Engenharia de Projetos Industriais - Instrumentação

1

PROF. : Lu

í

s Gonzaga M. M.

Oliveira

INSTRUMENTAÇÃO

Disciplina:

•

Luís Gonzaga M. M. Oliveira

–

Técnico em Eletrônica – CEFET-MG

–

Engenheiro Eletricista – PUC-MG

–

Especialista em Automação - UFMG e JICA

–

Técnico e Engenheiro em Instrumentação nas

áreas de siderurgia e celulose

–

Coordenação de Engenharia e Projetos na área de

celulose

–

luis.gonzaga.mmo@uol.com.br

2

Engenharia de Projetos Industriais

-Instrumentação

•História do controle e automação

•Projetos básicos de instrumentação

•Projetos detalhados de instrumentação

•Medição de pressão

•Medição de nível

•Medição de vazão

•Medição de temperatura

•Elementos finais de controle

•Documentação do projeto

•Controladores digitais

Engenharia de Projetos Industriais

-Instrumentação

•Avaliações

•Trabalho sobre o fluxograma do processo fictício: 50 pontos.

•Avaliações múltipla escolha ao final de cada aula: 50 pontos.

•Bibliografia

•BEGA, E. (organizador) - Instrumentação Industrial, Rio de Janeiro: Editora Interciência, 2011

•TAMIETTI, R. P. – Engenharia de Projetos Industriais, www.engeweb.eng.br

•SENAI Instrumentação Básica I, Espírito Santo, 1999

•SENAI Instrumentação Básica II, Espírito Santo, 1999

•https://sites.google.com/site/instrumentacaoeautomacao/home

Projetos de Instrumentação

46

PROJETO BÁSICO

SEQUÊNCIA DE PROJETO E INSTALAÇÃO DE INSTRUMENTAÇÃO PROJETO

DETALHA-DO

INSTALAÇÃO e MONTAGEM

COMISSIO-NAMENTO START-UP

Projeto Básico

• Conhecer como funciona o processo da planta industrial

• Necessidades de instrumentação e automação para seu controle

• Instalações, produto manipulado, meio-ambiente, segurança, classificação de áreas

• Um bom projeto deve ter como premissa a colocação da planta em funcionamento no menor tempo possível, com a melhor instrumentação envolvida e com o menor custo possível

48

Projeto Básico

• Os documentos mais importantes a serem desenvolvidos nesta fase são:

–Critérios de Projeto (“Concept Project”)

–Fluxograma de Processo (“Process Flow Diagram - PFD”)

–Fluxograma de Engenharia (“Piping and Instrumentation – P&I”)

–Folha de dados do Processo “Process Data Sheet”

–Lista de Instrumentos

–Planta de Classificação da Área

49

Critérios de Projeto

• Condensação de todos os detalhes sobre o processo e o trabalho a ser realizado

• Deve constar objetivo, a descrição de processo, necessidades de controle para o processo, requisitos de equipamentos, detalhes de construção, matéria-prima e produto final, capacidades do sistema, requisitos de segurança e futuras expansões

• Exemplo: N-1882 da Petrobrás

Critérios de Projeto

• Seleção de instrumentos;

• Requisitos de instalação de instrumentos

• Seleção de painéis e salas de controle;

• Alimentação elétrica e pneumática;

• Simbologia, unidades e escalas:

• Sistemas de intertravamento;

• Seleção de válvulas

51

Fluxograma de Processo

• PFD – Process Flow Diagram ou Balanço de Material

• Engenheiro de Processo ou Químico

• Linhas de fluxo e suas características físicas, não mostrando a instrumentação envolvida

• Principais equipamentos de processo

• Informações de processo que indicam as condições de operação de cada equipamento ou linha (vazão, pressão, temperatura, viscosidade, etc.), balanço de material

• Representação gráfica do processo e uma tabela constando os dados do processo

52

Fluxograma de Engenharia

• P&I – Piping and Instrumentation

• Engenheiro de Instrumentação

• Inclui detalhes do processo e dos equipamentos

• Os equipamentos, tubulações, motores, válvulas,

instrumentação para controle e seus tags são incluídos em um ou mais desenhos (P&I)

54

Fluxograma de Engenharia

55

Fluxograma de Engenharia

Fluxograma de Engenharia

• Instrumentos In-line e On-line devem estar claramente indicados através de correta simbologia

• Requisitos de by-pass ou válvulas de bloqueio, filtros ou válvula de dreno devem estar no P&I

• Conexões de instrumentos em vasos devem claramente indicar se serão montados no topo ou na lateral

• Um instrumento que necessite de um ponto de amostra dedicado no topo ou no lado de um vaso deve ser mostrado como um ponto independente no P&I, e caso mais de um instrumento divida este ponto, eles devem estar sendo mostrado na mesma tomada

57

PLANTA

• Grupo de equipamentos que funciona conjuntamente, cuja finalidade é desenvolver uma dada operação.

58

Definições Básicas

MALHA

• Conjunto de instrumentos, interligados entre si que tem com objetivo transmitir, indicar, registrar e/ou controlar uma grandeza (Variável de Processo)

PROCESSO

• Processamento de uma matéria-prima com uso de energia

para gerar um produto especificado;um sistema a ser controlado.

Definições Básicas

Processo Malha

Características dos Instrumentos

de Medição

• Faixa de Medição (range), Campo de Medida

• Largura de Faixa (Span), Alcance

• Histeresis

• Exatidão

60

Faixa de Medição (Range)

• É o conjunto de valores compreendidos dentro dos limites superior e inferior da capacidade de medição ou de transmissão do instrumento

.

61 34 ºC 35 ºC 36 ºC 37 ºC 38 ºC 39 ºC 40 ºC 41 ºC 42 ºC 43 ºC 44 ºC 45 ºC

• Diz-se então que o RANGE do termômetro acima é

de 34 à 45ºC, ou seja, o termômetro pode medir valores entre 34 e 45ºC

.

Largura de Faixa (Span)

• É o variação máxima de valores que pode ser medida por um instrumento.

• É obtida através da diferença entre os valores superior e inferior da faixa de medição (RANGE) do instrumento

.

62 34 ºC 35 ºC 36 ºC 37 ºC 38 ºC 39 ºC 40 ºC 41 ºC 42 ºC 43 ºC 44 ºC 45 ºC

• Diz-se então que o SPAN do termômetro acima é de

Histerese

• Maior diferença entre a indicação na subida e na descida da variável medida em um instrumento

• É dado em tantos por cento do Span e fornecido pelo fabricante.

63

100

100 (%)

Saída

(%) Entrada 0

Sentido Ascendente Sentido

Descendente

Classificação de Instrumentos de

Medição

• Por Função

• Por Sinal de Transmissão ou Suprimento

64

Classificação por Função

•

Detector

•

Transmissor

•

Indicador

•

Registrador

•

Conversor

•

Unidade Aritmética

•

Integrador

•

Controlador

Transmissor Atuador Indicador

Integrador Controlador

Classificação por Sinal de

Transmissão ou Suprimento

• Tipo Pneumático

* Utiliza Ar Comprimido ( Nitrogênio, Gás Natural) * 0,2 a 1,0 kgf/cm² (Sistema Internacional) ou 3 a 15 psi (Sistema Inglês)

* Vantagem - Pode ser usado em ambientes explosivos. * Desvantagens - Necessário tubulação e equipamentos auxiliares; Distâncias pequenas (100m); Difícil detecção de vazamentos; Não pode ser conectado diretamente ao computador; Resposta Lenta.

66

Classificação por Sinal de

Transmissão ou Suprimento

• Tipo Hidráulico

* Utiliza Óleo Hidráulico

* Vantagem - Gera grandes forças, resposta rápida.

* Desvantagens - Necessário tubulação, equipamentos auxiliares e inspeção periódicas; Não pode ser conectado diretamente ao computador.

67

Classificação por Sinal de

Transmissão ou Suprimento

• Tipo Elétrico

* Utiliza sinais elétricos de corrente ou tensão. * 4 a 20mA (Grandes distâncias) ou 1 a 5V (Até 15m). * Vantagem - Longas distâncias; Alimentação e Transmissão de sinal pelo mesmo par de fios; Sem necessidade de equipamentos auxiliares; Fácil conexão ao computador; Fácil instalação; Facilita a execução de operações matemáticas. * Desvantagens - Necessário técnico especializado, Cuidados especiais em áreas de risco; Cuidados especiais no encaminhamento de cabos e fios de sinal; Cabos de sinal devem ser protegidos contra ruídos.

