Material referente a introdução a instr.

Conceitos de automação de processo;

Simbologia e nomenclatura de Instrumentação;

Tecnologias de Instrumentação;

Princípios físicos das variáveis de processo: pressão,
vazão, temperatura e nível;

Técnicas de medição das variáveis industriais em planta
piloto;

Elementos finais de controle;

Análise de fluxograma de engenharia, de sistema de
Inter-travamento e segurança da planta-piloto;

Fundamentos de controle automático;

Estratégias de controle da planta piloto;
Procedimentos de partida e parada da planta.
Ementa

Disciplina: Instrumentação
Período: 16/01 a 29/01/2024
Carga horária: 40 horas
Limite de Faltas: 25% (10 faltas)

Introdução
Os processos industriais exigem controle na fabricação
de seus produtos. Estes processos são muito variados e
abrangem diversos tipos de produtos, como, por
exemplo, a fabricação dos derivados do petróleo,
produtos alimentícios, a indústria de papel e celulose
etc.
Os instrumentos de medição e controle permitem
manter constantes as variáveis do processo,
objetivando a melhoria em qualidade, o aumento em
quantidade do produto e a segurança.
Instrumentação

Automação x Instrumentação
Automação:
Estuda maneiras eficazes de substituir o trabalho
manual pelo da máquina.
Acontece pelo uso da tecnologia que mais se adapta a
um processo ou equipamento, de forma a melhorar a
relação de custo/benefício.
Instrumentação

Instrumentação:
Trata de aperfeiçoar o desempenho dos processos
industriais, pelo desenvolvimento e aplicação de
instrumentos de controle e medição.
Instrumentação

Instrumentação:
Assim como a automação vai atuar:
No controle de qualidade;
Na segurança do trabalhador;
Na otimização de processos, onde tem influência
direta na eficiência dos processos produtivos;
No resultado do produto final.
Instrumentação

O papel dos instrumentos industriais é monitorar estas
variáveis para fornecer dados que permitam ao sistema
de controle entender o estado atual da aplicação.
Uma medição eficiente resulta em um melhor
rendimento da cadeia de produção, uma vez que
possibilita que os processos produtivos de uma
indústria sejam realizados e, se preciso, ajustados sem
interrupções.
Instrumentação

Exemplo:
Vamos pegar um dos produtos industrializados mais
famosos no mundo: O refrigerante Coca-Cola.
Uma coca-cola sempre é igual a outra, em questão de
cor, sabor, efeito gaseificado.
Instrumentação
Essa uniformidade se deve, principalmente, a
uma padronização e precisão dos instrumentos
envolvidos na fabricação do produto.

Exemplo:
Em qualquer fábrica do refrigerante pelo mundo, a
temperatura de preparação, as variáveis de pressão e
nível dos tanques, a quantidade de ingredientes e a
vazão nos equipamentos será sempre a mesma.
Instrumentação

Para obter todos os resultados a modo de trazer a
perfeição no processo é necessário medir e controlar
todas as variáveis no processo industrial.
Instrumentação
Pressão Vazão Temperatura
Nível Ph Condutividade
Velocidade

Exemplo prático:
Uma fonte de calor com sua temperatura sendo captada
por um instrumento, essa temperatura (a variável do
processo) é transformada em grandeza física.
O instrumento gera uma tensão elétrica. Nesse sistema,
o instrumento é o intermediador entre a temperatura e
a transformação.
Instrumentação

Exemplo prático:
Ou seja, o instrumento gerou uma informação que pode
ser usada no controle do processo ou simplesmente
para relatar algo.
Como resultado de uma medição eficiente, a
instrumentação melhora o rendimento da produção.
Instrumentação

Benefícios da Instrumentação:
Aumento da produtividade: Com as medições
realizadas de forma adequada e criteriosa, o
rendimento da produção tem um aumento, elevando a
produtividade da empresa;
Alerta para adequações: Os instrumentos industriais
informam a necessidade de ajustes no maquinário,
permitindo a correção de falhas de processo e evitando
interrupções desnecessárias;
Instrumentação

