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MECATRÔNICA ATUAL Nº 4 - JUNHO/2002 1 9
R O B Ó T I C A
MECATRÔNICA ATUAL Nº 5 - AGOSTO/2002 1 9
E S P E C I A L
MECATRÔNICA ATUAL Nº 5 - AGOSTO/2002 1 9
I N S T R U M E N TA Ç Ã O
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uitos leitores nos solicita- ram um artigo sobre os con- ceitos básicos de Ins- trumentação Industrial, princípios de Medições e Controles, e estamos, nesta oportunidade, atendendo esta importante sugestão. Nosso objetivo é o de for- necer esses conceitos, deta- lhando algumas aplicações, identificações, símbolos e as características básicas dos meios de medição utilizados na Instrumentação Industrial. Este artigo servirá também para atualização das plantas exis- tentes, que, por algum motivo, per- manecem sem a identificação de seus instrumentos. Esperamos contribuir com algu- mas definições de “medição e con- trole” apresentando os conceitos ne- cessários para os instrumentistas, inclusive para aqueles que estão iniciando-se nesta especialização , cuja ausência de novos profissionais
é marcante para um mercado que con- tinua crescendo.
COMO PODEMOS DEFINIR O SIGNIFICADO DO TERMO INSTRUMENTAÇÃO?
Podemos dizer que Instru- mentação é a ciência que aplica e desenvolve técnicas para medições e controles em equipamentos e pro- cessos industriais. A instrumentação é responsável pelo rendimento máximo de um pro- cesso, tomando-se, desta maneira, os cuidados para que a automação seja perfeita. Todo o processo de energia ce- dida a um sistema industrial deve ser traduzido tanto quanto possível, na sua totalidade, em trabalho de elaboração do produto desejado. A distribuição automática do fluxo de energia às unidades de processo é realizada pelos diversos sistemas decontroles e medições, resultan- do naquilo que podemos definir como sendotrabalho eficiente. A definição de Controle depende dos instru- mentos empregados. Podemos afirmar que a definição de controle possui sua própria terminologia. Os ter- mos utilizados definem as
II IIInstrnstrnstrnstrumentaçãonstrumentaçãoumentaçãoumentaçãoumentação
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Medição e controle
(Princípios básicos)
José Carlos Amadeo
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características próprias de medidas, que podem ser os mais diversos ins- trumentos usados, ou seja, os indica- dores, registradores, controladores, transmissores, válvulas de controle, etc. Tentaremos, a seguir, esclarecer e sugerir algumas definições dos ter- mos mais utilizados: O Processo : pode ser explicado como sendo“ as funções coletivas executadas no processo e pelo equi- pamento no qual uma variável é con- trolada”. Então, podemos concluir que o termo “processo” engloba tudo aqui- lo que afeta a variável controlada. Na figura 1 temos a demonstra- ção de um processo no qual um pro- duto é aquecido até uma temperatu- ra desejada. Utilizando a figura 1 , vamos aproveitar para definir os conceitos mencionados: Meio controlado é o produto que está processado e variável contro- lada é a temperatura do fluido. O vapor que aquece o fluido é o agente de controle .A variável mani- pulada é a vazão de vapor, que pode ser aumentada ou diminuída de acor- do com a variação da temperatura desejada. Variáveis – são as grandezas que traduzem transferências de energia no interior do processo. Podemos dar alguns exemplos de variáveis : pressão, controle de nível, vazão, temperatura, velocidade, vis- cosidade, condutividade, umidade, etc. Controlador Automático – é o mecanismo que mede o valor dava- riável e corrige ou define o desvio do valor desejado. Elemento Final de Controle – é aquele que atua no processo, va- riando a troca de energia, coman- dado peloControlador Automático. Esse elemento pode ser uma vál- vula de comando pneumático, uma válvula solenóide, um cilindro pneu- mático que atua sobre um “damper”, um sistema basculante, uma resistência elétrica, etc. No nosso exemplo – figura 1 – a válvula solenóide é o elemento final
de controle, que age diretamente na vazão do vapor.
DO QUE É CONSTITUÍDO UM APARELHO DE MEDIÇÃO?
Geralmente, osaparelhos de medição são compostos de umele- mento primário, que é o dispositivo de tomada, instalado onde é realiza- da a medição, que podemos chamar dedetector; elemento sensível à va- riação da grandeza. Elemento secundário: é aquele que transforma a grandeza recebida do elemento primário em uma gran- deza de saída diretamente utilizável, que pode ser um movimento mecâ- nico, tensão, etc. Sistema de ligação, que está lo- calizado entre os dois elementos (primário e secundário), que são as tubulações, a fiação, ondas eletro- magnéticas, etc. Lembramos que oelemento pri- mário tem, em alguns processos, a finalidade de transformar a natureza da grandeza a ser medida, tornando- a transmissível ou mensurável, que é o exemplo de umaPlaca de Orifí- cio. Quanto aoelemento secundário, pode ser: um indicador registrador, um totalizador, um transmissor pneu- mático ou elétrico. Seria aconselhável rever alguns conceitos das características bá- sicas dos meios de Medição mais utilizados na Instrumentação indus- trial, e os termos em Inglês (entre
parênteses para nos acostumar- mos com esses termos, pois a maioria dos equipamentos de pre- cisão são importados). Então, vamos lá...... Escala – (range) Zona utilizável do aparelho, expressa por um indi- cador/ número máximo e outro míni- mo, que representam a unidade da grandeza a ser medida. Comprimento da escala – é con- signado pelo número dado pela dife- rença entre o valor máximo e o valor mínimo da escala. Exemplo de faixa de Medição , também conhecida porRange ( * ): de 100 a 300 ºC. Alcance (Span): é a diferença entre os valores superior e inferior da faixa de medição do instrumento. No nosso exemplo (100 a 300 ºC) oSpan é 200 ºC. Precisão (accuracy ) do instru- mento: exemplo : de + 0,5 %. Zona Morta (Dead band ) – área em que o instrumento não emite resposta. Nota: a Zona Morta também é conhecida pelo termo “tempo morto”, que muitos fabricantes definem como sendo: “A maior faixa dentro da qual a variável pode alterar-se sem que a mudança seja percebida pelo ins- trumento. Seu efeito cria um atra- so inicial e reduz mais ainda a ve- locidade de resposta do instrumen- to, ou seja, um lapso de tempo, o qual depende da velocidade de
Figura 1 - Sistema de controle de temperatura para um tanque aquecido de vapor destacan- do-se os conceitos de: meio controlado, agente de controle e variável manipulada.