Classificação por Sinal de

Transmissão ou Suprimento

• Tipo Digital

* Utiliza “pacotes de informações”.

* Vantagem - Não necessita ligação ponto a ponto por instrumento; Par Trançado ou Fibra Óptica; Imune a Ruídos; Permite configuração, diagnóstico e calibração em qualquer ponto da malha; Menor custo final.

* Desvantagens - Vários protocolos; Perda de informações e/ou controle de malhas com rompimento no cabo.

69

Classificação por Sinal de

Transmissão ou Suprimento

• Via Rádio

* Utiliza ondas de rádio. * Faixa de freqüência especifica.

* Vantagem - Sem cabos de transmissão de sinal; Utilizado para máquinas móveis.

* Desvantagens - Alto custo inicial; Necessita de técnicos altamente especializados.

• Via Modem

* Utiliza sinais em freqüência, fase ou amplitude. * Vantagem - Baixo custo de instalação; Longas distâncias. * Desvantagens -Necessita de técnicos especializados; Baixa velocidade; Sujeito a interferências externas.

70

Simbologia Conforme ABNT

(NBR-8190)

• Tipos de Conexões

• Conexão do processo, ligação

ou suprimento ao instrumento

• Sinal pneumático ou sinal

indefinido para diagramas de processo

• Sinal elétrico

• Tubo capilar (sistema cheio)

• Sinal hidráulico

• Código de Identificação de Instrumentos

72 • Identificação Funcional

T RC

1ª letra Letras subseqüentes

•

Identificação da Malha

210 A

Nº da Malha Sufixo (normalmente não é utilizado)

(NBR-8190)

Significado das Letras de Identificação

73

Significado das Letras de Identificação

• FI

• TR

• LSLH

• PIC

• TSALH

• WI

• FT

• TT

• FQ

• FY√

• FYI/P

• TRC

75

Significado das Letras de Identificação

Identificação de instrumentos de Campo e Painel

76

Símbolo Geral de Instrumento

Montado localmente

(Campo)

Montado entre o painel

e o campo

Montado no painel

Montagem Local

Instrumento de função única

Instrumento de função múltipla

Montagem no painel

Instrumento de função única

Instrumento de função múltipla

Instrumentação de Vazão

Placa de Orifício _{Medidor Venturi}

Tubo Pitot

Válvulas de Controle

Válvula com atuador pneumático de diafragma

Válvula com atuador elétrico (senoidal ou motor)

Válvula com atuador hidráulico ou pneumático tipo pistão

78

Exemplo:

FR-210

FCV-210

FE-210 FT-210

FIC-210

4 ~ 20mA 1 ~ 5V 4 ~ 20mA

4 ~ 20mA

TUBULAÇÃO DO PROCESSO

FY-210 I/P

(NBR-8190)

79

Simbologia Conforme ABNT

(NBR-8190)

80

81

Simbologia Conforme ABNT

(NBR-8190)

•

Desenhar malhas

conforme fluxogramas

de processo

•

Malha de indicação e

controle de vazão na

tubulação de

enchimento do tanque

•

Malha de medição e

indicação de nível no

tanque

•

Malha de indicação de

temperatura no tanque

•

Instrumentos

eletrônicos 4 a 20 mA

Simbologia Conforme ABNT

(NBR-8190)

• Malha de indicação e controle de vazão na tubulação de enchimento do tanque

• Instrumentos eletrônicos 4 a 20 mA

• Malha de medição e indicação de nível no tanque

• Malha de indicação de temperatura no tanque

• Instrumentos eletrônicos 4 a 20 mA

84

(NBR-8190)

I I

Projeto Básico 2

Fluxograma de Engenharia

Folha de Dados de Instrumentos

• Informações de processo básicas que permitirão a correta seleção e dimensionamento dos instrumentos

• Serviço, produto, condições mínimas, normais e máximas das principais variáveis, condições de alarme, segurança, etc

• Agrupar em um único documento todas as informações do processo necessárias para a especificação dos

instrumentos

• Se qualquer uma das informações necessárias da folha de dados do processo não estiver disponível, o engenheiro de instrumentação deve notar a falta desta informação e obtê-la com o engenheiro de processo ou o departamento

de produção 87

88

Folha de Dados

U N I D A D E: FOLHA xde y

P R OJ ET O: C L I EN T E:

NOTAS:

REVIS. DATA POR VERIF.APROV.

FA TOR COM P RES. VA ZÃ O

( )

NORM A L

M Á X.

M ÍN. P RESSÃ O ( )

NORM A L

M Á X.

M ÍN. COND. REF.

M Á X. NOR M A

L TEM P ERA TURA

(ºC)

REVIS. DATA POR VERIF.APROV. FLUIDO

IDENT IF ICA ÇÃ O

FOLHA DE DADOS DE PROCESSO PARA INSTRUMENTOS DE VAZÃO, TEMPERATURA E PRESSÃO

P ESO M OLEC U LA R

0 N º

M ÍN. COND. REF . COND . OP ER.

VISCOSIDA

DE (cp) P ON TO DE A TUA ÇÃ O NOTA S

FOLHA DE DADOS

DENSID A DE

CON D. OP ER.

Folha de Dados

• Revisão

–Quando algum dado constante da folha for revisto, assinalar com o número da revisão e a linha na qual este dado se localiza.

• Identificação

–Indicar a identificação do instrumento (“tag”) de acordo com a sistemática adotada.

• Fluido (Estado)

Folha de Dados - Vazão

• Vazão:Fornecer os valores de vazão normal, máxima e

mínima.

• Pressão:Indicara a pressão normal, máxima e mínima, a

montante do elemento primário.

• Temperatura:Fornecer os valores das temperaturas

normal, máxima e mínima.

• Densidade:Para líquidos, fornecer as densidades relativas

nas condições de referência (temperatura de referência) e nas condições de operação (temperatura normal). Para gases utilizar o mesmo procedimento ou

preferencialmente indicar o peso molecular e fatores de compressibilidade.

• Peso molecular:Informar no caso de vapores e gases.

90

Folha de Dados - Vazão

• Fator de compressibilidade:Para vapores e gases

informar o valor do fator de compressibillidade nas condições de referência (pressão e temperatura de referência) e nas condições de operação (pressão e temperatura normais). Se o fator de compressibilidade for omitido, será considerado igual a 1.

• Viscosidade:Indicar a viscosidade nas condições normais

de operação.

• Ponto de Atuação:Quando o instrumento for uma chave

de vazão, fornecer a vazão correspondente ao ponto de atuação da chave nas unidades indicadas para as vazões normal, máxima e mínima.

91

Folha de Dados - Pressão

• Pressão:Fornecer os valores de pressão normal, máxima e

mínima.

• Temperatura:Fornecer os valores da temperatura normal,

máxima e mínima.

• Ponto de Atuação:Quando o instrumento for um

pressostato, indicar a pressão correspondente ao ponto de atuação.

Folha de Dados - Temperatura

• Temperatura:Fornecer os valores da temperatura normal,

máxima e mínima.

• As temperaturas máxima e mínima geralmente corresponderão à temperatura de projeto mecânico dos equipamentos aos quais os instrumentos estão ligados.

• Pressão:Fornecer os valores de pressão normal, máxima e

mínima.

• Ponto de Atuação:Quando o instrumento for um

termostato, indicar o valor da temperatura correspondente ao ponto de atuação.

93

94

Folha de Dados

REV ISÃO

U N I D A D E: FOLHA

xde y

P R OJ ET O : C L I EN T E:

NOTAS:

DATA POR VERIF.APROV. REVIS.

DEN SID A D E N A S CON D. NORM A IS M Á X.

N OR M A L TEM P ER A TUR A

(ºC ) NÍ VEL ( )

N ORM A L

M Á X.

M ÍN .

SUP ERIOR VISC OSIDA

D E (cp) P ONTO D E A TUA ÇÃ O NOTA S

IN FER IOR

REVIS.DATA POR VERIF.APROV. TIPOS DOS EQUIPAMENTOS

IDEN TIFICA ÇÃ O

FOLHA DE DADOS DE PROCESSO PARA INSTRUMENTOS DE NÍVEL

FLUIDO (ESTA DO)

M Á X.