Benefícios da Instrumentação:
Mais segurança: Os instrumentos industriais também
são usados nas manutenções do maquinário. A
monitoração adequada e os cuidados com os
equipamentos elevam a segurança dos funcionários;
Qualidade otimizada: Com um maior controle da
produção e do processo industrial, se tem uma redução
de irregularidades, logo o produto final acaba, tendo
mais qualidade.
Instrumentação

Tipos de equipamentos de Instrumentação:
Os instrumentos industriais são empregados em:
bombas, fornos, queimadores, refrigeradores, caldeiras,
tanques, secadores, compressores, condicionadores de
ar, entre muitas outras máquinas.
Podem ser termômetros, réguas, paquímetros, etc.
Instrumentação

Os principais tipos de instrumentos de controle na
indústria são:
Transdutor: Equipamento que percebe as alterações
nas variáveis e gera uma grandeza como saída. O
componente que mede diretamente a variável é
chamado sensor ou detector.
Transmissor: Dispositivo que converte os sinais do
transdutor em outro tipo de sinal ou escala desejada.
Por exemplo: um sinal elétrico que se torna analógico
ou digital.
Instrumentação

Indicador: Instrumento analógico ou digital que
mostra a variável que está sendo medida. Esse dado é
geralmente enviado pelo transmissor.
Registrador: Dispositivo que faz o registro gráfico em
tempo real dos dados medidos. As informações são
enviadas a ele por controladores, transmissores, entre
outros instrumentos.
Controlador: Elemento que faz as comparações entre
os dados medidos (variáveis) e os valores esperados,
chamados de referência. Ele percebe se há diferença
entre eles e envia um sinal de correção, para resolução
do erro (ajuste da variável).
Instrumentação

Atuador: O atuador é um dispositivo capaz de
converter energia elétrica, hidráulica ou pneumática
em força mecânica, realizando movimentos.
Instrumentação

Terminologias:
Os instrumentos de controle empregados na
indústria de processos tem sua própria
terminologia;
Os termos usados definem as características
próprias de medida e controle dos diversos
indicadores, registradores, controladores,
transmissores e válvulas usados nos processos;
A terminologia empregada e unificada entre os
fabricantes, os usuários e os organismos que
intervém direta ou indiretamente no campo da
instrumentação industrial.
Instrumentação

Terminologias:
Grandeza Mensurável: Atributo de um fenômeno,
corpo ou substância que pode ser qualitativamente
distinguido e determinado.
Unidade de Medida: Grandeza específica, definida e
adotada por convenção, com a qual outras grandezas de
mesma natureza são comparadas para expressar suas
magnitudes em relação àquela grandeza.
Medição: Conjunto de operações que tem por objetivo
determinar um valor de uma grandeza.
Instrumentação

Terminologias:
Indicação: Valor de uma grandeza fornecido por um
instrumento de medição.
Exatidão de medição: Grau de concordância entre
resultados de medições e um valor verdadeiro do
mensurando.
Precisão de medição: Grau de concordância entre
indicações ou valores medidos, obtidos por medições
repetidas, no mesmo objeto ou em objetos similares,
sob condições especificadas.
Instrumentação

Terminologias:
Incerteza de medição: Parâmetro, associado ao
resultado de uma medição, que caracteriza a dispersão
dos valores que podem ser fundamentalmente
atribuídos a um mensurando.
Erro de medição: Resultado de uma medição menos o
valor verdadeiro do mensurando.
Erro aleatório: Resultado de uma medição menos a
média que resultaria de um infinito número de
medições do mesmo mensurando efetuadas sob
condições de repetitividade.
Instrumentação

Terminologias:
Erro sistemático: Média que resultaria de um infinito
número de medições do mesmo mensurando (grandeza
que pretendemos medir) , efetuadas sob condições de
repetitividade, menos o valor verdadeiro do mensurando
Instrumentação

