Aula 3_Espeificação de Instrumentos

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Especificação de

Instrumentos

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 Função de Instrumentos

» Sensor

Elemento de um sistema demedição que é diretamente afetado por um fenômeno, corpo ou substância que contéma grandeza a ser medida.

Ex.: trena digital

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 Função de Instrumentos

» Detector

Dispositivo ou substância que indica a presença dum fenômeno, corpo ou substância quando um valor limiar duma grandeza associada for excedido, sem necessariamente fornecer um valor

de uma grandeza associada.

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 Função de Instrumentos

» Indicador

Instrumento que sente uma variável de processo e mostra o seu valor através do conjunto escala e ponteiro (analógico) ou de dígitos (digital).

Ex.: termômetro com visor

» Registrador

Instrumento que sente uma variável de processo e imprime o seu valor histórico em um gráfico. O registro pode ser analógico ou digital e pode ser visualmente indicado ou não.

Ex.: tacógrafo

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 Função de Instrumentos

» Transmissor

Instrumento que sente uma variável de processo e gera um sinal padrão eletrônico ou pneumático proporcional ao valor da variável. Geralmente o sinal de saída do transmissor é padronizado.

Ex.: transmissor de pressão

» Transdutor

Dispositivo que converte um sinal de uma forma física para um sinal correspondente de outra forma física.

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 Função de Instrumentos

» Controlador

Instrumento que opera automaticamente para regular uma variável controlada. O controlador compara a variável medida com um valor de referência estabelecido pelo operador e gera um sinal na saída para o elemento final de controle que tende a manter a variável controlada em torno do valor desejado.

» Elemento Final de Controle

Elemento que varia diretamente o valor da variável manipulada. Equipamento da malha de controle que está em contato com o processo, recebendo o sinal do controlador.

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 Função de Instrumentos

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 Função de Instrumentos

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a b c d e g h i j f

 Exercícios

1. Numa fábrica de bebidas, um técnico industrial precisa especificar instrumentos para o processo de engarrafamento.

Indique os tipos de instrumentos a serem utilizados: a) Mede a altura da garrafa em “cm”.

b) Verifica o número de garrafas grandes e gera relatório com a contagem de garrafas grandes. c) Verifica se a garrafa está quebrada.

d) Faz o enchimento das garrafas grandes. e) Faz o enchimento das garrafas pequenas.

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 Instrumentos Sensores

» Representação entrada/saída

11 Grandezas de influência

Meio

_Instrumento

Grandeza medida (mensurando) Entrada

Estímulo

Valor de leitura Saída

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 Instrumentos Sensores

» Diagrama Funcional

Processo

Processo _{Elemento Primário}Sensor / Conversão da _Variável

Indicação Registro Transmissão

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 Instrumentos Atuadores

» Diagrama Funcional

13 Processo Processo Elemento Final de Controle Conversão da Variável Instrumento Comando

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 Tipos de Sinal

» Instrumentos Discretos

Assumem somente 2 valores possíveis (e.g. ligado/desligado, aceso/apagado, ativado/desativado, zero/um).

» Instrumentos Digitais

Podem assumir apenas um conjunto finito, enumerável, de valores.

» Instrumentos Analógicos

Assumem um conjunto não-enumeráveis de valores (e.g. uma faixa contínua de valores)

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 Tipos de Sinal

» Instrumentos Discretos: somente 2 valores possíveis.

» Instrumentos Digitais: conjunto enumerável de valores.

» Instrumentos Analógicos: faixa contínua de valores.

Exemplos:

1) Válvula solenóide

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 Tipos de Sinal

Exemplos:

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 Tipos de Sinal

Exemplos:

3) Hodômetro

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 Tipos de Sinal

Exemplos:

(18)

 Tipos de Sinal

Exemplos:

5) Paquímetro

(19)

 Tipos de Sinal

Exemplos:

(20)

 Tipos de Sinal

Exemplos:

7) Termostato

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 Tipos de Sinal

Exemplos:

(22)

 Tipos de Sinal

Exemplos:

9) Válvula Manual e Pneumática

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 Tipos de Sinal

Exemplos:

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 Tipos de Sinal

Exemplos:

11) Motor de Passo

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 Padrões de Transmissão de Sinais

» Sinal de pressão de 3 psi a 15 psi

» Sinal de corrente de 4mA a 20mA

» Sinal de tensão de 1V a 5V

Zero vivo: o menor valor do sinal transmitido não é efetivamente zero,

para assim ser possível detectar o rompimento do meio de

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 Quanto à utilização de Fontes de Energia

» Instrumentos Passivos

Utilizam apenas a energia do próprio meio, ou energia humana/animal para funcionarem.