0 N º

M Í N. P R ESSÃ O ( )

FOLHA DE DADOS

SUP ER IOR

IN FERIOR EQUIP A M EN TO

IDEN TIFIC A ÇÃ O NORM A L

M ÍN.

Folha de Dados - Nível

• Nível:Indicar os níveis normal, máximo e mínimo.

• Densidade relativa

• Para líquidos a densidade relativa será dada em relação à densidade da água na temperatura de referência. Para gases e vapores, a densidade relativa será dada em relação ao ar nas condições de referência.

• As condições de referência, salvo indicação em contrário,

serão:

• Para líquidos...20ºC

Folha de Dados - Nível

• Equipamento:Indicar a identificação do equipamento, o

tipo de acordo com croquis numerados e as dimensões principais em milímetros.

• Fluido:No caso de interfaces líquido/gás ou vapor

especificar apenas o fluido inferior. Para interfaces líquido/líquido, especificar ambos líquidos inferior e superior.

• Pressão:Fornecer a pressão normal, máxima e mínima.

• Temperatura:Fornecer os valores das temperaturas

normal, máxima e mínima.

96

Folha de Dados - Nível

• Densidade:No caso de interface líquido/gás ou vapor,

informar a densidade relativa do líquido. No caso de interface líquido/líquido, fornecer ambas densidades.

• Viscosidade:Indicar a viscosidade do(s) líquido(s) nas

condições normais de operação.

• Ponto de Atuação:Quando o instrumento for uma chave

de nível, indicar o nível correspondente ao ponto de atuação da chave.

97

98

Folha de Dados

N º U N I D A D E : P R O J E T O C L I E N T E :

NO T A S :

REVI S.D A T A PO R V ERIF. A PRO V.

V A Z Ã O ( )

N O R M A L

M Á X .

M Í N . P R E S S Ã O A M O N T A N T E

( )

N O R M A L

M Á X .

M Í N . M Á X .

M Í N . P R E S S Ã O D IF E R E N C IA L N A V A Z Ã O (

N O R M A L

REV IS. D A T A POR V ERI F. A PRO V.

ID E N T IF IC A ÇÃ O F L U ID O

C L A S SE D E V E D A ÇÃ

O N O T A S

( ) M Á X .

N O R M A L T E M P E R A T U R

A (º C ) PE SO M O L

M Í N . C O N D . R E F .

P C F A T O R C O M P R .

P V

FO L H A D E D AD O S

D E N S ID A D E

C O N D . O P E R

F O L H A D E D A D O S D E P R O C E S S O P A R A V Á L V U L A S D E C O N T R O L E REV I S Ã O

Folha de Dados - Válvulas

• Vazão:Fornecer os valores de vazão normal, máxima e

mínima.

• Pressão:Dar os valores da pressão normal, máxima e

mínima a montante da válvula de controle.

• Pressão diferencial (∆P):Fornecer a queda de pressão na

válvula de controle na vazão normal, máxima e com a válvula totalmente fechada. Os dois primeiros valores serão usados para os cálculos dos CV’s normal e máximo. O diferencial de pressão com a válvula fechada será usado para dimensionamento do atuador e também para estimar o CV mínimo, e consequentemente a faixa de CV nas quais a válvula deverá operar.

• Temperatura:Fornecer os valores das temperaturas

normal, máxima e mínima.

99

100

Lista de Instrumentos

Nº : Nº Clie nte:

Folha Nº: Rev.:

Por : V er if.: Data:

FLUXO-GRAM A

FOLHA DE ESPECIF.

DIAGRAM A DE M ALHA

DIAGRAM A INTERTRAV. PLANTA INSTRUM . NOTAS: LISTA DE CABOS TAG TÍPICOS DE M ONTAGEM

INSTRUM ENTO FAIXA UNID. NOTAS

LISTA DE IN STRUMENTOS PROJETO - CLIENTE

SERVIÇO LOC.

T-Tub ulação E-Equipament o C-Campo F-Fornecido p / Terceiro s CLP-Sist ema Sup ervisó rio

Lista de instrumentos

• Índice dos instrumentos da planta industrial, ordenados pelas suas identificações (TAG´s)

• Serviço, fluxograma, equipamentos ou linha onde são instalados, desenhos dos detalhamentos de instalação elétrica, pneumática, de processo, diagrama de malha, planta de instrumentação pneumática, planta de instrumentação elétrica, isométrico ou planta de tubulação, fabricante e modelo dos instrumentos.

• Normalmente é A3.

Lista de instrumentos

• SERVIÇO: Preenchido com a função a qual o instrumento ou a malha que o mesmo pertence está realizando. Normalmente existe mais de um instrumento executando um mesmo serviço.

• LOC. (Localização): Preenchido com o local em que o instrumento está instalado. Normalmente as opções mais comum são: Painel; Linha ou Tubulação; Equipamento; Campo ou CLP.

• TAG: Preenchido com o tag do instrumento.

• FLUXOGRAMA: Preenchido com o código do documento “Fluxograma de Engenharia – P&ID”.

• INSTRUMENTO: Descrição resumida do instrumento, por exemplo: Indicador de nível.

102

Lista de instrumentos

• FOLHA DE ESPECIFICAÇÃO: Preenchido com o código do folha de especificação.

• FAIXA E UNID.: Valores retirados da folha de especificação do instrumento.

• DIAGRAMA DE MALHA; INTERTRAVAMENTO; TÍPICOS DE MONTAGEM; LISTA DE CABOS E PLANTA DE

INSTRUMENTAÇÃO: Preenchido com o código do documento relativo ao instrumento.

103

Projeto Detalhado

• Desenvolvidos os cálculos de engenharia e seus memoriais, desenhos e diagramas, especificações de instrumentos, requisições de compra, organização de literaturas e documentos.

• Necessário um sistema para manter o controle e rastreabilidade da documentação devido ao aumento de volume.

• Documentos contemplem as seguintes informações:

– Número

– Título – Tipo

– Tamanho

– Data de criação – Data de Revisões

Projeto Detalhado

• Documentos mais importantes a serem desenvolvidos

– Memorial de cálculo de instrumentos – Folha de Especificação de Instrumentos – Diagrama de fiação ou ligação – Diagrama de malha – Diagrama lógico

– Diagramas de detalhamento típico de instrumentos – Planta de encaminhamentos de cabos

– Planta de encaminhamentos de cabos na sala de controle – Desenhos de painel

– Especificações de instrumentos, folha de dados, memoriais, informações de fabricantes, etc. podem também ser numerados e arquivados.

106

Folha de Especificações

• Objetivos

–Facilidade no estabelecimento dos dados mínimos necessários à especificação dos instrumentos;

–Uniformização da terminologia;

–Padronização na apresentação dos dados, permitindo critérios uniformes de análise de especificações, cotações, ordens de compra, inspeção e recebimento;

–Aumento de eficiência no processamento das informações, desde a concepção inicial até a operação dos sistemas de instrumentação e controle

107

Folha de Especificações

• Identificação (tag), serviço, dados operacionais e características técnicas que permitam sua completa definição para fins de aquisição do instrumento.

• Devem ser elaborados utilizando-se formulários padronizados.

