Apostila de instrumentação_industrial_-_senai
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Instrumentação industrial SENAI

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  • 1. Universidade do Sul de Santa Catarina – UNISULCurso: Tecnólogo em EletroeletrônicaDisciplina: Instrumentação IndustrialSemestre curricular: 2005/AProfessor: Edcarlo da Conceição Apostila Instrumentação industrial Tubarão, Fevereiro de 2005. Revisão 2
  • 2. 1 - Introdução à Instrumentação INSTRUMENTAÇÃO é a ciência que aplica e desenvolve técnicas paraadequação de instrumentos de medição, transmissão, indicação, registro e controle devariáveis físicas em equipamentos nos processos industriais. Nas indústrias de processos tais como siderúrgica, petroquímica, alimentícia,papel, etc.; a instrumentação é responsável pelo rendimento máximo de um processo,fazendo com que toda energia cedida, seja transformada em trabalho na elaboração doproduto desejado. As principais grandezas que traduzem transferências de energia noprocesso são: PRESSÃO, NÍVEL, VAZÃO, TEMPERATURA; as quais denominamos devariáveis de um processo.1.1 - Classificação de Instrumentos de Medição Existem vários métodos de classificação de instrumentos de medição. Dentre osquais podemos ter: Classificação por: • função • sinal transmitido ou suprimento • tipo de sinal1.2 - Classificação por Função Conforme será visto posteriormente, os instrumentos podem estar interligadosentre si para realizar uma determinada tarefa nos processos industriais. A associaçãodesses instrumentos chama-se malha e em uma malha cada instrumento executa umafunção. Os instrumentos que podem compor uma malha são então classificados porfunção cuja descrição sucinta pode ser liga na tabela abaixo. INSTRUMENTO DEFINIÇÃOTecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 2
  • 3. 1.3 - Funções de Instrumentos Podemos denominar os instrumentos e dispositivos utilizados em instrumentaçãode acordo com a função que desempenham no processo. Indicador: Instrumento que dispõe de um ponteiro e de uma escala graduada naqual podemos ler o valor da variável. Existem, também, os indicadores digitais quemostram a variável em forma numérica com dígitos ou barras gráficas. A figura 1.3ilustra dois tipos de indicadores. Figura 1.3 – Tipos de indicadores analógico e digital Registrador: Instrumento que registra a traço contínuo ou pontos em um gráfico.Alguns destes registradores podem ser vistos na figura 1.4. Figura 1.4 – Alguns tipos de registradores Transmissor: Instrumento que determina o valor de uma variável no processoatravés de um elemento primário, tendo o mesmo sinal de saída (pneumático oueletrônico) cujo valor varia apenas em função da variável do processo. A figura 1.5mostra alguns transmissores típicos.Tecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 3
  • 4. Figura 1.5 – Transmissores de pressão diferencial e de temperatura Transdutor: Instrumento que recebe informações na forma de uma ou maisquantidades físicas, modifica, caso necessário, estas informações e fornece um sinal desaída resultante. Dependendo da aplicação, o transdutor pode ser um elementoprimário, um transmissor ou outro dispositivo. O conversor é um tipo de transdutor quetrabalha apenas com sinais de entrada e saída padronizados. Figura 1.6 – Tipos de transdutores Controlador: Instrumento que compara a variável controlada com um valordesejado e fornece um sinal de saída a fim de manter a variável controlada em um valorespecífico ou entre valores determinados. A variável pode ser medida diretamente pelocontrolador ou indiretamente através do sinal de um transmissor ou transdutor. Figura 1.7 – Alguns tipos de controladores Elemento Final de Controle: Instrumento que modifica diretamente o valor davariável manipulada de uma malha de controle. Figura 1.8 – Elementos finais de controleTecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 4
  • 5. 1.4.1. Transmissores Os transmissores são instrumentos que medem uma variável do processo e atransmitem, à distância, a um instrumento receptor, indicador, registrador, controlador oua uma combinação destes. Existem vários tipos de sinais de transmissão: pneumáticos, elétricos, hidráulicose eletrônicos.1.4.1.1. Transmissão Pneumática Em geral, os transmissores pneumáticos geram um sinal pneumático variável,linear, de 3 a 15 psi (libras força por polegada ao quadrado) para uma faixa de medidasde 0 a 100 % da variável. Esta faixa de transmissão foi adotada pela SAMA (ScientificApparatur Makers Association), Associação de Fabricantes de Instrumentos, e pelamaioria dos fabricantes de transmissores e controladores dos Estados Unidos.Podemos, entretanto, encontrar transmissores com outras faixas de sinais detransmissão. Por exemplo: de 20 a 100 kPa. Nos países que utilizam o sistema métrico decimal, utilizam-se as faixas de0,2 a 1kgf/cm2 que equivalem, aproximadamente, de 3 a 15 psi. O alcance do sinal no sistema métrico é, aproximadamente, 5 % menor que osinal de 3 a 15 psi. Este é um dos motivos pelos quais devemos calibrar os instrumentosde uma malha (transmissor, controlador, elemento final de controle, etc.) sempreutilizando uma mesma norma. Note que o valor mínimo do sinal pneumático também não é zero, e sim, 3 psi ou0,2 kgf/cm2. Deste modo, conseguimos calibrar corretamente o instrumento,comprovando sua correta calibração e detectando vazamentos de ar nas linhas detransmissão. Percebe-se que, se tivéssemos um transmissor pneumático de temperatura derange de 0 a 200° e o mesmo tivesse com o bulbo a 0° e um sinal de saída de 1 psi, C Ceste estaria descalibrado. Se o valor mínimo de saída fosse 0 psi, não seria possível fazermos estacomparação rapidamente. Para que pudéssemos detectá-lo, teríamos de esperar umaumento de temperatura para que tivéssemos um sinal de saída maior que 0 (o qualseria incorreto).1.4.1.2. Transmissão Eletrônica Os transmissores eletrônicos geram vários tipos de sinais em painéis, sendo osmais utilizados: 4 a 20 mA, 10 a 50 mA e 1 a 5 V. Temos estas discrepâncias nos sinaisde saída entre diferentes fabricantes, porque estes instrumentos estão preparados parauma fácil mudança do seu sinal de saída. A relação de 4 a 20 mA, 1 a 5 V está na mesma relação de um sinal de 3 a 15 pside um sinal pneumático.Tecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 5
  • 6. O "zero vivo" utilizado, quando adotamos o valor mínimo de 4 mA, oferece avantagem também de podermos detectar uma avaria (rompimento dos fios, porexemplo), que provoca a queda do sinal, quando ele está em seu valor mínimo.1.4.1.3. Protocolo HART (Highway Adress Remote Transducer) É um sistema que combina o padrão 4 a 20 mA com a comunicação digital. É umsistema a dois fios com taxa de comunicação de 1200 bits/s (BPS) e modulação FSK(Frequency Shift Keying). O Hart é baseado no sistema mestre escravo, permitindo aexistência de dois mestres na rede simultaneamente. As vantagens do protocolo Hart são as seguintes: · Usa o mesmo par de cabos para o 4 a 20 mA e para a comunicação digital. · Usa o mesmo tipo de cabo utilizado na instrumentação analógica. · Disponibilidade de equipamentos de vários fabricantes. As desvantagens são que existe uma limitação quanto à velocidade detransmissão das informações e a falta de economia de cabeamento (precisa-se de umpar de fios para cada instrumento).1.4.1.4. Fieldbus É um sistema de comunicação digital bidirecional, que interliga equipamentosinteligentes de campo com o sistema de controle ou com equipamentos localizados nasala de controle, conforme mostra a Figura 1.10. Este padrão permite comunicação entre uma variedade de equipamentos, taiscomo: transmissores, válvulas, controladores, CLPs, etc. Estes podem ser defabricantes diferentes (Interoperabilidade) e ter controle distribuído (cada instrumentotem a capacidade de processar um sinal recebido e enviar informações a outrosinstrumentos para correção de uma variável: pressão, vazão, temperatura, etc.). Uma grande vantagem é a redução do número de cabos do controlador aosinstrumentos de campo, ou seja, apenas um par de fios é o suficiente para a interligaçãode uma rede fieldbus.Tecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 6
