Aula 01 - Disciplina de Automação II / Instrumentação Industrial. Curso técnico em petróleo e gás - CEPEP

1. INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL CEPEP – Escola Técnica
Professor Anderson Pontes

2. PORQUE AUTOMATIZAR?
A utilização de instrumentos para controle automático de
processo nos permite, incrementar e controlar a qualidade
do produto, aumentar a produção e rendimento, obter e
fornecer dados seguros da matéria-prima e da
quantidade produzida, além de ter em mãos dados
relativos à economia dos processos.

3. INTRODUÇÃO
Os processos industriais exigem sistemas de controle na fabricação
de seus produtos.
Em todos esses processos é absolutamente necessário controlar e
manter constantes algumas variáveis, como:
 pH
 Pressão
 Temperatura
 Vazão
 Condutividade
 Nível
 Umidade

4. FABRICAÇÃO DE CERVEJA

5. REFINO DE PETRÓLEO

6. INTRODUÇÃO
Os instrumentos de medição e controle são os elementos
que permitem manter controladas as variáveis do processo
com os objetivos de melhorar a qualidade do produto,
aumentar em quantidade produzida, manter a segurança
e melhorar do meio ambiente.

7. INTRODUÇÃO
No princípio da era industrial, o operário atingia os objetivos
citados através do controle manual destas variáveis utilizando
somente instrumentos simples, como manômetros, termômetros e
válvulas manuais, e isto era suficiente porque os processos eram
simples.
Com o passar do tempo, os processos foram se sofisticando e
exigindo a automação cada vez maior dos instrumentos de
medição e controle. Os operadores foram liberados de sua
atuação física direta no processo e, ao mesmo tempo, ocorreu um
movimento de centralização do monitoramento das variáveis em
uma única sala.

8. MANTENDO AS VARIÁVEIS ESTÁVEIS
ATRAVÉS DO TRABALHO BRAÇAL

9. CONTROLE EM UMA LINHA DE
MONTAGEM ANTES...

10. LINHA DE MONTAGEM AGORA!

11. PROCESSOS INDUSTRIAIS
Processo contínuo
O processo é dito contínuo
quando a matéria prima entra
num lado do sistema e o
produto final sai do outro lado,
continuamente
Processo em batelada
No processo em batelada, uma
determinada quantidade de
material é processada através
de passos unitários, sendo cada
passo completado antes do
inicio do seguinte

12. PROCESSOS INDUSTRIAIS
Em ambos, devem-se manter as variáveis próximas aos
valores desejados. O sistema de controle que permite
fazer isto compara o valor de uma variável qualquer do
processo com um valor desejado para ela naquele
momento e toma uma atitude de correção de acordo com
o desvio encontrado, sem a intervenção do operador.

13. PROCESSOS INDUSTRIAIS
Para fazer esta comparação e, consequentemente, a
correção, é necessário que o sistema de controle possua
uma unidade de medição, uma unidade de controle e um
elemento final de controle no processo.
Este conjunto de unidades forma uma malha de controle.

15. Classes de
instrumentos
registradores
indicadores
Transmissores
Transdutores
Controladores
Elementos finais
de controle

16. INDICADORES
Instrumento que dispõe de um ponteiro e de uma escala
graduada na qual podemos ler o valor da variável.
Existem também indicadores digitais que indicam a
variável em forma numérica com dígitos ou barras
gráficas.

17. INDICADORES DE PRESSÃO

18. REGISTRADORES
Instrumento que registra a(s) variável(is) através de um
traço contínuo ou pontos em um gráfico.
Um instrumento registrador pode, também, apresentar
uma indicação.

19. REGISTRADORES

20. TRANSMISSORES
Instrumento que determina o valor de uma variável no
processo através de um elemento primário, tendo o mesmo
sinal de saída (pneumático ou eletrônico) cujo valor varia
apenas em função da variável do processo.
O elemento primário pode ou não estar acoplado ao
transmissor.

21. TRANSMISSORES

22. TRANSDUTORES
Instrumento que recebe informações na forma de uma ou
mais quantidades físicas, modifica, caso necessário, essas
informações e fornece um sinal de saída resultante.
Dependendo da aplicação, o transdutor pode ser um
elemento primário, um transmissor ou outro dispositivo.
O conversor é um tipo de transdutor que trabalha apenas
com sinal de entrada e saída padronizado.

24. CONTROLADORES
Instrumento que compara a variável controlada com um
valor desejado e fornece um sinal de saída a fim de
manter a variável controlada em um valor específico ou
entre valores determinados.
A variável pode ser medida, diretamente pelo controlador
ou indiretamente através do sinal de um transmissor ou
transdutor.