–Procedimento PRINST/1 do IBP

–Norma ISA-20-1981 “Formulários de especificação de instrumentos, elementos primários e válvulas de controle para medição e controle de processo”

Folha de Especificações

• Instrumentos diversos

• Anunciadores de alarme

• Termômetros bimetálicos e poços

• Termopares e poços

• Instrumentos de temperatura (bulbo cheio)

• Placas de Orifíco e flanges

• Medidores magnéticos de vazão

• Visores de nível

• Chave de nível (bóia ou empuxo)

• Instrumentos de nível (tipo capacitância)

• Pressostatos

• Transmissores de pressão diferencial

• Válvulas de controle

• Válvulas controladoras de nível

• Instrumentos de painel

109

• Anunciadores de alarme –

Gravação de Plaquetas

• Termostatos

• Bulbos de resistência e poços

• Rotâmetros

• Transmissores tipo turbina

• Totalizador local de vazão

• Indicadores de nível de tanque

• Instrumentos de nível (empuxo)

• Manômetros

• Transmissores de pressão

• Instrumentos de pressão

• Válvulas termostáticas

• Válvulas controladoras de pressão

• Válvulas motorizadas

eletricamente

• Válvulas motorizadas

pneumaticamente

• Válvulas solenóide

110

Nº REV

0

UNIDADE: FOLHA

_de _

PROJETO:

CLIENTE:

1 IDENTIFICA ÇÃ O

2 SERVIÇO

3 IDEN TIFICA ÇÃ O DA LINH A

4 D IÂ M ETRO DA LINHA

5 6

7 D IÂ M ETRO, CLA SSE E FA CE

8 A LC A NC E

9 C A LIB RA ÇÃ O

10M A T. DO TUB O M EDIDOR

11M A T. DO R EVESTIM ENTO

12M A T. DO FLA N GE

13TIP O D O ELETR ODO

14M A T. ELETROD O

15LIGA ÇÃ O DA B OB INA

16P RECISÃ O

17R EP ETIB ILIDA DE

18A LIM ENTA ÇÃ O

19C LA SSIFICA ÇÃ O DO IN VÓLUCRO

20C ONEXÃ O ELÉTRICA

21VELOC ID A DE ( m/s )

22 23 24 25M ONTA GEM

26SINA L DE SA ÍD A

27C OM P R IM EN TO CA B O DE SINA L

28C LA SSIFICA ÇÃ O DO IN VÓLUCRO

29C ONEXÃ O ELÉTRICA

30A LIM ENTA ÇÃ O

31TIP O

32IND IC A ÇÃ O

33 T R A N S M IS S O R G E R A L M E D ID O R

CLA RIFICA D O P A RA ETA

EFLUENTE TRA TA DO P A RA ETA

IN TEGRA L FIT-01

4 a 20 mA ,LINEA R,ISOLA DO N EOP R ENE

EM SÉR IE A ÇO CA R B ON O

0 a 70 m³/h 10" 150# FP

STA NDA RD

1,53 0 a 500 m³/h 0 a 1675 m³/h

FIT-02

6"

4" 150# FP 0 a 270 m³/h 14"

NEM A 4 1/2" N P T(F)

-N EM A 4 110 / 220 Vca

M IC ROP ROC ESSA DO M ICROP ROCESSA D O SIM - D IGITA L

MEDIDORES MAGNÉTICO DE VAZÃO FOLHA DE ESPECIFICAÇÃO

A ISI 304

A ISI 316 0,5% DO VA LOR M EDIDO 0,1% DO VA LOR M EDIDO DO TR A NSM ISSOR

N EM A 4 1/2" NP T(F)

1/2" NP T(F) INTEGRA L

A ISI 304 NEOP RENE A ÇO CA RB ONO

STA ND A RD A ISI 316 EM SÉRIE 0,5% D O VA LOR M ED ID O 0,1% D O VA LOR M ED ID O D O TRA N SM ISSOR

SIM - DIGITA L 1,33

110 / 220 Vca 4 a 20 mA ,LIN EA R,ISOLA D O

-NEM A 4 1/2" N P T(F)

111

32IND IC A ÇÃ O

33

34P LA QUETA DE IDENT IFICA ÇÃ O

35A NEL D E A TERRA M ENTO

36A NEL D E P ROTEÇÃ O

37 38 39 40 41

42FLUIDO ESTA DO FÍSICO

43P RESSÃ O N ORM A L

44P RESSÃ O M Á X.P RESSÃ O M ÍNIM A

45TEM P . NORM A LTEM P . M Á XIM A

46VA ZÃ O NORM A L

47VA ZÃ O M Á X. VA ZÃ O M ÍN IM A

48D ENSIDA D E C OND . OP ER.STA ND .

49VISCOSID A DE TEM P .OP ER. A M B .

50SÓLIDOS EM SUSP EN SÃ O

51P ESO M OLECULA R

52C OND UTIVIDA DE ELÉTR IC A

53 54 55FA B RICA NTE

56M ODELO

57 UNIDADES: PRESSÃO (bar) TEMPERATURA (º C) VISCOSIDADE (cP)DENSIDADE (kg/m³) VAZÃO (m³/h) NOTAS:

SIM - 0,1% 70 0 500 A C E S S Ó R IO S

SIM - 0,1% 2 5 0 A M B . A M B .

0 49 1000 -SIM - D IGITA L

2 5 0 SI M - A ISI 316

-EFL. TR A T. LÍQUIDO

C O N D IÇ Õ E S D E O P E R A Ç Ã

O EFL. B RUTO LÍQUIDO

350 1000

1 A M B . A M B .

-Folha de Especificações

• Classificação do invólucro IP XX

112

113

Folha de Especificações

115

116

Folha de Especificações

• Materiais

– Atenção especial com as partes molhadas ( em contato com fluído a ser medido )

– Inox 304 ou 316 – Neoprene – Teflon

– Monel

– Tântalo

Medição de Pressão

Medição de Pressão

• Pressão atmosférica, manométrica ou relativa, absoluta, pressão diferencial.

• Unidades práticas de pressão: mmHg, mmH2O, atm,

kgf/cm2_{, psi}

• 8.3.1.2 Os elementos sensores do tipo “Bourdon” são os recomendados para os instrumentos de medição local de pressão. [Prática Recomendada]

119

Medição de Pressão

121

•8.3.5.1 O manômetro com amortecedor de pulsação deve ser instalado em serviço onde haja pulsação do fluido de processo, como em descarga de bombas alternativas e em sucção e descarga de compressores alternativos.

Medição de Pressão

122

8.3.5.3 Em linhas e equipamentos com líquido e em temperaturas elevadas, que possam danificar o instrumento, deve ser previsto e instalado comprimento adicional nas linhas de impulso, para a dissipação térmica necessária. Para aplicações onde o fluido de processo seja vapor, utilizar tubo sifão ou serpentina de resfriamento.

Medição de Pressão

• 8.3.5.4 Para linhas onde o fluido de processo seja corrosivo, viscoso, solidificável ou tenha combinação destas propriedades, os instrumentos de pressão devem:

– a) manômetros: utilizar diafragma de selagem;

Medição de Pressão

• 8.3.1.1 Para qualquer medição de pressão, cujo sinal deva ser levado a mais de 10 m do ponto de medição, deve ser utilizado um transmissor de pressão.

• 8.3.3.1 Os transmissores de pressão devem possuir as seguintes características:

– a) serem eletrônicos, inteligentes e programáveis, com a transmissão do sinal no mesmo meio físico que a alimentação elétrica;

– b) poderem operar em 24 Vcc, com sinal de saída linear em 4 mA a 20 mA, com uma resistência de carga mínima de 500 Ω; – c) serem padronizados em toda a planta de forma a facilitar a

manutenção.

124

Medição de Pressão

125

Transmissor Temperatura do _Circuito

Temperatura da Capsula

Pressão Estática

Pressão Diferencial

Sensor

Diagnóstico

Medição de Pressão

127

Sensor tipo célula capacitiva

Medição de Pressão

128

Sensor tipo strain gauge ( fita extensiométrica )

Medição de Pressão

• 8.3.5.4 Para linhas onde o fluido de processo seja corrosivo, viscoso, solidificável ou tenha combinação destas propriedades, os instrumentos de pressão devem:

– a) manômetros: utilizar diafragma de selagem;

– b) transmissores: ser instalados com pote de selagem ou selo diafragma, conforme a necessidade.

Medição de Pressão

130

Medição de Pressão

131

Nº REV

0

UNIDADE: FOLHA

_de _

PROJ ETO:

CLIENTE:

1 IDENTIFICAÇÃ O

2 SERVIÇO

3 IDENTIFICA ÇÃ O DA LINHA

4 TIP O

5 CONEXÃ O A O P ROCESSO

6 CONEXÃ O ELÉTRICA

7 CLA SSIFICA ÇÃ O DA Á REA

8 CLA SSIF. DO INVÓLUCRO

9 M ONTA GEM

10 11TIP O DO ELEM ENTO

12ALCA NCE

13FA IXA ( CALIB RA ÇÃ O )

14CL.P RESSÃ O SOB REP RESSÃ O

15FLUIDO DE ENCHIM ENTO

16

17PRECISÃ O LINEARIDA DE

18REP ETIB ILIDADE HISTERESE

19 20

21SINAL SA ÍDA IM P ED. CA RGA

22ALIM ENTAÇÃ O SIST. TRA NSM IS.

