Instrumentação Básica
Sumário
1 TERMINOLOGIA ................................................................................... 7 6.5.5 Medidores Ultra-sônicos .................................................... 47
1.1 Introdução àInstrumentação ........................................................... 7 6.5.6 Medidores de efeito Doppler .............................................. 47
1.2 Por que automatizar ......................................................................... 8
1.3 Terminologia eSimbologia ............................................................ 10 7 MEDIÇÃO DE NÍVEL .......................................................................... 49
7.1 Introdução ..................................................................................... 49
2 SIMBOLOGIA DE INSTRUMENTAÇÃO ........................................... 12 7.2 Métodos de medição de nível de líquido ....................................... 49
2.1 Simbologia Conforme Norma ABNT (NBR-8190) ....................... 12 7.2.1 Medição direta .................................................................... 49
2.1.1 Tipos de conexões .............................................................. 12 7.2.2 Medição indireta de nível ................................................... 49
2.1.2 Código de Identificação de Instrumentos ............................ 12 7.2.3 Medição de Nível Descontínua ........................................... 53
2.1.3 Simbologia de identificação de instrumentos 7.2.4 Medição e Nível de Sólidos ................................................ 54
de Campo e Painel .............................................................. 15
2.1.4 Alguns Arranjos Típicos de Instrumentos ........................... 15 8 MEDIÇÃO DE TEMPERATURA ......................................................... 55
2.2 Simbologia Conforme Norma ISA 8.1 Introdução ..................................................................................... 55
(Institute of Standard American) ................................................... 17 8.2 Temperatura e calor ....................................................................... 55
2.2.1 Finalidades .......................................................................... 17 8.2.1 Medição de temperatura com Termopar ............................. 56
2.2.2 Aplicação na Indústria ........................................................ 17 8.3 Efeitos termoelétricos .................................................................... 57
2.3 Aplicação nas atividades de trabalho ............................................ 17 8.3.1 Efeito termoelético de Seebeck ........................................... 57
2.4 Aplicação para Classes e Funções de Instrumentos ...................... 17 8.3.2 Efeito termoelétrico de Peltier ............................................ 57
2.5 Conteúdo da Identificação da Função ........................................... 18 8.3.3 Efeito termoelétrico de Thomson ........................................ 57
2.6 Conteúdo de Identificação da Malha ............................................. 18 8.3.4 Efeito termoelétrico de Volta .............................................. 58
2.7 Símbolos de Linha de Instrumentos ............................................... 19 8.4 Medição de temperatura por termo-resistência ............................. 58
2.7.1 Símbolos opcionais binários (ON – OFF) ........................... 19 8.4.1 Princípio de Funcionamento ................................................ 59
2.8 Símbolos gerais de instrumentos ou de funções ............................ 20 8.4.2 Características da termo-resistência de platina ................... 59
8.4.3 Radiômetro ou Pirômetro de radiação ................................ 60
3 ELEMENTOS DE UMA MALHA DE CONTROLE ........................... 22
3.1 Variáveis de processo .................................................................... 22 9 ANALISADORES INDUSTRIAIS ....................................................... 61
3.1.1 Variável controlada ............................................................. 22 9.1 Introdução ..................................................................................... 61
3.1.2 Meio controlado .................................................................. 22 9.2 Instrumentos de análise ou analisador ........................................... 61
3.1.3 Variável manipulada ............................................................ 22 9.3 Sistema de amostragem ................................................................. 61
3.1.4 Agente de controle .............................................................. 22 9.3.1 Captação ............................................................................. 61
3.2 Malha de controle .......................................................................... 23 9.4 Funções de um sistema de amostragem ......................................... 62
3.2.1 Malha aberta ....................................................................... 23 9.4.1 Captação de Amostra .......................................................... 63
3.2.2 Malha fechada .................................................................... 23 9.5 Transporte de amostra ................................................................... 63
9.5.1 Temperatura ........................................................................ 63
4 MEDIÇÃO DE PRESSÃO .................................................................... 25 9.5.2 Filtro de adsorção ............................................................... 65
4.1 Introdução ..................................................................................... 25
4.2 Peso Específico ............................................................................. 25 10 INSTRUMENTAÇÃOANALÍTICA .................................................... 66
4.3 Gravidade Específica ..................................................................... 25 10.1 Analisadores de Gases Industriais ................................................. 66
4.4 Princípios, leis e teoremas da física utilizados 10.2 Analisadores de Gases .................................................................. 66
na medição de pressão ................................................................... 25 10.2.1Analisadores deGases por Condutibilidade Térmica ......... 66
4.4.1 Lei da Conservação de energia (Teorema de Bernoulli) ..... 25 10.3 Analisadores por absorção de raios infravermelhos ...................... 67
4.4.2 Teorema de Stevin .............................................................. 25 10.3.1Teoria de funcionamento ..................................................... 67
4.4.3 Princípio de Pascal .............................................................. 26 10.3.2Princípiode medição .......................................................... 68
4.4.4 Equação Manométrica ........................................................ 26 10.3.3Fonte de infravermelho ....................................................... 69
4.5 Definição de Pressão ..................................................................... 26 10.3.4Célula .................................................................................. 69
4.5.1 Pressão Estática .................................................................. 27 10.3.5Tipos de analisadores .......................................................... 69