  • 7. Figura 1.10 – Sistema Fieldbus1.5 - Sensores Os sensores são transdutores eletrônicos que geram um sinal de saída quandoum objeto é introduzido em seu campo de atuação. Os sensores surgiram para auxiliar nas automatizações de máquinas eequipamentos, substituindo as chaves de acionamento mecânico dando maiorversatilidade e durabilidade às aplicações.1.6 - Tipos de Sensores - Indutivos - Capacitivos - Magnéticos - Fotoelétricos - Ultra-sônicos - Laser2- Sensores de Proximidade Indutivo Os sensores de proximidade indutivos são equipamentos eletrônicos capazes dedetectar a proximação de peças, componentes, elementos de máquinas, etc, emsubstituição as tradicionais chaves fim de curso. A detecção ocorre sem que haja ocontato físico entre o acionador e o sensor, aumentando a vida útil do sensor por nãopossuir peças móveis sujeitas a desgastes mecânicos. Os sensores Indutivos são sensores de proximidade, ou seja, geram um sinal desaída quando um objeto metálico (aço, alumínio, cobre, latão, etc) entra na sua área dedetecção, vindo de qualquer direção, sem que seja necessário o contato físico.Tecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 7
  • 8. 2.1 - Princípio de Funcionamento Figura 1 - Sensor de proximidade indutivo A bobina faz parte de um circuito oscilador que em condição normal(desacionada) gera um sinal senoidal. Quando um metal aproxima-se do campo, estepor correntes de superfície (Foucault), absorve a energia do campo, diminuindo aamplitude do sinal gerado no oscilador. A variação de amplitude deste sinal é convertida em uma variação contínua quecomparada com um valor padrão, passa a atuar no estágio de saída. 2.2 - Face Sensora É a superfície onde emerge o campo eletromagnético.2.3 - Distância Sensora (S) É à distância em que se aproximando o acionador da face sensora, o sensormuda o estado da saída.2.4 - Distância de Acionamento À distância de acionamento é função do tamanho da bobina. Assim, nãopodemos especificar a distância sensora e o tamanho do sensor simultaneamente.2.5 - Distância Sensora Nominal (Sn) É à distância sensora teórica, a qual utiliza um alvo padrão como acionador e nãoconsidera as variações causadas pela industrialização temperatura de operação etensão de alimentação. E o valor em que os sensores de proximidade sãoespecificados. Como utiliza o alvo padrão metálico, a distância sensora nominal informa tambéma máxima distância que o sensor pode operar.2.6 - Distância Sensora Real Valor influenciado pela industrialização, especificado em temperatura ambiente o(20 C) e tensão nominal, desvio de 10%:Tecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 8
  • 9. 2.7 - Distância Sensora Efetiva Valor influenciado pela temp. de operação, possui um desvio máximo de 10%sobre a distância sensora real.2.8 - Distância Sensora Operacional (Sa) É à distância em que seguramente pode-se operar, considerando-se todas asvariações de industrialização, temperatura e tensão de alimentação.2.9 - Alvo Padrão (Norma DIN 50010) É um acionador normalizado utilizado para calibrar a distância sensora nominaldurante o processo de fabricação do sensor. Consiste de uma chapa de aço de um mmde espessura, formato quadrado. 0 lado deste quadrado é iqual ao diâmetro do circuloda face sensora ou 3 vezes a distância sensora nominal quando o resultado for maiorque o anterior.2.10 - Material do Acionador À distância sensora operacional varia ainda com o tipo de metal, ou seja, éespecificada para o ferro ou aço e necessita ser multiplicada por um fator de redução. Material Fator Aço (St 37) 1 Latão 0,35 0,5 Cobre 0,25...0,45 Alumínio 0,35...0,50 Aço inoxidável 0,6...12.11 - Histerese É a diferença entre o ponto de acionamento (quando o alvo metálico aproxima-seda face sensora) e o ponto de desacionamento (quando o alvo afasta-se do sensor).Este valor é importante, pois garante uma diferença entre o ponto de acionamento edesacionamento, evitando que em uma possível vibração do sensor ou acionador, asaída oscile.Tecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 9
  • 10. Figura 2 - Histerese em sensores2.12 - Embutido (blindado) Este tipo de sensor tem o campo eletromagnético emergindo apenas na facesensora e permite que seja montado em uma superfície metálica.2.13 - Não embutido (não blindado) Neste tipo o campo eletromagnético emerge também na superfície lateral da facesensora, sensível a presença de metal ao seu redor. Figura 3 - Sensores embutido (direita) e não embutido (esquerda)2.14 - Freqüência de Comutação A freqüência de comutação é o máximo número de acionamentos por segundo(Hz). Figura 4 - Freqüência de comutação2.15 - Aplicações Os sensores indutivos substituem com muitas vantagens as chaves fim de curso.Abaixo visuliza-se algumas das aplicações.Tecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 10
  • 11. Posição por cames controle de rotação e sentido Controle por transfer controlde de posição controle do número de peças posição de comportas Figura 5 - Algumas das aplicações dos sensores indutivos2.16 - Vantagens - Funcionam em condições ambientais extremas. - Acionamento sem contato físico. - Saída em estado sólido. (PNP ou NPN). - Alta durabilidade quando bem aplicado.3 - SENSORES DE PROXIMIDADE CAPACITIVOS Os sensores de proximidade capacitivos são equipamentos eletrônicos capazesde detectar a presença ou aproximação de materiais orgânicos, plásticos, pós, líquidos,madeiras, papéis, metais, etc. Os sensores Capacitivos são semelhantes aos Indutivos, porém sua diferençabásica é exatamente no princípio de funcionamento, o qual baseia-se na mudança dacapacitância da placa detectora localizada na região denominada face sensível dosensor. Estes sensores podem detectar praticamente qualquer tipo de material, porexemplo, Metais, madeira, plásticos, vidros, granulados, pós-minerais tipo cimento,talco, etc. Os líquidos de maneira geral são ótimos acionadores para os sensorescapacitivos.Tecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 11
  • 12. 3.1 - Principio de Funcionamento O princípio de funcionamento baseia-se na geração de um campo elétrico,desenvolvido por um oscilador controlado por capacitor. O capacitor é formado por duas placas metálicas, carregadas com cargaselétricas opostas, montadas na face sensora, de forma a projetar o campo elétrico parafora do sensor, formando desta forma um capacitor que possui como dielétrico o ar. Figura 6 - Princípio de funcionamento Quando um material aproxima-se da face sensora, ou seja, do campo elétrico odielétrico do meio se altera, alterando também o dielétrico do capacitor frontal do sensor.Como o oscilador do sensor é controlado pelo capacitor frontal, quando aproximamosum material a capacitância também se altera, provocando uma mudança no circuitooscilador. Esta variação é convertida em um sinal contínuo que comparado com umvalor padrão passa a atuar no estágio de saída. Figura 7- Diagrama em blocos dos elementos do sensor3.2 - Face sensora É a superfície onde emerge o campo elétrico. É importante notar que os modelosnão embutidos, com região sensora lateral, são sensíveis aos materiais a sua volta.Tecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 12
  • 13. Figura 8 - Face sensora do embutido e do não embutido3.3 - Distância Sensora Nominal(Sn) É à distância sensora teórica a qual utiliza um alvo padrão como acionador e nãoconsidera as variações causadas pela industrialização temperatura de operação etensão de alimentação. E a distância em que os sensores são especificados.3.4 - Alvo Padrão À distância sensora nos capacitivos são especificados para o acionador metálicode aço SAE 1020 quadrado, com lado igual a três vezes a distância sensora para osmodelos não embutidos (na grande maioria) e em alguns poucos casos de sensorescapacitivos embutidos utiliza-se o lado do quadrado igual ao diâmetro do sensor.3.5 - Distância Sensora Efetiva (Su) Valor influenciado pela industrialização e considera as variações causadas pelatemperatura de operação.3.6 - Distância Sensora Operacional (Sa) É a distância que observamos na prática, sendo considerados os fatores deindustrialização (81% Sn) e um fator que é proporcional ao dielétrico do material a serdetectado, pois o sensor capacitivo reduz sua distância quanto menor o dielétrico doacionador. Sa = 0,81 . Sn . F(εr)Tecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 13