23PROTOCOLO P/ COM UNIC. DIGITA L

24CONSUM O

FOLHA DE ESPECIFICAÇÃO

G E R A L T R A N S M IS S O R -DIFERENCIA L VER SELO P G13.5 ZONA 1, GRUP O II B , T4

IP 65 INTEGRA L DIA FRA GM A

FLUORLUB E 0,1% SP AN

4 a 20 mA

-- 2 FIOS P ROFIBUS - P A

12 mA -- -INTEGRAL DIAFRAGM A FLUORLUB E 0,1% SP A N

-1 a 2 bar -0,2 a 1 bar 20 bar

-12 mA DIA FRA GM A

20 bar FLUORLUB E 0,1% SPA N

-1 a 2 bar -0,2 a 1 bar

-- 2 FIOS P ROFIB US - PA

P G13.5

INTEGRA L M A NOM ÉTRICO

3" 300# FR ZONA 1, GRUP O II B , T4

IP 65

--

-M A NO-M ÉTRICO 1/2" NP T ( F )

PG13.5 ZONA 1, GRUP O II B , T4

IP 65

0 a 0,05 bar 0 - 0,025 bar

- 10 bar

-500 24 Vdc 2 FIOS

TRANSMISSORES DE PRESSÃO DIFERENCIAL

121LT01 121PT01 121FT01

24CONSUM O

25ELEM ENTO

26FLA NGES E A DAP TA DORES

27ANÉIS EM " O"

28VÁ LVULA S DE VENT E DRENO

29PA RAF USOS PORCA S

30INVÓLUCRO/P INT URA

31COR

32 33 34TIP O

35CONEXÃ O A O P ROCESSO

36 DIAF RA GM A

37M A TERIAL CORP O SUP. INF ERIOR

38 CA PILA R A RM ADURA

39COM PRIM ENTO DO CA P ILA R

40FLUIDO DE ENCHIM ENTO 2

41

42FLUIDO ESTA DO FÍSICO

43PRESSÃ O NORM A L 1

44PRESSÃ O M Á X.PRESSÃO M ÍNIM A 1

45TEM P. NORM A LTEM P. M Á XIM A

46DENSIDA DE REL. STA ND.

47VISCOSIDA DE T EM P .OP ER. AM B.

48SÓLIDOS EM SUSP ENSÃO NÃO

49PESO M OLECULA R

50INDICA DOR LOCAL

51KIT P / M ONTA GEM EM TUB O DE 2"

52M A NIF OLD INTEGRAL 3 VIAS

53PLA QUETA DE IDENTIFICAÇÃO

54 55FA BRICA NTE

56M ODELO

57 UNIDADES: PRESSÃO (bar) TEMPERATURA (ºC) VISCOSIDADE (cP) NOTAS:

A ISI 316 -VAP OR RESINA GA SOSO

SM A R SM A R EF LUENTE GA SOSO

C O N D . O P E R . A C E S S

. DIGIT AL

-A ISI 316 -SIM M A T E R IA IS S E L O D IA F R A G M A

NOT A 2

DIGITAL REM OTO 2" 300# F R P A DRÃ O FA B RICANTE

A ISI 304 5 m ( CONF IRM AR ) AISI 316 L AISI 316 A ISI 316 AISI 304

AISI 316 L

-ALUM ÍNIO/P OLIÉST ER

-DIGIT AL 0,06 0,8 -0,04 25 190 -NÃ O

-A ISI 316 L 12 mA 12 mA

-A ISI 316 L

-A ISI 316 L P TF E

-A LUM ÍNIO/P OLIÉSTER P A DRÃ O FA BRICANTE

-0,06 0,8 -0,04

-40 - 120 180

-- -P A DRÃ O FA B RICANTE

-ALUM ÍNIO/P OLIÉSTER

A ISI 316 PT FE A ISI 316 AÇO INOX AÇO INOX A ISI 316 L

PTF E -25 90 Á GUA+SOLV. 0 0,02 0 L+GAS. -A ISI 316

Medição de Nível

Medição de Nível

• 8.5.2.2 Os visores de nível tipo transparente devem ser utilizados nas seguintes aplicações:

• a) produtos escuros;

• b) interface de líquidos de coloração distinta;

• c) destilados de densidade inferior 25 °API e resíduos destilados, produtos que ataquem o vidro com vapor d’água e soda cáustica, e que requerem a aplicação de proteção de Mica ou Kel-F;

• d) quando se faz necessário o uso de sistema de lavagem para o visor (“flushing”).

134

Medição de Nível

Medição de Nível

• 8.5.3.1 Em tanques de armazenamento devem ser utilizados medidores de nível de tecnologia Radar.

136

Medição de Nível

137

Medição de Nível

139

Medição de Nível

140

Medição de Nível

Medição de Nível

142

Medição de Nível

• 8.5.4.1 Para transmissão de sinais de nível, os instrumentos devem ser do tipo empuxo ou pressão diferencial. Instrumentos tipo ultra-sônico, rádiofreqüência e radioativos também podem ser utilizados, porém devem se restringir às aplicações específicas que justifiquem sua utilização.

• 8.5.4.2 Os transmissores de nível devem ter as seguintes características:

– a) serem eletrônicos, inteligentes e programáveis, com a transmissão do sinal no mesmo meio físico que a alimentação elétrica;

• 8.5.4.3 Todas as partes em contato com o fluido de processo, tais como: flanges, deslocadores, diafragmas, bujões, devem ser, no mínimo, de aço inoxidável AISI 316, exceto quando as condições de processo exigirem outro

material. 143

Medição de Nível

Medição de Nível

• Empuxo – Tubo de torque

145

Medição de Nível

• Pressão diferencial em tanques abertos

146

P = h . γ

Medição de Nível

Medição de Nível

• Tanques fechados

148

Selo Remoto

Medição de Nível

149

Medição de Nível

• Para o tanque abaixo calcular a faixa de medição do transmissor e nível:

151

Medição de Vazão

Medição de Vazão

• 8.4.1.1 Na medição de vazão devem ser utilizadas placas de orifício com transmissores de pressão diferencial.

154

Medição de Vazão

155

Medição de Vazão

Medição de Vazão

157 Relação entre ∆p e Vazão

∆p Vazão

Medição de Vazão

158

Medição de Vazão

Medição de Vazão

160 Tipos de tomadas

Medição de Vazão

161 Tipos de tomadas

Medição de Vazão

Re > 2.320 turbulento

Medição de Vazão

163 Onde:

N = 0,0003962

ρ = adimensional (densidade

relativa) QL = m3/h D = mm

ΔP = mmH2O

Onde: δL= kgf/m3 QUL = m3/h D = mm γ = cSt

Medição de Vazão

164 β= d / D

d= Ø do orifício D= Ø int. da tubulação Trechos retos

Medição de Vazão

165

Medição de Vazão

166

Trechos retos

Medição de Vazão

167

Montagem do transmissor – medição de gases

FT

FT

Plugs Válvulas de Vent TRANSMISSOR

Válvulas de Bloqueio

Orifício

Tomadas na posição superior para aplicação em Gases

Válvulas de Dreno Plugs Válvulas de Bloqueio

X

Evitar pontos baixos

TRANSMISSOR Manifold

3-vias

Medição de Vazão

Montagem do transmissor – medição de líquidos

FT

FT

Válvulas de

Bloqueio Manifold 3-vias _{Tomadas na posição} inferior para aplicação em

Líquidos

Válvulas de Dreno

Plugs Válvulas de Vent

X Evitar pontos altos

Medição de Vazão

169

Montagem do transmissor – medição de vapores

FT

Tomadas na posição superior para aplicação

em Vapor

Válvulas de Dreno Plugs Válvulas

de

Bloqueio Orifício

Manifold 3-vias

Medição de Vazão

• 8.4.2.1 Placas de orifício:

– a) usar placas do tipo concêntrico, com bordo reto, instaladas entre flanges de orifício;

– b) quando o nº de “Reynolds” da aplicação for inferior aos limites previstos para as placas de bordo reto na norma ISO 5167, devem ser utilizadas placas de bordo quadrante, ou entrada cônica, respeitados os limites estabelecidos na norma ABNT NBR 13225; – e) o material das placas deve ser aço inoxidável AISI 316, a menos

que as condições de serviço exijam outro material;

– i) a locação das tomadas para placas de bordo reto e quadrante deve se dar nos flanges de orifício;

– j) não devem ser utilizadas tomadas locadas na tubulação;

170

Medição de Vazão

• 8.4.1.2 Os demais tipos de instrumentos, tais como: medidores de área variável, deslocamento positivo, medidores tipo turbina, eletromagnéticos, “vortex”, ultra-sônicos e coriolis, podem ser usados onde sua utilização seja estritamente necessária pelas condições do processo.