25. CONTROLADORES

26. ELEMENTO FINAL DE CONTROLE
Instrumento que modifica diretamente o valor da variável
manipulada de uma malha de controle

27. ELEMENTO FINAL DE CONTROLE

28. TERMINOLOGIAS DA INSTRUMENTAÇÃO
Os instrumentos de controle empregados na indústria de processos
possuem sua própria terminologia. Os termos utilizados definem as
características próprias de medida e controle dos diversos
instrumentos utilizados: indicadores, registradores, controladores,
transmissores e válvulas de controle.
A terminologia empregada é unificada entre os fabricantes, os
usuários e os organismos que intervêm, diretamente ou
indiretamente, no campo da instrumentação industrial. Os termos a
seguir estão de acordo com o Vocabulário Internacional de Termos
Fundamentais e Gerais de Metrologia (VIM).

29. RANGE
Conjunto de valores da
variável medida que estão
compreendidos dentro do
limite superior e inferior da
capacidade de medida ou
de transmissão do
instrumento.
Se expressa determinando
os valores extremos.

30. SPAN | AMPLITUDE DE FAIXA NOMINAL
É a diferença, em módulo, entre o valor superior e inferior de uma
faixa de medida (range). Em algumas áreas, a diferença entre o
maior e o menor valor é denominada “faixa”.
Para um range de 1 a 10 bar, o span é de 9 bar.
Para um range de -10ºC a 100C, o span é de 110ºC

31. ERRO DE MEDIÇÃO
É a diferença entre o valor lido ou transmitido pelo instrumento em relação ao
valor real da variável medida.
Se tivermos o processo em regime permanente chamaremos de erro estático,
que poderá ser positivo ou negativo dependente da indicação do instrumento,
o qual poderá estar indicando a mais ou menos.
Quando tivermos a variável alterando seu valor ao longo do tempo teremos
um atraso na transferência de energia do meio para o medidor. O valor
medido estará geralmente atrasado em relação ao valor real da variável.
Esta diferença, entre o valor real e o valor medido, é chamado de erro
dinâmico.

32. REPETITIVIDADE
Grau de concordância entre os resultados de medições sucessivas
de um mesmo mensurando efetuadas sob as mesmas condições de
medição.
Estas condições são denominadas condições de repetitividade e
incluem: mesmo procedimento de medição; mesmo observador;
mesmo instrumento de medição, utilizado nas mesmas condições;
mesmo local; repetição em curto período de tempo.

33. EXATIDÃO
Podemos definir como sendo a aptidão de um instrumento de
medição para dar respostas próximas a um valor verdadeiro.
A exatidão pode ser descrita de três maneiras:
Percentual do Fundo de Escala (% do F.E.)
Percentual do Span (% do Span)
Percentual do Valor Lido (% do V.L.)

34. EXATIDÃO
Exemplo: Para um sensor de temperatura com range de 50 a
250ºC e valor medido 100ºC determine o intervalo provável do
valor real para as seguintes condições:
Exatidão de 1% do Fundo de Escala
 Valor real = 100ºC ± (0,01 x 250) = 100ºC ± 2,5ºC
Exatidão de 1% do Span
 Valor real = 100ºC ± (0,01 x 200) = 100ºC ± 2,0ºC
Exatidão 1% do Valor Lido (Instantâneo)
 Valor real = 100ºC ± (0,01 x 100) = 100ºC ± 1,0ºC

35. IDENTIFICAÇÃO E SÍMBOLO DE INSTRUMENTOS
As normas de instrumentação estabelecem símbolos, gráficos e codificação para
identificação alfanumérica de instrumentos ou funções programadas que deverão ser
utilizadas nos diagramas e malhas de controle de projetos de instrumentação.
O Tagname ou Tag é um código alfanumérico cuja finalidade é a de identificar
equipamentos ou instrumentos, dentro de uma planta de processos. O Tagname
também é a identificação física de um instrumento ou equipamento. Por meio deste,
podemos localizar onde o instrumento/equipamento está instalado, se há painel, se
instalado no campo ou numa sala de controle etc.
De acordo com a norma ISA-S5 e a Norma 8190 da ABNT, cada instrumento ou
função programada será identificada por um conjunto de letras que o classifica
funcionalmente e um conjunto de algarismos que indica a malha à qual o instrumento
ou função programada pertence. Eventualmente, para completar a identificação,
poderá ser acrescido um sufixo.