  • 14. 3.7 - Material a ser Detectado A tabela abaixo indica o dielétrico dos principais materiais, para efeito decomparação; sendo indicado sempre um teste prático para determinação da distânciasensora efetiva para o acionador utilizado. Deve-se, no entanto considerar que em casode materiais orgânicos deve-se considerar a que a distância de detecção estáfortemente influenciada pela presença de água. εr Material ar, vácuo 1 óleo, papel, petróleo, poliuretano, parafina, 2a3 silicone, teflon araldite, baquelite, quartzo, madeiras 3a4 vidro, papel grosso, borracha, porcelana 4a5 mármore, pedras, madeiras pesadas 6a8 álcool 26 água 803.8 - Ajuste de sensibilidade O ajuste de sensibilidade presta-se principalmente para diminuir a influência doacionamento lateral no sensor, diminuindo-se a distância sensora. Permite ainda que sedetecte alguns materiais dentro de outros, como por exemplo: Iíquidos dentro degarrafas ou reservatórios com visores de vidro, pós dentro de embalagens, ou fluidosem canos ou mangueiras plásticas.Tecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 14
  • 15. Figura 9 – Ajuste de sensibilidade Deve se tomar em conta de que existe a possibilidade de que se o detector estáregulado de maneira muito sensível, que este seja influenciado por uma modificação domeio (temperatura, umidades, ou poluição).3.9 - Aplicações Pode-se destacar que os sensores capacitivos são mais versáteis do que osindutivos, porem podemos ressaltar que são mais sensível a perturbações externas oque torna mais atraente usar os sensores indutivos se existem metais a seremdetectados. Controle de nível detecção de ruptura de fio sinalização de corte de esteira controle de nível de garrafas controle de tensão em esteira Contador e controle de nível Figura 10 - Aplicações de sensores capacitivosTecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 15
  • 16. 3.10 - Vantagens - Detectam praticamente todos os tipos de materiais. - Acionamento sem contato físico. - Saída em estado sólido. - Alta durabilidade quando bem aplicado.4 - SENSORES ÓTICOS Os sensores fotoelétricos, também conhecidos por sensores ópticos, manipulama luz de forma a detectar a presença do acionador, que na maioria das aplicações é opróprio produto.4.1 - Princípio de Funcionamento Baseiam-se na transmissão e recepção de luz infravermelha (invisível ao serhumano), que pode ser refletida ou interrompida por um objeto a ser detectado. Os fotoelétricos são compostos por dois circuitos básicos: um responsável pelaemissão do feixe de luz, denominado transmissor e outro responsável pela recepção dofeixe de luz, denominado receptor. Os Sensores Ópticos funcionam pelo princípio de emissão e recepção de feixesde luz modulada e são divididos em 3 princípios distintos: Sistema por Óticas alinhadas,Difusão e Sistema Reflectivo. Figura 11 - Princípio de funcionamento dos sensores fotoelétricos O transmissor envia o feixe de luz através de um fotodiodo, que emite flashes,com alta potência e curta duração, para evitar que o receptor confunda a luz emitidapelo transmissor com a iluminação ambiente. O receptor é composto por um fototransistor sensível a luz, que em conjunto comum filtro sintonizado na mesma freqüência de pulsação dos flashes do transmissor, fazcom que o receptor compreenda somente a luz vinda do transmissor.4.2 - Sistema por Barreira O transmissor e o receptor estão em unidades distintas e devem ser dispostos umfrente ao outro, de modo que o receptor possa constantemente receber a luz doTecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 16
  • 17. transmissor. O acionamento da saída ocorrerá quando o objeto a ser detectadointerromper o feixe de luz. Figura 12 - Sistema por barreira4.2.1 - Distância Sensora Nominal(Sn) À distância sensora nominal (Sn) para o sistema por barreira é especificada comosendo a máxima distância entre o transmissor e o receptor, o que não impede oconjunto de operar com distâncias menores.4.2.2 - Dimensões Mínimas do Objeto Quando um objeto possui dimensões menores que as mínimas recomendadas, ofeixe de luz contorna o objeto e atinge o receptor, que não acusa o acionamento. Nestescasos devem-se utilizar sensores com distância sensora menor e conseqüentementepermitem a detecção de objetos menores. Figura 13 - Dimensão insuficiente para ser detectada4.3 - Sistema por Difusão Óptica (Fotosensor) Neste sistema o transmissor e o receptor são montados na mesma unidade.Sendo que o acionamento da saída ocorre quando a objeto a ser detectado entra naregião de sensibilidade e reflete para o receptor o feixe de luz emitido pelo transmissor.Tecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 17
  • 18. Figura 14 - Sistema por difusão4.3.1 - Sistema por Difusão Óptica Convergente Neste princípio o sensor tem seu funcionamento análogo ao princípio Difuso,diferenciando-se por possuir um ponto focal, sendo, portanto muito mais preciso. Figura 15 - Sistema por difusão convergente4.3.2 - Sistema por Difusão Óptica Campo Fixo ( fixed-field ) Semelhante ao princípio convergente, por possuir também um único ponto focal,diferencia-se por executar a função de supressão ao plano de fundo.Tecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 18
  • 19. Figura 16 - Sistema por difusão campo fixo4.3.3 - Distância Sensora Nominal (Sn) À distância sensora nominal no sistema por difusão é a máxima distância entre osensor e o alvo padrão.4.3.4 - Alvo Padrão O alvo padrão no caso dos sensores por difusão é uma folha de papel fotográficobranco com índice de refletividade de 90%, com dimensões especificadas para cadamodelo de sensor. Utilizado durante a industrialização para calibração da distânciasensora nominal (Sn).4.3.5 - Distância Sensora Efetiva (Su) Valor influenciado pela industrialização e considera as variações causadas pelatemperatura de operação.4.3.6 - Distância Sensora Operacional (Sa) Para os modelos tipo fotosensor existem vários fatores que influenciam o valor dadistância sensora operacional (Sa), explicados pelas leis de reflexão de luz da física. Sa = 0,81 . Sn . FC (cor, material, rugosidade, outros) Abaixo apresentamos duas tabelas que exemplificam os fatores de redução emfunção da cor e do material do objeto a ser detectado. Cor FC Material Fc branco 0,95 a 1 metal polido 1,20 a 1,80 amarelo 0,90 a0,95 metal usinado 0,95 a 1,00 verde 0,80 a 0,90 papeis 0,95 a 1,00Tecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 19
  • 20. vermelho 0,70 a 0,80 madeira 0,70 a 0,80 azul claro 0,60 a 0,70 borracha 0,40 a 0,70 violeta 0,50 a 0,60 papelão 0,50 a 0,60 preto 0,20 0,50 pano 0,50 a 0,60 Nota: Em casos onde há a necessidade da determinação exata do fator de redução deve-se fazer um teste prático, pois outros fatores podem influenciar a distância sensora, tais como: rugosidade, tonalidade, cor, dimensões, etc. Lembramos também que os fatores são acumulativos, como por exemplo: papelão (0,5) preto (0,5) gera um fator de 0,25.4.3.7 -Zona Morta É a área próxima ao sensor, onde não é possível a detecção do objeto, poisnesta região não existe um ângulo de reflexão da luz que chegue ao receptor. A zonamorta normalmente é dada por: 10 a 20% de Sn. Figura 17 - Zona morta onde não ha detecção4.4 - Sistema Refletivo Este sistema apresenta o transmissor e o receptor em uma única unidade. O feixede luz chega ao receptor somente após ser refletido por um espelho prismático, e oacionamento da saída ocorrerá quando o objeto a ser detectado interromper este feixe. Figura 18 - Sistema refletivo4.4.1- Distância Sensora Nominal(Sn)Tecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 20
  • 21. À distância sensora nominal (Sn) para o sistema refletivo é especificada comosendo a máxima distância entre o sensor e o espelho prismático, sendo possível montá-los com distância menor. Disponíveis para até 10m.4.4.2 - Espelho Prismático O espelho permite que o feixe de luz refletido para o receptor seja paralelo aofeixe transmitido pelo transmissor, devido às superfícies inclinadas a 45º o que nãoacontece quando a luz é refletida diretamente por um objeto, onde a luz se espalha emvários ângulos. À distância sensora para os modelos refletivos é função do tamanho(área de reflexão) e o tipo de espelho prismático utilizados. Figura 19 - Funcionamento do espelho prismático4.4.3 - Detecção de Transparentes A detecção de objetos transparentes, tais como: garrafas de vidro, vidros planos,etc; podem ser detectados com a angulação do feixe em relação ao objeto, ou atravésde potenciômetros de ajuste de sensibilidade, mas sempre se aconselha um testeprático. A detecção de garrafas plásticas tipo PET, requerem sensores especiais paraesta finalidade. Figura 20 - Detecção de transparentesTecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 21