[Prática Recomendada]

Medição de Vazão

• 8.4.5 Medidores do Tipo Deslocamento Positivo

– 8.4.5.1 Devem ser utilizados em serviços de totalização de vazão de líquidos, isentos de partículas, onde seja requerida pequena incerteza de medição.

– 8.4.5.2 Não são recomendados para serviços com líquidos de viscosidade muito baixa, capazes de fluir pelas folgas do instrumento.

– 8.4.5.3 Deve ser prevista a instalação de filtro a montante do medidor.

172

Medição de Vazão

173

Deslocamento positivo

Medição de Vazão

• 8.4.6 Medidores Tipo Turbina

– 8.4.6.1 Os medidores do tipo turbina devem ter sua aplicação limitada a sistemas de transferência para faturamento, onde se deseja menor incerteza que a alcançada pelos medidores do tipo deslocamento positivo ou medidores de pressão diferencial. – 8.4.6.2 Os medidores tipo turbina não são recomendados para

Medição de Vazão

• Medição de volume

– Turbina

175

Medição de Vazão

8.4.8 Medidores Tipo Eletromagnéticos

– 8.4.8.1 Medidores eletromagnéticos devem ter suas aplicações limitadas a líquidos com condutividade elétrica adequada a esse tipo de medidor.

– 8.4.8.2 Medidores eletromagnéticos são recomendados onde se deseja medir vazão de lamas, fluídos com sólidos em suspensão ou outros fluídos de difícil medição com outros instrumentos, como fluídos corrosivos e abrasivos. São recomendados ainda onde se deseja a perda de carga na tubulação reduzida a um mínimo e onde se tenha fluídos com viscosidade, pressão, temperatura ou peso específico variando. [Prática Recomendada]

176

Medição de Vazão

Medição de Vazão

178

U = B . d . v B – intensidade do campo magnético d – diâmetro interno da tubulação v – velocidade do fluído

Medição de Vazão

179

A instalação do elemento primário deve garantir que o tubo esteja sempre cheio. Os eletrodos devem ser montados em um plano horizontal, para evitar que haja circuito aberto causado por bolhas de ar no topo do tubo.

Medição de Vazão

181

•Sem perda de carga • Sem partes móveis • Bidirecional • Fácil limpeza

• Medição não é afetada por mudanças na viscosidade, densidade ou temperatura • Capaz de trabalhar desde produtos limpos até lama

• Alto turndown

•Trechos retos curtos ( ~ 5.D ) • Amplo range de materiais compatíveis

Medição de Vazão

182

•Sem perda de carga • Sem partes móveis • Bidirecional • Fácil limpeza

• Medição não é afetada por mudanças na viscosidade, densidade ou temperatura • Capaz de trabalhar desde produtos limpos até lama

• Alto turndown

•Trechos retos curtos ( ~ 5.D ) • Amplo range de materiais compatíveis

183

Nº REV

0

UNIDADE: FOLHA

_de_

P ROJETO:

CLIENTE:

1 IDENTIFICA ÇÃ O

2 SER VIÇO

3 LINHA N º

4 DIÂ M . EXT. DA LINHA / SCH

5 M ÉTODO DE CÁ LC ULO ISO 5167

6 7 8 TIP O

9 M A TERIA L

10 ESP ESSURA (m m)

11 VA ZÃ O DE C Á LCULO

12 ∆P NA VA ZÃ O DE CÁ LCULO

13 DIÂ M ETRO DE ORIFÍCIO (m m)

14 RELA ÇÃ O d/D = β 15 ∆P NA VA ZÃ O M Á XIM A

16 17 18 FLUIDO

19 ESTA DO FÍSICO

20 VA ZÃ O NORM A L

21 VA ZÃ O M Á XIM A

22 VA ZÃ O M ÍNIM A

23 P RESSÃ O D E OP ERA ÇÃ O

24 P RESSÃ O D E P ROJETO

25 TEM P ERA TURA DE OP ERA ÇÃ O

26 TEM P ERA TURA DE P ROJETO

27 DENSIDA DE NA COND. OP ERA ÇÃ O

28 VISCOSIDA D E NA CON D. OP ER A ÇÃ O

29 P ESO M OLECULA R

CLA RIFICA D O P A RA ETA

EFLUENTE TRA TA DO P A RA ETA

SEGM ENTA L A ISI 316

3,43

1 5 A M B IEN TE A M B IEN TE 1000 49 70 0 2 75,25 0,49541

EFLUENTE TRA TA DO LÍQUIDO 2500 mm H2O

49,50 1250 mm H2O FOLHA DE ESPECIFICAÇÃO

6" / 40 ISO 5167

3,43 353,55 1250 m m H2O

FE-01

A M B IENTE A M B IENTE 1000 1 500 0 2 5 0,57836

EFLUENTE B RUTO LÍQUIDO

350 2500 m m H2O

198,25 14" / 0,250"

SEGM ENTA L A ISI 316

FE-02

PLACAS DE ORIFÍCIO

184

18 FLUIDO

19 ESTA DO FÍSICO

20 VA ZÃ O NORM A L

21 VA ZÃ O M Á XIM A

22 VA ZÃ O M ÍNIM A

23 P RESSÃ O D E OP ERA ÇÃ O

24 P RESSÃ O D E P ROJETO

25 TEM P ERA TURA DE OP ERA ÇÃ O

26 TEM P ERA TURA DE P ROJETO

27 DENSIDA DE NA COND. OP ERA ÇÃ O

28 VISCOSIDA D E NA CON D. OP ER A ÇÃ O

29 P ESO M OLECULA R

30 Cp/Cv

31 FA TOR DE C OM P RESSIB ILIDA DE

32SÓLIDOS EM SUSP ENSÃ O

33 34 35 36 37 FA B RICA NTE

38 M ODELO

39

40 UNIDADES: VAZÃO (m³/h) PRESSÃO (bar) TEMPERATURA (º C) DENSIDADE (Kg/m³) VISC. (cP) NOTAS:

0,1% 1 5 A M B IEN TE A M B IEN TE 1000

49 70 0 2 EFLUENTE TRA TA DO

LÍQUIDO

0,1% A M B IENTE A M B IENTE 1000 1 500 0 2 5 EFLUENTE B RUTO

LÍQUIDO 350

Medição de Temperatura

Medição de Temperatura

187

Medição de Temperatura

• 8.2 Instrumentos de Temperatura

• 8.2.1 Critérios de Seleção

• 8.2.1.1 As indicações locais devem ser feitas com termômetros bimetálicos.

• 8.2.3.1 Os termômetros bimetálicos devem ter as seguintes características gerais:

–a) mostrador de, no mínimo, 100 mm de diâmetro; –b) conexão ao poço de 1/2” NPT;

–c) haste de aço inoxidável AISI 316 com diâmetro externo de 6 mm;

–d) incerteza de medição: 1 % do “span”;

–e) caixa de plástico ou AISI 304, com grau de proteção IP-55; –f) ajuste de zero no ponteiro.

188

Medição de Temperatura

Medição de Temperatura

• 8.2.1.2 Para indicação remota, os sensores utilizados devem ser termopares e termo-resistências.

• 8.2.2.7 As termo-resistências devem ser do tipo 3 fios, de platina, padrão 100 ohms a 0 °C e devem obedecer aos padrões estabelecidos na norma IEC 60751.

190

Medição de Temperatura

• Termo-resistências (bulbos de resistência)

191

Medição de Temperatura

• A termo-resistência de platina é a mais usada industrialmente devido a sua grande estabilidade e exatidão.