Faixa de Medida (Range)
A faixa de indicação, alcance ou range é o conjunto de
valores limitados pelas indicações extremas (de
acordo com o INMETRO), ou seja, entre os valores
máximos e mínimos possíveis de serem medidos com
determinado instrumento;
Por exemplo, podemos citar que um instrumento que
mede pressão entre 10 e 50 psi tem um range de 10 a
50psi (libra por polegada quadrada).
Instrumentação

Alcance (Span):
A amplitude nominal ou span é a diferença nominal
entre os dois limites de uma faixa nominal (de acordo
com o INMETRO), ou seja, é a diferença entre o maior e
menor valor de uma escala de um instrumento (Procel);
É a diferença algébrica entre o valor superior e o
inferior da faixa de medida do instrumento;
Como um exemplo, apresentamos um instrumento que
possui a faixa de medição de entre 200 a 1200°C, o
spam será de 1000°C.
Instrumentação

Zero do Instrumento:
É o limite inferior da faixa. Não é necessariamente o
zero numérico;
Exemplificando, se tivermos um instrumento e
quisermos medir o seu menor valor, dizemos que o zero
é o valor mínimo da sua faixa.
Instrumentação

Exatidão de um instrumento de medição:
É o grau de concordância entre o resultado de uma
medição e um valor verdadeiro do mensurando (de
acordo com o INMETRO);
Aptidão de um instrumento de medição para dar
respostas próximas a um valor verdadeiro
convencional;
Instrumentação

Exatidão de um instrumento de medição:
A exatidão de um instrumento só pode ser confirmada
quando sua medida for comparada com um padrão de
referência, ou com a medida feita por um segundo
instrumento calibrado e com grau de exatidão maior
que o primeiro instrumento;
Instrumentação

Repetitividade
É o grau de concordância entre os resultados de
medições sucessivas de um mesmo mensurando
efetuadas sob as mesmas condições de medição (de
acordo com o INMETRO);
O grau de repetitividade também pode ser definido
como um termo que descreve o grau de liberdade a
erros aleatórios, ou seja, ao nível de espalhamento de
várias leituras em um mesmo ponto;
Instrumentação

Repetitividade
Um sistema com ótima precisão apresenta pouca
dispersão, isto é, capacidade de obter sempre o mesmo
resultado quando submetido a repetições.
Instrumentação

Precisão:
Grau de dispersão de uma variável numa distribuição
de resultados obtidos da aplicação, por muitas vezes,
dos procedimentos estabelecidos, sob as mesmas
condições definidas.
Instrumentação

Processo de Calibração:
Calibração de instrumento e um conjunto de operações
que estabelece, sob condições especificas, a relação
entre os valores indicados por um instrumento de
medição, e os valores correspondentes das grandezas
estabelecidas por padrões;
O resultado de uma calibração permite tanto o
estabelecimento dos valores do mensurando para as
indicações como a determinação das correções a serem
aplicadas.
Instrumentação

Atividade
O que é Automação?
1.
O que é Instrumentação?
2.
Onde a Instrumentação vai atuar?
3.
Quais são as variáveis estudadas na Instrumentação?
4.
Quais os benefícios da Instrumentação industrial?
5.
Quais são os principais tipos de instrumentos de
controle na indústria? Como cada um atua?
6.
Quais são as terminologias utilizadas? O que cada
uma significa?
7.
O que é o Alcance (Span)?
8.
O que é a Faixa de Medida (Range)?
9.
O que é o Zero do Instrumento?
10.
O que é a Exatidão de um instrumento de medição?
11.
O que é Repetitividade?
12.
O que é Precisão?
13.
Como funciona o processo de calibração?
14.

Atividade
15. Um sensor de nível de líquido tem um ponto de
partida em 50 cm e pode medir até 200 cm. Qual é o
alcance (span) desse sensor?
16. Um transdutor de pressão tem uma faixa de 0 a 500
kPa. Calcule o alcance (span) desse transdutor.
17. Considere um medidor de vazão que possui um
alcance (span) de 0 a 200 L/min. Se a aplicação exige
medições precisas entre 10 L/min e 150 L/min, o
equipamento é adequado para essa aplicação?
Justifique sua resposta.

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