  • 22. 4.4.4 - Detecção de Objetos Brilhantes Quando o sistema refletivo for utilizado na detecção de objetos brilhantes ou comsuperfícies polidas, tais como: engradados plásticos para vasilhames, etiquetasbrilhantes, etc; cuidados especiais devem ser tomados, pois o objeto neste caso poderefletir o feixe de luz. Atuando assim, como se fosse o espelho prismático, ocasionandoa não interrupção do feixe, confundindo o receptor que não aciona a saída, ocasionandouma falha de detecção, para se prevenir aconselha-se utilizar um dos métodos:4.4.4.1 - Montagem Angular Consiste em montar o sistema sensor espelho de forma que o feixe de luz formeum ângulo de 10O a 30O em relação ao eixo perpendicular ao objeto. Figura 21 - Opção para detecção de objetos brilhantes4.4.4.2 - Filtro Polarizado Existem sensores com filtros polarizados incorporados, que dispensam oprocedimento anterior. Estes filtros mecânicos servem para orientar a luz emitida,permitindo apenas a passagem desta luz na recepção, que é diferente da luz refletidapelo objeto, que se es palha e m todas as direções.Tecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 22
  • 23. Figura 22 - Polarização do feixe de luz4.4.5 - Imunidade à Iluminação Ambiente Normalmente, os sensores ópticos possuem imunidade à iluminação ambiente,pois operam em freqüências diferentes. Mas podem ser afetados por uma fonte muitointensa (exatamente como acontece com as rádios FM), como por exemplo, umaIâmpada incandescente de 60W a 15cm do sensor, ou um raio solar incidindodiretamente sobre as lentes. Figura 23 - Espectro de iluminação4.4.6 - Meio de Propagação Entende-se como meio de propagação, o meio onde a luz do sensor deverápercorrer. A atmosfera em alguns casos pode, estar poluída com partículas emsuspensão, dificultando a passagem da luz. A tabela abaixo apresenta os fatores deatmosfera que devem ser acrescidos no cálculo da distância sensora operacional Sa.Tecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 23
  • 24. Condições Fatm Ar puro, podendo ter umidade sem condensação 1 Fumaça e fibras em suspensão, com alguma condensação 0,4 a 0,6 Fumaça pesada, muito pó em suspensão e alta condensação 0 a 0,14.4.7 - Acessórios para sensores ópticos Uma das grandes vantagens de se trabalhar com sensores ópticos é que elessão muito mais flexíveis do que os outros sensores. Abaixo temos uma lista de algunsacessórios que podem ajudar a solucionar vários problemas de aplicação: - Espelhos prismáticos ultra-reflectivos. - Fibras ópticas em diversos diâmetros. - Fibras ópticas para alta temperatura. - Temporização. - Ajuste remoto e inteligente.4.4.8 - Vantagens - Detectam todos os tipos de materiais. - Acionamento sem contato físico. - Modelos com Saída em estado sólido, relê ou analógica. - Maior durabilidade quando bem aplicado. - Trabalha em grandes distâncias (Mais de 200mt E/R)5 - SENSORES ULTRA-SÔNICOS Sensores Ultra-sônicos emitem ondas de som com freqüência acima da audívelpelo ouvido humano. Os objetos a serem detectados refletem estas ondas e ossensores às recebem e interpretam. Com estes sensores podemos detectar com facilidade objetos transparentes deplástico, vidros ou superfícies liquidas, diferente dos sensores fotoelétricos quedependem da opacidade ou refletividade do material.5.1- Princípio de Funcionamento O emissor envia impulsos ultra-sônicos sobre o objeto a analisado. As ondassonoras voltam ao detector depois de um certo tempo, proporcional à distância. O tempode resposta é então dependente da velocidade do som e também da distância doobjeto. Os detectores ultra-sônicos podem detectar líquidos, sólidos e granulados.Tecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 24
  • 25. Figura 24 - princípio de funcionamento do sensor ultra-sônico5.2 – AplicaçõesMedição de espessura de chapas Detecção de frascos de vidros Figura 25 - Aplicação do sensor ultra-sônico5.3 - Vantagens - Detectam todos os tipos de materiais. - Acionamento sem contato físico. - Modelos com Saída em estado sólido, relê ou analógica. - Possui circuito inteligente6 - Sistema Touch Control Permite os ajustes dos sensores digitais através de dois botões montados, nalateral do sensor.Tecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 25
  • 26. Figura 25 – Sistema touch controlProcedimento de Ajuste: Touch Control Pressione os Botões T1 e T2 simultaneamente por mais de 3 segundos, até, oLED D1 piscar na cor amarela, então solte os botões.Pressione o botão T1 para aumentar ou o botão T2 para diminuir a distância de atuação,observe que o LED para de piscar quando um objeto é detectado, se possível teste adetecção do objeto. O armazenamento da distância ajustada ocorre caso nenhum botão forpressionado por um intervalo de 20s. O acionamento da saída pode ser monitoradoatravés do LED de sinalização que permanece verde sem objeto e torna-se laranjaquando o objeto permanece na zona válida de detecção.7 - Qual o melhor sensor?Determinando a aplicação:Observar: - Qual o material a ser detectado? - Qual à distância do alvo ao sensor? - Qual o princípio ativo do sensor que melhor se adapta a identificar o alvo? - Existe algum obstáculo que possa interferir na resposta do sensor? - Qual a freqüência de acionamento do sensor? - Quais as condições ambientais ao qual o sensor será submetido?Tecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 26
  • 27. 8 - Cuidados básicos com os sensoresNunca: Utilize lâmpadas incandescentes como carga ou teste. O filamento quando frio apresenta um alto consumo de corrente, causando a queima do sensor. Manuseie o sensor estando o circuito energizado. Qualquer descuido (curto - circuito), poderá ser fatal para o sensor e para você. Acione um motor diretamente com o sensor, use dispositivosapropriados como, por exemplo: Relês, Chaves - Contatoras, etc.Observar: Sempre a Tensão ( AC/DC) de alimentação , sua polaridade ( PNP / NPN ) , respeitar a capacidade de Corrente do sensor e sua Temperatura de trabalho. A existência de peças e ou partes móveis que possam atingir e danificar a face do sensor e ou seu cabo. A incidência de água, óleo, sujeira produtos químicos e ou elementos que possam danificar ou interferir em seu funcionamento. Figura 26 – Cuidados básicos com os sensoresTecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 27
  • 28. 9 - Para a escolha apropriada de sensores eletrônicos, a seguinte terminologia éadotadaa) Faixa de medida (RANGE): conjunto de valores da variável medida que estão compreendidos dentro dos limites inferiores e superior da capacidade de medida ou de transmissão do instrumento. Se Expressa determinando os valores extremos;b) Alcance (SPAN): é a diferença algébrica entre os valores superior e inferior da faixa de medida do instrumento. Por exemplo, um instrumento com faixa de medida de 100ºC a 250ºC, possui um alcance de 150ºC.c) Erro: é a diferença entre o valor medido ou transmitido pelo instrumento, em relação ao valor real da variável medida. Se tivermos o processo em regime permanente, estável, chamaremos de "erro estático" que será positivo ou negativo, dependendo da indicação do instrumento que poderá estar indicando a mais ou a menos. Quando tivermos a variável se alterando, teremos um atraso na transferência de energia do meio para o medidor, onde o valor medido estará geralmente atrasado em relação ao valor real da variável. Esta diferença é chamada de "erro dinâmico";d) Precisão: define-se como sendo o maior valor de erro estático que um instrumento pode ter ao longo de sua faixa de trabalho. Pode ser expressa de diversas maneiras como: porcentagem do alcance, unidade da variável e porcentagem do valor medido;e) Zona morta: é a não alteração na indicação ou no sinal de saída de um instrumento ou em valores absolutos da faixa de medida do mesmo, apesar de ter ocorrido uma sensível variação da variável. Por exemplo, um instrumento com faixa de medida entre 0ºC a 200ºC possui uma zona morta de ±0,1% do alcance, ou seja, ±0,2ºC. Portanto, para variações inferiores a este valor, o instrumento não apresentará alteração da medida;f) Sensibilidade (linearity): é a razão entre a variação do valor medido ou transmitido para um instrumento e a variação da variável que o acionou, após ter alcançado o estado de repouso. Pode ser expressa em unidades de medida de saída e de entrada. Por exemplo, um termômetro de vidro com faixa de medida de 0ºC a 500ºC possui uma escala de leitura de 50cm, portanto, a sua sensibilidade é de 0,1cm/ºC;g) Histerese: é a diferença máxima apresentada por um instrumento, para um mesmo valor, em qualquer ponto da faixa de trabalho, quando a variável percorre toda a escala nos sentidos ascendente e descendente;h) Repetibilidade: é a máxima diferença entre diversas medida de um mesmo valor da variável, adotando sempre o mesmo sentido de variação. Se Expressa em porcentagem do alcance;i) Resolução: é a menor variação que se pode detectar. A resolução está relacionada com o número de "bit" do instrumento: quanto maior o número de "bit" melhor a resolução. O cálculo da resolução de um instrumento é dado pelo quociente da faixaTecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 28