• Esta termoresistência tem sua curva padronizada conforme norma DIN-IEC 751-1985 e tem como características uma resistência de 100Ωa 0ºC.

• Convencionou-se chamá-la de Pt-100, ( fios de platina com 100Ωa 0ºC ).

Medição de Temperatura

193

Tipos de ligação - circuito de medição a 3 fios Tipos de ligação - circuito de medição a 2 fios

Medição de Temperatura

194

•8.2.2.8 Todos os acessórios incluindo poço, cabeçote, blocos terminais e outros, devem ser fornecidos em conjunto pelo fabricante do termo-elemento.

Medição de Temperatura

195

Medição de Temperatura

196

8.2.2.1 A nomenclatura, materiais, requisitos, limites de utilização e fios de extensão dos termopares devem estar de acordo com a norma ISA MC96.1. Todos os termopares devem ser do tipo K, exceto quando contra indicado tecnicamente.

Termopares

Medição de Temperatura

197

Efeito Seebeck

199 Cobre Constantan - 184 a

370ºC 3.2.1 Resiste a atmosfera corrosiva. 3.2.2 Aplicável em atmosfera redutora ou

oxidante abaixo de 310ºC. 3.2.3 Sua estabilidade o torna útil em

temperaturas abaixo de 0ºC.

3.2.2 Oxidação do cobre acima de 310ºC.

Ferro Constantan 0 a 760ºC 1) Baixo Custo.

3.2.3 Indicado para serviços contínuos até 760ºC em atmosfera neutra ou redutora.

3.2.4 Limite máximo de utilização em atmosfera oxidante de 760ºC devido à rápida oxidação do ferro. 3.2.5 Utilizar tubo de proteção

acima de 480ºC. Chromel Constantan 0 a 870ºC 1) Alta potência termoelétrica.

2) Os elementos são altamente resistentes à corrosão, permitindo o uso em atmosfera oxidante.

1) Baixa estabilidade em atmosfera redutora.

Chromel Alumel 0 a 1260ºC 3.3.1 Indicado para atmosfera oxidante. 3.3.2 Para faixa de temperatura mais elevada

fornece rigidez mecânica melhor do que os tipos S ou R e vida mais longa do que o tipo J.

−Vulnerável em atmosferas redutoras, sulfurosas e gases como SO2 e H2S, requerendo substancial proteção quando utilizado nestas condições.

Platina 10% Rhodio Platina

0 a 1480ºC

1) Indicado para atmosferas oxidantes. 1. Apresenta boa precisão a altas temperaturas.

4.1.3 Vulnerável à contaminação em atmosferas que não sejam oxidante.

Platina 13% Rhodio Platina

4.1.3.1 Para altas temperaturas, utilizar isoladores e tubos de proteção de alta alumina. Platina

30% Rhodio

Platina 6% Rhodio

870 a

1705ºC 4.1.3.2 Melhor estabilidade do que os tipos S ou R. 4.1.3.3 Melhor resistência mecânica. 4.1.3.4 Mais adequado para altas temperaturas

do que os tipos S ou R. 4.1.3.5 Não necessita de compensação de

junta de referência, se a temperatura de seus terminais não exceder 50ºC.

1) Vulnerável a contaminação em atmosferas que não sejam oxidantes. 2) Utilizar isoladores e tubos de

proteção de alta alumina. K E J T S R B

Medição de Temperatura

200

8.2.2.2 Os termopares e termo-resistências devem ter isolamento mineral e bainha em aço inoxidável AISI 316. Nos casos onde não seja aplicável o uso de poços de proteção, o material da bainha deve ser especificado de acordo com as condições do meio.

Medição de Temperatura

201

Medição de Temperatura

202

8.2.1.3 Para dimensionamento do comprimento das hastes, devem ser observados os valores indicados no ANEXO C.

Medição de Temperatura

203

Válvulas de controle

• 8.6 Válvulas de Controle

• 8.6.1 Seleção

• 8.6.1.1 Para serviços usuais, dos seguintes tipos, listados em ordem de preferência da PETROBRAS, devem ser utilizados respeitados os respectivos limites de aplicabilidade:

– a) válvulas globo gaiola;

– b) válvulas globo convencionais de assento simples ou duplo; – c) válvulas rotativas.

• Nota: Outros tipos de válvulas podem ser utilizadas em casos onde os tipos citados não possam ser aplicados.

[Prática Recomendada]

205

Válvulas de Controle

•

Partes de uma válvula

»Atuador

206

Diafragma Mola Haste

Válvulas de Controle

•

Partes de uma válvula

»Corpo

207

Válvulas de Controle

208

Globo Borboleta

Esfera segmentada

Macho Gaveta Diafragma

Válvulas de controle

• 8.6.1.4 Válvulas tipo gaiola balanceada devem ser utilizadas em aplicações de elevados ΔP, exceto quando se tratar de fluidos sujos, com sólidos em suspensão ou muito viscosos.

• 8.6.1.6 Para seleção entre as válvulas globo convencionais, sede simples ou sede dupla, devem ser observados os seguintes critérios:

– a) sede simples: classe de vedação superior a III; (conforme norma FCI 70-2) menor vazão mínima controlável ou corpo menor que 1 1/2”;

– b) sede dupla: classe de vedação igual ou inferior a III e elevados valores de ΔP.

209

Válvulas de Controle

• Por que válvula globo?

Válvulas de Controle

•

Globo sede simples e

gaiola

211

Válvulas de controle

• 8.6.1.7 Obturadores de assento duplo devem ser providos de guias na parte superior e inferior.

• 8.6.1.14 As válvulas globo de 3 vias do tipo

divergente/convergente podem ser usadas em serviços em que se requeira um desvio/mistura de fluxo, desde que observados os limites de controlabilidade e o diâmetro máximo de 6”. Como alternativa, pode-se utilizar 2 válvulas em configuração “split-range”. [Prática Recomendada]

212

Válvulas de Controle

•

Globo sede dupla, 3 vias e bi-partida

Válvulas de controle

• 8.6.1.8 As válvulas borboleta podem ser aplicadas onde se requeira coeficiente de vazão CV elevado, substituindo as válvulas globo em tamanhos maiores que 6” ou em serviços onde se tenha pequeno diferencial de pressão disponível para perda na válvula. [Prática Recomendada] • 8.6.1.9 Para aplicações de válvulas borboleta, onde não se

admitam vazamentos, as sedes com materiais especiais antivazamento podem ser utilizados, respeitando-se as limitações de pressão e temperatura dos materiais.

[Prática Recomendada]

• 8.6.1.13 As válvulas esfera podem ser usadas em grandes vazões de líquidos com sólidos em suspensão, onde o ΔP for elevado, para operações de corte ou de controle “on-off”. [Prática Recomendada]

214

Válvulas de Controle

•

Borboleta e esfera

215

Válvulas de controle

• 8.6.2.1 A característica de vazão deve ser escolhida de acordo com o seguinte critério: seja X = (ΔP)/(ΔPs), onde: ΔP é o diferencial de pressão na válvula na condição de vazão normal de operação, ΔPs é o diferencial de pressão dinâmico total do sistema em que a válvula está inserida, incluindo o próprio ΔP da válvula, na vazão normal de operação. Logo, valores estáticos de pressão não devem ser considerados, então:

–a) para X ≥ 0,6 utilizar característica linear;

–b) para 0,4 < X < 0,6 utilizar característica parabólica modificada; –c) para 0,3 ≤ X ≤ 0,4 utilizar característica igual percentagem;

–d) cuidados devem ser tomados nos casos em que X < 0,3, pois a capacidade de controle da válvula fica comprometida nessa faixa.

Válvulas de Controle

•

Curvas inerentes de vazão

217 Este tipo de válvula se caracteriza pelo fato de que acréscimos iguais no curso da haste produzem porcentagens iguais de acréscimo em relação à vazão do momento. Em números, uma variação de 10% de abertura, entre 50 a 60% do máximo, varia a vazão de 14 a 21% da vazão máxima. Os mesmos 10% de abertura, na mesma válvula entre 80 a 90% da varia a vazão de 46 a 69%.