» Instrumentos Ativos

Utilizam outra fonte de energia para seu funcionamento.

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 Tipos de Sinal

» Instrumentos Passivos: apenas energia do próprio meio, humana/animal

» Instrumentos Ativos: outra fonte de energia.

Exemplos:

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 Tipos de Sinal

Exemplos:

2) Régua milimetrada

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 Tipos de Sinal

Exemplos:

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 Tipos de Sinal

Exemplos:

4) Manômetro de tubo em U

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 Quanto à forma de medição

» Por deflexão

Uma variação do mensurando conduz a uma variação correspondente na indicação.

» Por detecção de nulo

O resultado da medição é obtido quando o instrumento indica estar em equilíbrio.

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 Especificações de instrumentos

» Tempo de resposta

Tempo que o instrumento leva para atingir um valor constante de indicação. 33 tempo resposta (kg) Gráfico 100 50

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 Especificações de instrumentos

» Tempo de resposta

Tempo que o instrumento leva para atingir um valor constante de indicação.

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 Especificações de instrumentos

» Faixa de Medição / Faixa de Trabalho / Range

Intervalo do mensurando para o qual o erro de medição se mantém dentro dos limites especificados

Exemplo: instrumento de medição de pressão projetado para medir pressões de 1 bar a 10 bar.

 Faixa de trabalho: 1 bar a 10 bar.

35

Pressão (bar)

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 Especificações de instrumentos

» Amplitude de Medição / Alcance / Span

Valor absoluto da diferença entre os valores extremos dum intervalo (faixa) de medição.

 Amplitude de medição (span) é de 9 bar.

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 Especificações de instrumentos

» Fundo de Escala

Maior dos valores absolutos dos limites da faixa nominal.

 Fundo de escala(span) é de 10 bar.

37

Pressão (bar)

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 Especificações de instrumentos

» Zona Morta / dead band

Menor variação no estímulo que produz variação detectável na resposta

Exemplo: folgas de engrenagens em instrumentos mecânicos impedem que a saída sofra variação quando há estímulos de pequena variação.

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 Especificações de instrumentos

» Resolução

Menor diferença entre indicações de um instrumento que pode ser significativamente percebida

Exemplo: relógio digital que indica valores de 1 em 1 segundo.

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 Especificações de instrumentos

» Sensibilidade

Razão entre a variação da saída de um instrumento (indicação) e a entrada do instrumento (estímulo).

Exemplo:

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 Especificações de instrumentos

» Sensibilidade

Razão entre a variação da saída de um instrumento (indicação) e a entrada do instrumento (estímulo).

Exemplo: Medições conforme abaixo.

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�

_�

=

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¿

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(

��−�

)

(

� −�

)

=

�� /��

�

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(

��−�

)

(

� −�

)

=

�� /��

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 Especificações de instrumentos

» Linearidade

Maior diferença existente entre um ponto da curva de calibração estática e a melhor reta (no sentido de mínimos quadrados) ajustada.

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 Especificações de instrumentos

» Histerese

Maior diferença entre curvas estáticas obtidas quando o mensurando é variado com valores crescentes, em relação ao caso em que é variado com valores decrescentes.

Para avaliar a histerese, precisamos realizar o procedimento de calibração estática primeiro aumentando os valores do mensurando, do mínimo até o máximo, e depois diminuindo, do máximo até o mínimo

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 Exercícios

2. Escreva os três principais elementos internos que compõem o diagrama de um instrumento sensor indicador.

3. Cite três instrumentos discretos. 4. Cite três instrumentos analógicos. 5. Cite três instrumentos digitais. 6. Cite dois instrumentos passivos. 7. Cite dois instrumentos ativos.

8. Para o instrumento ao lado, escreva. a) Faixa de medição em psi e kPa. b) Alcance (span) em psi e kPa.

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 Exercícios

9. Verifique os manuais dos seguintes instrumentos: a) Sensor de Pressão

b) Sensor Temperatura c) Sensor de Vazão d) Sensor de Nível

Para cada um desses instrumentos, escreva:

 Sua função: registrador, transmissor, indicador.  Tipo de sinal: discreto, digital ou analógico.

 Se é passivo ou ativo.

 Qual sua faixa de medição (range)  Qual seu alcance (span)

 Qual valor de fundo de escala  Qual sua resolução (se for digital)

 Busque no manual informações sobre: tempo de resposta, sensibilidade, linearidade, histerese.