4.5.2 Pressão Dinâmica ............................................................... 27 10.3.6Analisadores paramagnéticos .............................................. 71
4.5.3 Pressão total ........................................................................ 27 10.4 Analisador deOxi-Zircônia ........................................................... 74
4.5.4 Tipos de Pressão Medidas .................................................. 27 10.4.1Introdução ........................................................................... 74
4.5.5 Unidades de Pressão ........................................................... 28 10.5 Analisador deLíquidos ................................................................. 75
4.6 Técnicas de medição de pressão ................................................... 28 10.5.1Medidor pH ........................................................................ 75
4.6.1 Introdução ........................................................................... 28 10.5.2Medição de pH através do eletrodo de vidro ...................... 75
4.6.2 Composição dos Medidores de Pressão ............................. 28 10.5.3Solução padrão depH ......................................................... 76
4.7 Principais Tipos de Medidores ...................................................... 28 10.5.4Observações a serem feitas durante a medição ................... 77
4.7.1 Manômetros ........................................................................ 28 10.6 Medidor de densidade específica .................................................. 77
4.7.2 Manômetro de Líquido ....................................................... 29 10.6.1Medidor de densidade específica
4.8 Tipos de Manômetro Líquido ........................................................ 30 pelo método flutuação ......................................................... 77
4.8.1 Manômetro tipo Coluna em “U” ......................................... 30 10.6.2Medidor de densidade específica
4.8.2 Manômetro tipo Coluna Reta Vertical ................................ 30 pelo método de pressão ...................................................... 78
4.8.3 Manômetro tipo Coluna Inclinada ...................................... 31 10.6.3Medidor do grau de densidade
4.8.4 Aplicação ............................................................................ 31 pelo método de comparação da cor .................................... 78
4.8.5 Manômetro Tubo Bourdon ................................................. 31 10.6.4Estrutura do equipamento ................................................... 78
4.9 Manômetro Tipo Elástico .............................................................. 32
11 VÁLVULAS DE CONTROLE .............................................................. 80
5 INSTRUMENTO DE TRANSMISSÃO DE SINAL ............................. 36 11.1 Introdução ..................................................................................... 80
5.1 Tipos de transmissores de pressão ................................................ 36 11.2 Tipos de Corpos ............................................................................ 80
5.1.1 Transmissores pneumáticos ................................................ 36 11.3 Válvulas de deslocamento Linear de Haste ................................... 81
5.1.2 Transmissores eletrônicos analógicos ................................. 37 11.3.1 Válvula de Controle Tipo Globo Convencional
5.2 Instrumentos para alarme e inter-travamento ................................. 38 (Série SIGMAF) ................................................................. 81
5.2.1 Pressostato .......................................................................... 38 11.4 Válvulas de Controle – Definições Geral ...................................... 81
5.3 Instrumentos conversores de sinais ............................................... 40 11.4.1 Válvulas de Controle .......................................................... 81
5.3.1 Conversores eletro-pneumáticos e pneumáticos-elétricos ... 40 11.4.2 Componentes da válvula de controle .................................. 82
11.4.3 Tipos de válvulas de controle ............................................. 82
6 MEDIÇÃO DE VAZÃO ........................................................................ 42 11.5 VálvulaGlobo ............................................................................... 83
6.1 Introdução ..................................................................................... 42 11.5.1 Corpo da válvula ................................................................. 83
6.1.1 Tipos de medidores de vazão .............................................. 42 11.5.2 Internos (ou conjunto dos internos) .................................... 83
6.2 Placa de orifício ............................................................................. 43
6.3 Tubo Venturi .................................................................................. 44 12 CONTROLE AUTOMÁTICO DE PROCESSO ................................... 85
6.3.1 Bocal de Vazão ................................................................... 44 12.1 Sistemas de Controle ..................................................................... 85
6.3.2 Tubo Pitot ........................................................................... 44 12.2 Partes de um Sistema de Controle ................................................. 85
6.3.3 Medidor Tipo Annubar ....................................................... 45 12.3 Estabilidade do Sistema de Controle ............................................. 86
6.3.4 Rotâmetros .......................................................................... 45 12.4 Funcionamento de um Sistema de Controle Fechado .................... 86
6 6.3.5 Princípio Básico .................................................................. 45 12.5 Modos de Controle do Controlador .............................................. 86
6.4 Medidores de vazão em canais abertos ......................................... 45 12.5.1Controle biestável ............................................................... 87
6.4.1 Vertedor .............................................................................. 45 12.5.2Controle proporcional ......................................................... 87
6.4.2 Calha de Parshall ................................................................ 46 12.5.3Controle integral ................................................................. 87
6.5 Medidores especiais de vazão ....................................................... 46 12.5.4Controle proporcional-integral ............................................ 87
6.5.1 Medidor Eletromagnético de Vazão .................................... 46 12.5.5Controle derivativo ............................................................. 88
6.5.2 Medidor Tipo Turbina ......................................................... 46 12.5.6 Controle proporcional-derivativo ....................................... 88
6.5.3 Medidor por Efeito Coriolis ................................................ 46 12.5.7 Controle proporcional-integral-derivativo .......................... 88
6.5.4 Medidor Vortex ................................................................... 47 12.6 Conclusões .................................................................................... 88
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