Válvulas de Controle

•

Curvas inerentes de vazão

218

Válvulas de Controle

•

Classes de vedação

Válvulas de Controle

•

Classes de vedação

220 Class II

0.5% Rated Capacity 1,000 X.005 5 GPM

Figure 1-5. ANSI Class II Capacity

Class III

0.1% Rated Capacity

1,000 X.001 1GPM

Figure 1-6. ANSI Class III Capacity

Class V

0.0005 mL/in. port dia./psid

3 X 0.0005 0.0015 X 100A

0.1 (minimum test psid) mL per minute (port diameter)

Figure 1-8. ANSI Class V Capacity

Class IV

0.01% Rated Capacity 1,000 X.0001 0.1GPM

Figure 1-7. ANSI Class IV Capacity

Válvulas de Controle

221

•

Classes de vedação

Class VI

0.9 mL/minuto, ou 6 bolhas por minuto

Válvulas de controle

• 8.6.5 Atuadores

• 8.6.5.1 Os atuadores das válvulas de controle devem ser pneumáticos com retorno por mola.

• 8.6.5.2 Para os atuadores tipo diafragma o “range” de operação deve ser de 0,2 kgf/cm2 a 1,0 kgf/cm2 para aplicações normais e de 0,4 kgf/cm2 a 2,0 kgf/cm2 em aplicações de elevados ΔP.

• 8.6.5.3 Para os atuadores tipo pistão o valor superior do “range” deve ser de 4,5 kgf/cm2.

Válvulas de Controle

•

Atuadores

–

Diafragma

223

Válvulas de Controle

•

Atuadores

–

Cilindro pneumático

224

Válvulas de Controle

•

Atuadores

–

Posição de segurança por falha

Válvulas de Controle

•

Dimensionamento de uma válvula

–

Cálculo do CV

•CV: “número de galões de água em condições normais que passam por minuto através da válvula mantendo-se uma queda de pressão de 1 psi”

•N1 e N6: constantes numéricas em função das unidades usadas

226

Válvulas de controle

• 8.6.4 Dimensionamento

• 8.6.4.1 Para o dimensionamento das válvulas de controle deve ser utilizada a norma ISA 75.01, sendo também de verificação obrigatória os seguintes itens:

– a) rangeabilidade (CVMÁX/CVMIN);

– b) tipo de escoamento (subcrítico, vaporização, cavitação e bifásico);

– c) influência de viscosidade;

– d) nível de ruído segundo as normas ISA 75.17 e IEC 60534-8-4; – e) limite de velocidade na entrada da válvula;

– f) diâmetro mínimo em escoamentos compressíveis, para evitar velocidades sônicas.

227

Válvulas de controle

• 8.6.4.2 Quanto a rangeabilidade, devem ser observados os seguintes critérios:

• a) a vazão máxima a ser controlada deve ser limitada a 90 % do curso disponível da válvula de controle;

• b) a vazão mínima a ser controlada deve ser limitada a 10 % do curso disponível da válvula de controle;

• c) levando-se em consideração a vazão mínima, normal e máxima através da válvula, o coeficiente de vazão escolhido para a válvula (CV da válvula) deve ser:

Válvulas de Controle

•

Dimensionamento de uma válvula

–

Dados quanto ao fluxo

•Vazão ( máxima, normal e mínima )

•Pressão à montante e jusante

–

Dados quanto ao fluido

•Estado físico

•Densidade ou peso específico

•Temperatura

•Viscosidade

•Pressão de vapor

–

Geometria da tubulação

229

Válvulas de Controle

•

Dimensionamento de uma válvula

–

Cálculo do CV

•Fp, Fy e Fr: fatores de correção de geometria, de fluxo crítico e de número de Reynolds

230

Válvulas de controle

• 8.6.4.3 A cavitação incipiente ou total é indesejável, sendo portanto necessário eliminar, no projeto tal condição, através de uma das seguintes alternativas:

– a) selecionar válvula de controle tal que seu fator de recuperação de pressão elimine a condição de cavitação;

– b) instalar uma ou mais válvulas de controle a jusante da válvula de controle inicialmente considerada, de modo a reduzir o valor de ΔP na válvula; nesse caso é necessário garantir que nenhuma dessas válvulas esteja ainda em cavitação;

– c) utilizar válvula de controle com internos anti-cavitantes.

Aplicações Severas

• Alto nível de ruído (> 90 dBA)

• Temperaturea acima de 400 ºC

• Combinação de alta pressão (> 600#) e pequena vazão.

• Cavitação (alto dP em líquidos).

• Flashing (P2 < Pressão de Vapor)

• Aplicações em processos erosivos

• Aplicações em processos corrosivos O que é aplicação severa?

Cavitação

P1

P2

P2

P1

Pv

Pv=Pressão de vapor

Flashing – Evaporação súbita

P2

P1

P1

P2

Pv

Danos por Cavitação

Acessórios para Aplicações Severas

Whisper Trim I Whisper Trim III

WhisperFlo Trim Cavitrol III Trim

Atuadores Especiais Controle de Cavitação

DST Trim

Projeto Detalhado

Projeto Detalhado

• Documentos mais importantes a serem desenvolvidos

– Memorial de cálculo de instrumentos – Folha de Especificação de Instrumentos – Diagrama de fiação ou ligação – Diagrama de malha – Diagrama lógico

– Diagramas de detalhamento típico de instrumentos – Planta de encaminhamentos de cabos

– Planta de encaminhamentos de cabos na sala de controle – Desenhos de painel

Projeto Detalhado

• DIAGRAMA DE LIGAÇÃO OU FIAÇÃO

– Detalhes de ligação dos condutores de sinal e blindagem e as réguas terminais que interligam os instrumentos de campo aos demais componentes do sistemas de instrumentação. – Réguas terminais de passagem, localizadas em caixas de junção – Réguas terminais de rearranjo localizadas em painéis locais,

armários de rearranjo ou painéis centrais.

241

242

Projeto Detalhado

• DIAGRAMA DE MALHA

– Esquemático que mostra de forma individual os componentes de uma malha de controle ou indicação/registro de uma variável de processo e suas interligações.

– Baseado na norma ISA-5.4-1991.

– Utilizados em vários momentos, tais como: projeto, construção, start-up, operação, manutenção e modificação.

Projeto Detalhado

• Deve conter no mínimo as seguintes informações:

– Função da malha; – Identificação dos dispositivos;

– Indicação da relação com outras malhas incluindo conexão a circuitos de intertravamento e/ou sequenciamento e suas respectivas identificações, assim como set-point remoto de malhas em cascata, circuitos de segurança e bloqueio, etc.:

– Identificação numérica e/ou colorida de todos os terminais elétricos, pneumáticos e hidráulico nos instrumentos, painéis, caixas de junção, armários, etc.;

– Identificação da localização física dos instrumentos representados; – Ligação às fontes de energia mostrando os valores de tensão e/ou pressão; – Linhas de processo e equipamentos;

– Ações e posições de segurança em caso de falha (eletrônica, pneumática ou ambas) dos vários dispositivos de controle, tais como: controladores, chaves, válvulas de controle, válvulas solenóides e transmissores (se ação reversa).

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247

Projeto Detalhado

• TÍPICO DE INSTALAÇÃO DE INSTRUMENTOS

• São desenhos que mostram os vários detalhes de instalação de instrumentos e acessórios. Podem ser classificados em:

– Fixação de instrumentos e acessórios (detalhes de montagem, mostrando os suportes dos instrumentos, as caixas de junção, as bandejas, etc.) – Instalação de processo (indicativos da instalação dos instrumentos junto aos

equipamentos e tubulações de processo). Deverá caracterizar os materiais de instalação necesários para montagem (classe de pressão, diâmetros das tomadas, tipo de material, etc.)

– Instalação de ar (esquemático de instalação mostrando o suprimento de ar e as interligações pneumáticas dos instrumentos discriminando todos os materiais necessários à montagem).

– Instalação elétrica dos instrumentos (esquemático mostrando o material necessário à instalação elétrica dos instrumentos, observando sempre a classificação de área onde os mesmos estão localizados).

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Projeto Detalhado

• DIAGRAMA LÓGICO

–O diagrama funcional lógico e de controle tem como função estabelecer uniformidade de símbolos e regras na elaboração de documentos que forneceram informações para controle, intertravamento binário e sequencial em partida, operação, alarme e bloqueio de equipamentos e processos nos vários segmentos industriais.

–Os símbolos a serem utilizados nos diagramas são normalizados pela ISA 5.2.

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