  • 29. de medida por 2número de "bit" do mesmo. Por exemplo, para um transdutor linear de 100mm e 12 bit, tem-se uma resolução de 0,024mm.10 - Célula de Carga As células de carga são sensores projetados para medir cargas estáticas edinâmicas de tração e compressão, princípio extensométrico e cargas de 0 a 300t. As células são totalmente estanques (proteção IP67) e podem ser utilizadas ematmosferas agressivas. Externamente o transdutor é usinado a partir de um único blocode aço inoxidável sem qualquer parte soldada. As células de carga são, ainda,resistentes à vibração e impacto. O seu tamanho compacto permite sua aplicação empequenos espaços e em locais de difícil acesso. O uso de células de carga como transdutores de medição de força abrange hojeuma vasta gama de aplicações: desde nas balanças comerciais até na automatização econtrole de processos industriais.A popularização do seu uso decorre do fato que avariável peso é Interveniente em qrande parte das transações comerciais e de mediçãodas mais frequentes dentre as grandezas físicas de processo. Associa-se, no casoparticular do Brasil, a circunstância que a tecnologia de sua fabricação, que antes erarestrita a nações mais desenvolvidas, é hoje amplamente dominada pelo nosso País,que desponta como exportador importante no mercado internacional. Um tipo de célula de carga é a Doc 438, modelo TU-K5C, para cargas de tração ecompressão da Gefran Brasil, com flange para a aplicação de cargas suspensas,FLA703, e articulação esférica, SND022. A figura 27 apresenta as dimensõesmecânicas da célula de carga Doc 438 e sua montagem com junta esférica dupla eflange para cargas suspensas. Algumas especificações técnicas desta célula:- Precisão: 0,2%;- Faixa de medição: 0 a 500Kg;- Sensibilidade: 2mV/V;- Erro combinado - não linearidade/histerese/repetibilidade: ±0,2% do fundo de escala;- Tensão nominal de alimentação: 10V;- Tensão máxima de alimentação: 15V;- Faixa de temperatura permissível: -20ºC a 60ºC;- Carga estática máxima: 130% a capacidade máxima;- Carga dinâmica máxima: 100% a capacidade máxima;- Carga máxima aplicável: 150% a capacidade máxima;- Carga de ruptura: 300% a capacidade máxima;- Grau de proteção (DIN 40050): IP67;- Ligações elétricas: cabo blindado 4x0,25 / 3m;- Material do elemento elástico: aço inoxidável.Tecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 29
  • 30. Figura 27 - Célula de Carga Embora a resolução da célula de carga seja infinita, pois depende da IHM(GEFRAN, 1997), o conjunto célula de carga – IHM (figura 28) permitirá uma resoluçãode 0,015Kg. Figura 28 – Indicador de alta freqüência (IHM)10.1 - Princípios de Funcionamento O princípio de funcionamento das células de carga baseia-se na variação daresistência ôhmica de um sensor denominado extensômetro ou strain gage (Fig. 29),quando submetido a uma deformação. Utiliza-se comumente em células de carga quatroextensômetros ligados entre si segundo a ponte de Wheatstone (Fig. 30) e odesbalanceamento da mesma, em virtude da deformação dos extensômetros, éproporcional à força que a provoca. É através da medição deste desbalanceamento quese obtém o valor da força aplicada. Figura 29 - Extensômetro ou strain gage Os extensômetros são colados a uma peça metálica (alumínio, aço ou liga cobre-berílio), denominada corpo da célula de carga e inteiramente solidários à suadeformação. A força atua, portanto sobre o corpo da célula de carga e a suadeformação é transmitida aos extensômetros, que por sua vez medirão sua intensidade.Tecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 30
  • 31. Figura 30 - Ponte de Wheatstone Obviamente que a forma e as características do corpo da célula de carga devemser objeto de um meticuloso cuidado, tanto no seu projeto quanto na sua execução,visando assegurar que a sua relação de proporcionalidade entre a intensidade da forçaatuante e a conseqüente deformação dos extensômetros seja preservada tanto no cicloinicial de pesagem quanto nos cilcos subsequentes, independentemente das condiçõesambientais. A forma geométrica, portanto, deve conduzir a uma "linearidade" dosresultados (fig. 31). Figura 31 - Gráfico de deformação x carga, mostrando histerese, repetibilidade e não linearidade Considerando-se que a temperatura gera deformações em corpos sólidos e queestas poderiam ser confundidas com a provocada pela ação da força a ser medida, hánecessidade de se "compensar" os efeitos de temperatura através da introdução nocircuito de Wheatstone de resistências especiais que variem com o calor de formainversa a dos extensômetros. Um efeito normalmente presente ao ciclo de pesagem e que deve ser controladocom a escolha conveniente da liga da matéria-prima da célula de carga é o da"histerese" decorrente de trocas térmicas com o ambiente da energia elástica geradapela deformação, o que acarreta que as medições de cargas sucessivas não coincidamTecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 31
  • 32. com as descargas respectivas (Fig. 31). Outro efeito que também deve ser controlado é a "repetibilidade" ou seja,indicação da mesma deformação decorrente da aplicação da mesma cargasucessivamente, também deve ser verificada e controlada através do uso de materiaisisotrópicos e da correta aplicação da força sobre a célula de carga (Fig. 31). Figura 32 - Gráfico de deformação x tempo mostrando a fluência ou creep Finalmente, deve-se considerar o fenômeno da "fluência" ou creep, que consistena variação da deformação ao longo do tempo após a aplicação da carga. Este efeitodecorre de escorregamentos entre as faces da estrutura cristalina do material eapresenta-se como variações aparentes na intensidade da força sem que hajaincrementos na mesma (Fig. 32).10.2 - Alguns critérios devem ser utilizados na escolha de uma célula de carga10.2.1- Capacidade nominal A força máxima que ela deverá medir (OS fatores de segurança, 50% desobrecarga contra danos de funcionamento e 300% para a ruptura, são intrínsecos aprópria célula).10.2.2 - Sensibilidade A medição do desbalanceamento da ponte de Wheatstone é feita através davariação da tensão de saída em função da tensão de excitação aplicada na entrada daponte. Quando a célula de carga esta carregada, este valor é dado em milivolt por voltaplicado e, normalmente, entre 2 e 3 mV/V. Isto significa que uma céluLa de carga de30kg de capacidade nominal e 2mV/V de sensibilidade, com uma tensão de excitaçãona entrada de 10 V, quando sujeita a uma força de 30Kg apresentará na saída umavariação de tensão de 20mV.10.2.3 - Precisão É o erro máximo admissível relacionado em divisões da capacidade nominal. Ascélulas de carga neste caso podem ser divididas em:Tecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 32
