade
Conversor Microprocessado de Temperatura

Este equipamento tem por finalidade converter o sinal
do termoelemento, seja ele termopar ou
termoresistência, em sinal analógico de corrente,
permitindo que o termoelemento possa ser instalado em
áreas potêncialmente explosivas livrando-as do risco de
explosão, quer por efeito térmico ou faísca elétrica.
Conversor Microprocessado de Temperatura

O software de
configuração do KD-50 é
fornecido gratuitamente
via download, possui uma
interface simples e
permite configurar todos
os parâmetros
necessários para a
interconexão do elemento
de campo com o
conversor.

Calibração de dispositivos medidores de temperatura
usados em fábricas.
São cinco dispositivos comuns em processos de
fabricação:
Calibração

• Termômetros bimetálicos ou de mola. Apesar da
resposta lenta e da falta de exatidão, são
amplamente utilizados por serem baratos e fáceis de
ajustar.
• Termopares. O sensor industrial mais utilizado,
consistindo de dois fios de metal diferentes unidos
em uma das pontas, produzindo uma tensão
proporcional à temperatura.
Calibração

• Detectores de temperatura de resistência (RTDs).
Geralmente, possuem fio enrolado de platina e são
caros, mas oferecem uma resposta rápida e boa
exatidão na medição.
• Termistores. Estes dispositivos à base de
semicondutores medem a temperatura em uma faixa
limitada e costumam ser usados em aplicações
médicas.
Calibração

• Detectores de radiação infravermelha. Estes
sensores sem contato medem a temperatura
superficial e podem ser de um dos dois tipos:
• pirômetros infravermelhos e
• câmeras de imagem térmica.
O uso de ambos está crescendo rapidamente à
medida que muitos outros produtos chegam ao
Calibração

Todo dispositivo usado para medições críticas de processo deve
ser checado periodicamente para verificar se continua a mostrar a
exatidão necessária.
Quando é possível fazer ajustes, um dispositivo que faz medições
fora dos limites esperados deve ser reajustado conforme um nível
de desempenho aceitável
No caso de equipamentos não ajustáveis, o desvio ou o
desempenho da medição devem ser registrados e deve-se decidir
se o equipamento continua adequado para sua finalidade
Por que os dispositivos precisam ser calibrados?

• Os procedimentos estabelecidos documentam os
métodos utilizados para o trabalho de calibração,
garantindo que os métodos sejam eficientes e que
ofereçam um nível adequado de rastreabilidade NIST.
A importância de um laboratório com certificação
AS17025

Aula 07 - Válulas
Industriais

As válvulas industriais são responsáveis pelo controle
de fluxos líquidos ou gasosos de um determinado
sistema ou equipamento.
Isso envolve a capacidade de liberar ou interromper
fluxos provenientes de óleos, minérios, gases, água,
entre outros tipos de fluido.
Válulas Industriais

Estão presentes em diversos setores como mineração,
siderurgia, automotivo, petroquímica, alimentício,
construção civil, pintura, estações de tratamento e/ou
distribuição de água, energia, produção de óleo e gás,
pipelines etc.

Estes são componentes essenciais
a qualquer segmento da indústria, já
que possuem a importante função
de atuar e controlar todo tipo de
fluxo, como no caso dos modelos
pneumáticos, solenoides, hidráulicos e manuais,
monitorando e controlando variações de pressão.

Estabelecer ou interromper fluxos de fluídos. Por isso,
só devem funcionar completamente abertas ou
completamente fechadas.
Costumam ser do mesmo diâmetro nominal da
tubulação, com uma abertura de passagem de fluido
com secção transversal comparável com a da própria
tubulação.
Válulas de bloqueio

Gaveta: uma das mais utilizadas, permite fluxo nos dois
sentidos e vedação para qualquer tipo de fluido. Tem utilização
em processo de liberação e interrupção nos quais os fluxos são
mais lentos.

Macho: é utilizada em aplicações de grande importância, mais
especificamente quando se trata de fluidos que não podem ficar
retidos internamente nelas, com o intuito de evitar a
contaminação, solidificação, cristalização ou mesmo sua
deterioração.

Esfera: a válvula esfera é um dispositivo mecânico utilizado
para controlar o fluxo de fluido em tubulações, também adequado
para aplicações corrosivas.
Estes modelos de válvulas industriais são usados nos setores
farmacêuticos, químico, borracha, papel e celulose, sistemas de
tratamento de água, tecelagens e fábricas de processamento de
alimentos.
Sua aplicação pode ser em isolamento de óleo combustível,
fechamento de linha para manutenção, retirada de amostra etc.

Guilhotina ou de comporta: as válvulas guilhotina são
usadas no bloqueio ou controle de pastas, polpas,
líquidos, entre outros, nos principais segmentos
industriais. São usadas em petroquímica, saneamento,
alimentício, celulose e papel e mineração.

Válvulas de controle são destinadas especificamente
para regular o fluxo. Para isso, são capazes de trabalhar
com fechamento parcial, variando de acordo com a
funcionalidade. Esse modelo é muitas vezes de
diâmetro nominal menor do que a tubulação.
São elas
VÁLVULA DE CONTROLE

Globo: é um tipo de válvula usada geralmente em gasodutos
para controlar o fluxo de fluidos mais viscosos como o óleo e tem
um corpo esférico. A válvula globo angular é indicada para o
bloqueio, comando, dosagem e controle de fluidos líquidos ou
gasosos.

Agulha: o objetivo deste tipo de válvula é o de controlar o fluxo
por meio de um sistema de regulagem
Embora a função principal do projeto é o controle de fluxo,
algumas válvulas também fornecem o controle on-off. Exemplo:
controle de entrada de fluido para cromatógrafos gasosos e
líquidos, isolar ou drenar fluidos, painéis de controle, amostragem
de gases, bancadas de teste e linhas de gases.

Controle: tem como principal função estabelecer e
controlar a pressão e escoamento de fluido em
tubulações.

Borboleta*: com funcionamento parecido ao da válvula
esfera, o tipo borboleta geralmente é usado em
sistemas de pressão, pois possui bom desempenho em
equipamentos de combate a incêndios.
Seu dispositivo de desligamento age de maneira rápida
e eficaz. Pode ser empregada em controle de fluidos ou
isolamento total da passagem de fluxos.

Diafragma*: as válvulas diafragma podem ser manuais
ou automatizadas. Suas aplicações, em geral, são como
válvulas de corte em sistemas de processo de alimentos,
bebidas, farmacêuticos e biotecnológicos.

O sentido de ação das válvulas também determina suas
funções. O sentido em que o fluido é direcionado está
relacionado com sua ação
Válvula direcional de sentido único: uma vazão
controlada em sentido único tem o objetivo de garantir
que o fluxo seja unidirecional e impeça o retorno.
Exemplo: válvulas de retenção, válvulas de retenção e
fechamento e válvulas de pé.
Válvulas industriais que direcionam o fluido

Válvulas que controlam a pressão de montante:
estas válvulas visam o controle de pressão do ponto
mais baixo para o mais alto.
Exemplo: válvulas de segurança e de alívio, válvulas de
excesso de vazão e válvulas de contrapressão.

Válvulas que controlam a pressão de jusante: o
objetivo também é garantir que a pressão esteja
controlada, mas especificamente de um ponto mais alto
para um ponto mais baixo.
Exemplo: válvulas redutoras e reguladoras de pressão;
válvula de quebra-vácuo ou ventosas.

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