  • 33. Baixa precisão: até 1.000 divisões (ou 0,1% da capacidade nominal)Média precisão: de 3.000 a 5.000 divisões (ou 0,03 a 0,02% da capacidade nominal). Alta precisão: 10.000 divisões (ou 0,01% da capacidade nominal)10.2.4 - Formato De acordo com a aplicação, determinados formatos são requeridos,considerando-se se a carga é apoiada (células tipa viga) ou se a carga é sustentada(célula tipo Z), ou ainda se a carga introduz momentos torsores na célula (células tiposingle point).10.2.5 - Ambiente de trabalho Ambientes úmidos quimicamente agressivos requerem células de cargaherméticas, com grau de proteção IP67, que se consegue normalmente nas do tiposhear-beam. Dever ser evitado o uso de células de carga em ambientes sujeito àvibração intensa, apesar do projeto das mesmas incluir uma verificação de freqüêncianatural, no sentido de se evitar o fenômeno de ressonância. O uso de células de carga em ambientes explosivos deve ser acompanhado porbarreiras de segurança intrínseca. Alerta-se que o uso de barreiras de segurançaintrínseca inserem resistências em série nos circuitos, o que poderia baixar as tensõesda excitação. É recomendável o uso de indicadores que compensem esta diminuiçãoatravés de ligações a 7 fios (tipo Kelvin).10.2.6 - Dispositivos de montagem Devem ser escolhidos visando não transmitir à célula de carga nenhum outroesforço que não seja o da força a medir e, portanto, visando assegurar para a cargatodos os graus de liberdade de deslocamento possíveis, à excessão do relativo àdireção da força a medir.10.2.7 - Tempo da pesagem Muitas vezes dispõe-se de um tempo limitado para se efetuar a pesagem. Nestecaso deve-se considerar 1 segundo como um tempo mínimo para cada pesagem,considerando-se o amortecimento das oscilações que a célula sofre ao receber ocarregamento. Eventualmente este tempo pode ser reduzido através do uso de sistemasde amortecimento.10.2.8 - Limites de sobrecarga e deslocamentos Em células de carga tipo flexão ou bending, normalmente de baixa capacidade, énecessário prever-se limites de sobrecarga que impeçam a célula de carga de deformar-se além de um dado valor. Nas células tipo cisalhamento (shear beam) e compressão(canister), são difíceis aplicar limites de sobrecarga, tendo em vista o pequeno valor daTecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 33
  • 34. flecha produzida em função da carga nominal aplicada e, portanto, cabe ao usuárioprecaver-se quanto a eventualidade do uso de cargas excessivas. Outros limites de deslocamento usados são os tirantes, necessários para limitar odeslocamento de tanques e silos, quando as células de carga estão situadas abaixo docentro de gravidade dos mesmos (portanto, não são autocentrantes), sujeitos a açãodos ventos ou com misturadores instalados. O objetivo destes tirantes é obstardeslocamentos não verticais.10.2.9 - Conclusão As células de carga são transdutores bastante precisos e de vida útil muito longa(são projetados e testados em protótipo para dez milhões de ciclos de pesagem). Estalongetividade e precisão podem ser facilmente obtidas desde que sejamconvenientemente especificadas e instaladas. A assessoria técnica do fabricante ésempre muito útil e evita falhas de projeto muito custosas. Procurou-se dar aqui algumasinformações fundamentais,que não excluem, porém a eventual necessidade daquela consulta, a qual fortementerecomenda-se não renunciar.10.3 – Exemplos de Células de Cargas Célula de carga para compressão em corte Dispositivos para utilização de Células de Carga, aplicadas no mundo inteiro.Tecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 34
  • 35. Modelo de Célula para Compressão Modelo de Célula para tração Figura 33 – Modelos de Células de Carga11 - Encoders Podemos definir este equipamento como sendo um transdutor que executa atransformação (decodificação) de um movimento mecânico em um sinal eletrônico. Seufuncionamento está baseado na interrupção ou não de um sinal óptico, normalmente umfeixe luminoso, conseguido comumente através de um emissor e um sensor separadospôr um nônio e um disco de vidro, plástico ou metais estriados que alternadamentepermitem ou não a passagem de luz do emissor para o receptor. Quando o disco sofre um deslocamento angular interrompe a passagem de luz,gerando um pulso. Este pulso representa um certo ângulo mínimo, que define aresolução do sistema. Podermos dividir estes equipamentos em dois tipos: • Encoders incrementais; • Encoders absolutos.Tecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 35
  • 36. 11.1 – Encoder Absoluto Em um encoder absoluto cada posição representada unicamente pôr um códigopadrão. Este código prove de trilhas independentes e está gravado no disco do encoder,onde para cada trilha existe um sensor óptico correspondente. Cada sensor irá fornecerum sinal de nível lógico “1” ou “0” dependente do código padrão do disco para cadaposição (ver figura abaixo). Uma vantagem deste tipo de encoder é que não haveráperda da posição no caso de falta de energia, pois não é necessário indexar oureferenciar a partir de um determinado ponto. Figura 34 – Disco codificado de um encoder absoluto Cada trilha do disco codificado significa um bit, dependendo então do númerode trilhas verificaremos a resolução deste sistema. Pôrexemplo, um disco com 8 trilhas poderá identificar 256posições diferentes. A expressão (8) mostraanaliticamente como podermos determinar a resoluçãode um encoder absoluto em função do número de bitsdo disco codificado.∆θ = 360° (8) N 2Onde: N é o número de bits ou trilhas do disco. O disco do encoder pode ser codificado devarias maneiras diferentes, porém, existem doiscódigos que são os mais utilizados: o código binário e ocódigo de Gray. O código binário é amplamenteutilizado nas aplicações para automação industrial e ocódigo de Gray, possui como principal vantagem a quede uma posição para outra apenas um bit é alterado. Assim, fica possível encontrarerros provocados pôr ruídos elétricos ou eletromagnéticos através de software. Podemos ainda, dividir os encoders absolutos em dois tipos: single turn emulti turn. Os encoders do tipo single turn repetem o código da posição a cada 360°Tecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 36
  • 37. para uma volta do eixo. Normalmente estes encoders são fornecidos até a resolução de14 bits, ou seja, 16384 posições por volta, ou ainda, o menor ângulo que pode serrepresentado é o de 0,02I9°. Já os do tipo multi turn possuem discos codificadosadicionais que permitem a leitura de varias voltas. A figura Abaixo pode nos dar umaidéia de como isto é realizado. Figura 35 – Disco codificado de um encoder absoluto multi-turn A resolução do encoder absoluto é dada por contagem/revolução, isto é, seele tiver no seu disco (encoder rotativo) 12 faixas para código de gray, então terá 2¹²combinações possíveis perfazendo um total de 4096 combinações. Com relação à saída destes encoders podemos encontrar: saída paralela,saída serial ou comunicação em rede. Para os encoders com saída paralela, para cada bit existe um condutor, e o elemento de controle deverá obviamente possuir uma porta paralela para leitura destes sinais. Os encoders com saída serial são muito utilizados, pois a grande maioria dos processadores no mercado utilizam este sistema de transmissão de dados.Tecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 37
  • 38. Existem algumas vantagens, dentre as quais: • Baixo custo em função do cabeamento; • Maior velocidade de transmissão (até 1,5 G bps); • Reduzido número de componentes; • Maior imunidade a ruídos. Os encoders com saída para comunicação em rede também são seriais,porém adotam protocolos amplamente conhecidos no mercado de automação, como pôrexemplo: CAN (Devicenet), Interbus, Profibus (DP) e entre outros.11.2 – Aplicações dos Encoders Absolutos As aplicações para este tipo de encoder seriam aquelas onde necessitamosfazer posicionamentos em uma única volta e que podem permanecer desativadas pôrum longo período de tempo, tais como: • Radares; • Telescópios;Tecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 38
  • 39. • Guindastes; • Manipuladores; • Robôs; • Comportas; • Sistemas de nível; • Posicionamento de eixos; • Posicionamento de válvulas; • Mesas planas, etc.11.3 – Encoder Incremental Nestes encoders cada deslocamento angular é representado pela geração de um pulso. É possível ainda determinar o sentido de rotação do eixo através do nônio ou de duas faixas regularmente defasadas (ver figura 36). Na verdade um circuito eletrônico poderá detectar o sentido de giro através de operações lógicas. O encoder incremental fornece normalmente dois pulsos quadrados defasados em 90º, que são chamados usualmente de canal A e canal B. A leitura de apenas um canal fornecendo somente a velocidade, enquanto que a leitura dos dois canais fornece também o sentido do movimento. Um outro sinal chamado de Z ou zero também está disponível e ele dá a posição absoluta zero do encoder. Este sinal é um pulso quadrado em a fase e a largura é as mesmas do canal A. Figura 36 – Encoder Incremental A resolução é determinada através do número de pulsos que o encoder gera pôr volta ou pelo número de pulsos pôr rotação (PPR). A máxima resolução que encontrarmos para estes casos está pôr Volta de 10000 pulsos/rotação (podendo chegar a 40000 com alguns recursos adicionais), pois acima disto fica muito difícil construir ranhuras tão próximas umas das outras. O que não devemos nunca esquecer é que a resolução do encoder deve ser igual, ou melhor, do que aquela requerida pela aplicação. Como todo transdutor o encoder incremental possui duas velocidades inerentes: aTecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 39
  • 40. mecânica e a eletrônica, que pôr sua vez impõem limites a velocidade de operação. A combinação de vários fatores tais como, rolamentos, freqüência de resposta, PPR para cada aplicação, também influencia nestas questões. De modo geral, a máxima velocidade de operação para um encoder incremental depende diretamente da aplicação. Podemos determinar a velocidade de operação para nina dada aplicação através da seguinte expressão: f = PPR x n 60 Onde: f é a freqüência de operação [Hz]; PPR é a resolução do encoder; n é a rotação [rpm]. Para os terminais de saída é adotada uma terminologia própria. Os sinais sãotransmitidos utilizando circuitos de corrente continua, para que sejam atingidas altasvelocidades de transmissão. Esta transmissão é feita pôr uma corrente que pode fluir doencoder para o circuito (NPN) ou do circuito para o encoder (PNP), embora a maioriados encoders possa ser configurada em outros padrões, além do PNP ou NPN, taiscomo: Push Pull, Line Drive ou RS422. Os encoders incrementais ainda podem ser unidirecionais ou bidirecionais ouainda com sinal de referencia. Adicionalmente podem ser transmitidos também comosinal singular “sigle ended” ou com seus sinais complementares “diferenciais”. Para a especificação de encoders incrementais devem ser informadas algumas características, que podemos dividir em: • Mecânicas: flange, diâmetro do eixo ou eixo vazado, máxima carga doeixo, pulsos pôr volta, velocidade, momento de inércia, temperatura de operação,proteção [IP], dimensões e tipo de conexão (elétrica). • Eletrônicas: freqüência, tipo de eletrônica, formato da saída, imunidade aruído, proteção do circuito (inversão de polaridade, sobretensão, curto-circuito na saída)e alimentação. As aplicações para encoders incrementais abrangem vários processos entre os quais podemos citar: • Realimentação de sistemas digitais de controle de velocidade; • Maquinas de embalagens; • Ajustes de fusos para preparação de espessura de um produto; • Robôs; • Misturadores; • Mesas rotativas.Tecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 40
  • 41. 12 – Sensor de Umidade As medições de umidade é feitas desde o século XV com relação à atmosfera.Não é difícil se fazerem medições de umidade, a menos que se exija muita precisão econtrole rigoroso. Há três métodos gerais para se medir a umidade relativa do ar: opsicrômetro, o sensor eletrônico e o ponto de orvalho. No método do psicrômetro é utilizado como sensor um fio de cabelo humano ouuma membrana animal que muda de dimensões com a umidade. Durante muitos anosestes elementos higromecânicos foram usados como indicadores e como chaves decontrole. O sensor elétrico satisfaz a necessidade industrial quanto a velocidade,versatilidade, precisão e alta sensibilidade, usando massa pequena e componentes não-metálicos. Onde é importante o teor real de água do ar, ou onde a condensação da umidadedeve ser evitada, aplica-se com mais eficiência o controle do ponto de orvalho.12.1 – Sensor Eletrônico Um sensor eletrônico de umidade é um dispositivo de precisão capaz de detectaruma variação de 1% na umidade relativa. Um tipo de sensor eletrônico é constituído de duas grades de ouro entrelaçadas,estampadas sobre plástico e cobertas com uma complexa camada de saishigroscópicos. Conforme aumenta a umidade relativa (UR), a camada se torna maiscondutiva e a resistência entre as grades diminui. A variação de resistência é calibradaem unidades de UR, e o controlador associado interpreta as variações de modo a ativaro equipamento adequado de controle de umidade.12.2 – Sensor Ponto de Orvalho Um tipo de sensor de ponto de orvalho consiste em eletrodos de fio bifilar,enrolados sobre uma luva de pano, que cobre um tubo oco ou carretel. (Bifilar significaum enrolamento de dois fios enrolados lado a lado, separados de uma distânciauniforme). A luva de pano é impregnada com uma solução de cloreto de lítio e deixadasecar. Os fios bifilares são ligados ao secundário de um transformador integral. Oseletrodos bifilares não estão interligados. Dependem da condutividade do cloreto de lítioatmosfericamente umedecido para que haja um fluxo de corrente. O cloreto de lítio possui duas características únicas que o tornam apropriado àsmedidas de ponto de orvalho. Ë altamente higroscópico, isto é, tem uma grandeafinidade com o vapor d’água e tem uma habilidade inerente para manter-se em umvalor constante pouco acima dos 11%, quando presente em uma atmosfera úmida eaquecida por uma corrente elétrica que o percorra. Para valores de 11% ou abaixo, ocloreto de lítio da luva seca-se e se transforma em sólido cristalino e não é condutor. Um segundo tipo de detector de ponto de orvalho usa uma câmara deobservação onde é introduzida uma amostra de gás que contém vapor úmido. Ummanômetro indica diretamente a relação entre a amostra do gás e a pressãoatmosférica. A amostra de gás é mantida a uma pressão um pouco acima daatmosférica. Quando se abre uma válvula de operação, o gás escapa para a câmara deTecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 41
  • 42. observação e se expande à pressão atmosférica. Quando o gás é libertado acende-seuma lâmpada, de modo que quando o gás se resfria, abaixo do ponto de orvalho, forma-se uma névoa característica na câmara. O procedimento é repetido de modo aestabelecer o ponto final ou o ponto de fuga da neblina. Este ponto final pode serdeterminado com precisão quando medido pela relação de pressão do ponto de fuga. Outras técnicas do ponto de orvalho envolvem a observação da formação doorvalho sobre uma superfície polida, e diminuindo a temperatura por técnicas derefrigeração obtém-se um depósito de orvalho dos gases confinados.A medição e/ou controle da umidade é desejável ao se estabelecer um ambienteconfortável ao homem (como as áreas de temperatura e umidade controladas paratrabalhos especiais), em áreas de armazenamento, em gases comprimidos usados eminstrumentação e trabalhos analíticos, em fornalhas de atmosfera controlada e emfornos de secagem. O controle da umidade é também essencial na indústria do papel,para que o mesmo possa ser calandrado na espessura correta e armazenado semexpansão dimensional. Sem o controle adequado da umidade, o papel poderia seresticado no processo de calandragem e depois ser contraído até se quebrar.12.3 – Sensores Capacitivos de Umidade O tipo mais usado para medida de umidade relativa em higrômetros de usodoméstico, comercial ou industrial é o capacitivo. Este sensor é formado por uma folha de material não condutivo coberta nas duasfaces por uma finíssima camada de ouro (condutor) numa estrutura que correspondejustamente a um capacitor plano. A construção desse capacitor, entretanto, é tal que a umidade do ar podepenetrar com facilidade no material dielétrico, alterando sua capacitância. Com apenetração da umidade a capacitância aumenta. Para um sensor típico, a capacitância se altera de aproximadamente 112 pF parauma umidade relativa de 10% para 144 pF para uma umidade relativa de 90% (que é afaixa de utilização do sensor). Para dar acesso à umidade ao dielétrico, o conjunto é montado num invólucrodotado de pequenos orifícios. Figura 37 - Sensor de temperatura e umidadeTecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 42
  • 43. 12.3.1 – Sensor de Umidade da Philips Components Com um número de catálogo bastante complicado para ser utilizado numa loja, osensor 2322 691 90001 da Philips Components possui características que permitem suautilização em higrômetros de boa precisão. Algumas publicações técnicas tratam estesensor como um "umidistor", mas não achamos que este seja um nome conveniente.As principais características deste sensor são:· Faixa de umidades medidas: 10% a 90%· Sensibilidade entre 12 e 75% de umidade relativa: 0,4 pF / %· Faixa de freqüências de operação : 1 kHz a 1 MHz· Tensão máxima AC ou DC: 15 V· Faixa de umidade para armazenamento: 0 a 100%· Faixa de temperatura de operação: 0 a 85 graus centígrados13 – Sensor de PH O princípio de funcionamento dos sensores de pH é muito simples. Figura 38 – Sensor de PH O bulbo de vidro detecta íons de H+ e gera uma corrente elétrica (59,2 mV porunidade de pH a 25 oC). O gel interno recebe a corrente elétrica (+) e transmite aointerior do sensor. O fio de prata pura (tratado com cloreto de prata AgCl) capta acorrente e transmite ao cabo de conexão, que leva o sinal do sensor aoleitor/controlador.13.1 - Sensor de referência: Figura 39 – Sensor de ReferênciaTecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 43
  • 44. O septo poroso isola o gel ou solução interna de KCl do meio externo. Aconcentração constante de íons de cloreto dentro do sensor gera uma corrente elétrica(-) com o fio de prata. O fio de prata pura (tratado com cloreto de prata AgCl) capta acorrente e transmite ao cabo de conexão, que leva o sinal do sensor aoleitor/controlador. Figura 40 – Sensores de PH13.2 – Sensor combinado de pH e referência Figura 41– Sensor Combinado Um sensor combinado consiste de um sensor de pH e um sensor de referênciadentro de um mesmo corpo.13.3 – Aplicações típicas para estes sensores são:• Efluentes oleosos ou gordurosos;• Lodo calcário;• Refinamento de açúcar;• Emulsões;Tecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 44
  • 45. • Lavagem de gases;• Coagulação de floculantes;• Fabricação de papel e celulose;• E muitas outras;13.4 – Especificações Banda de pH: 0 - 12 pH o Banda de temperatura: 0 - 50 C. Banda de pressão: 0 - 100 psi. Sensor de referência: Duplo septo poroso com Ag/AgCl14 – Interferômetro O interferômetro é um aparelho inventado pelo norte-americano Albert Michelsonque permite calcular a velocidade da luz. Figura 42 – Interferômetro14.1 – Funcionamento O interferômetro de Michelson (1852 - 1931, prêmio Nobel em 1907), é a formafundamental da grande variedade de interferômetros de 2 feixes. No esquema a seguir(fig.43), a luz vem expandida da fonte L, incide na placa paralela P, sofre uma refraçãoaté incidir na outra superfície semi-espelhada, aonde irá se dividir em 2 feixes, os quaisirão atingir os espelhos A1 e A2 perpendicularmente.Tecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 45
  • 46. Figura 43 - Esquema óptico do interferômetro Os retornos dos feixes irão atingir a face semi-espelhada da placa P, e as franjasde interferência podem ser vistas diretamente a olho nu, ou através de um telescópio F.Notar que a luz refletida por A2 passa através da placa P 3 vezes, enquanto que a luzrefletida por A1 passa apenas 1 vez. A placa compensadora P1 é idêntica na espessurae no paralelismo à placa P.Sua inserção vai equalizar os caminhos dos dois feixes. Quando os espelhos estiverem a distâncias iguais e perpendiculares, o campo deinterferência será uniforme. Quando as superfícies refletoras não estiveremperpendiculares, as franjas passam de circulares a linhas. Quanto maior a diferençaentre as distâncias dos espelhos A1 e A2 à placa P, mais círculos concêntricos deinterferência serão observados. Assim toda vez que o deslocamento do espelho móvelatingir um valor múltiplo de l /2, o valor da intensidade se repete. A presença das lâminas de vidro trazem também um sistema paralelo dereflexões na segunda face e conseqüentemente de franjas. A intensidade deste sistemasecundário é fraca, e dificilmente é possível observá-lo. Figura 44 - Sugestão para o alinhamentoTecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 46
  • 47. 14.2 – Objetivos Familiarização c/ o instrumento e alinhamento de seus elementos. Uso dointerferômetro para medidas precisas de pequenos deslocamentos, l de fontesmonocromáticas, comparação de superfícies planas, medida de comprimento decoerência de diversas fontes luminosas e índice de refração de gases.14.3 - Procedimento experimental14.3.1 – Alinhamento O feixe direto emitido pelo Laser constitui um fino raio intenso, monocromático ecoerente que facilita o alinhamento (fig.44). A idéia aqui é a de alinhar os espelhos demodo que a reflexão de cada um deles volte exatamente pelo mesmo caminho, o quepode ser verificado observando as reflexões sobre o cartão c/ furo. Quando os espelhos estão alinhados (Perpendiculares entre si) as duas reflexõessobre S, voltam passando pelo furo. Observe que o espelho A2 possue apenas 1 grau de liberdade e o espelho A1possue 2. Logo para que as reflexões retornem ao Laser, a reflexão do espelho 2 sópode ser ajustada deslocando todo o equipamento ( A base toda), só depois ajusta-se areflexão do espelho 1 através dos parafusos. Na condição de alinhamento perfeito, devem-se observar círculos deinterferência. Para ligeiros desalinhamentos se observam franjas aproximadamenteretas e paralelas. Estas figuras de interferência são mais fáceis de se observar com umafonte extensa ou com um feixe expandido. Por esta razão, depois do alinhamento inicialutilizamos uma lente divergente para expandir o feixe Laser, permitindo assim observarno anteparo o padrão de interferência. O ajuste é feito alinhando com cuidado o espelho1, de modo a se observar o padrão na forma de círculos. É importante lembrar que a distribuição luminosa do feixe Laser não é uniforme,mas sim Gaussiana, ou seja, mais intensa no centro do que nas bordas. Assim, oencontro da borda de um feixe com o centro de outro produz franjas de menorvisibilidade.14.3.2 – Escala do parafuso micrométrico Devido à ordem de grandeza dimensional que é operada no interferômetro(350nm) é necessários um sistema mecânico que permita o deslocamento do espelhocom bastante suavidade.Conforme pode ser observado no equipamento, o espelho é deslocado através de umsistema de redução por alavanca, conjugado com um parafuso micrométrico.A cada duas voltas do parafuso, sua ponta desloca 1mm, e o espelho através daalavanca caminha aproximadamente 5 vezes menos ( Os equipamentos não sãoexatamente iguais). A cada duas voltas do parafuso, sua ponta desloca 1mm. (0,5mm por volta)A escala do tambor do parafuso divide 1mm em 100 partes (0.01 mm por divisão).Tecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 47
  • 48. 14.3.3 – Calibração do parafuso micrométricoDeterminação da relação de reduçãoR = D Lparafuso / D Lespelho ouR = no divisões parafuso /D Lespelho. I Iluminando o interferômetro com a luz extensa do Laser de He-Ne e inclinandolevemente o espelho para se obter franjas quase retas, desloca-se o parafuso doespelho móvel um certo número de divisões e conta-se o número de franjas deinterferência que passam pelo centro do campo de visão. Figura 45 - Sistema de redução dos movimentos Cada interferômetro possue uma razão de redução R entre os movimentos doparafuso micrométrico e o espelho móvel, o valor desta razão deverá ser determinadacom precisão (Fazer várias leituras e depois um tratamento estatístico).Obs.1 - Cada franja que aparece ou desaparece no campo de visão, representa umdeslocamento do espelho móvel de l/2.Obs. 2 - O Laser de He-Ne tem l = 632.8 nm (6328 A)14.3.4 – Determinação do l de uma fonte espectral Depois de conhecida a geometria do equipamento, é possível através de umprocesso inverso ao que foi feito, determinar-se o l de uma outra linha espectral, atravésda contagem das franjas interferométricas (R = D L parafuso / D L espelho). Substituindo-se o Laser por uma lâmpada espectral, selecione o l que se desejadeterminar, interpondo um filtro para selecionar uma faixa desejada, coloque no suportedo interferômetro uma placa de vidro despolido para espalhar a luz e incline levemente oespelho móvel para tornar as franjas aproximadamente retas. As franjas não serão maisprojetadas na parede, só poderão ser vistas diretamente no equipamento.Tecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 48
  • 49. 14.3.5 – Determinação do Dl das linhas do Na Substituindo-se a fonte de luz por uma lâmpada de sódio, coloque no suporte dointerferômetro uma placa de vidro despolido para difundir a luz e incline levemente oespelho móvel para tornar as franjas mais ou menos retas. Figura 46 - Curva de contraste dos anéis Devido à proximidade dos ls das duas linhas amarelas do sódio, aparece umpadrão de franjas cuja visibilidade aumenta e diminui periodicamente (Fig. 46) aovariarmos bastante a distância entre os espelhos através do parafuso micrométrico. Observando a distância que o espelho móvel caminha, determine T usando o DLdo parafuso micrométrico e a R já aferida entre os máximos de contraste (ou mínimosque são mais fáceis de discriminar), para calcular o Dl das duas linhas amarelas dosódio .Obs. Para o cálculo usar o lmédio medido ou consultar uma tabela.14.4 – Resumo do roteiro sugeridoa) - Alinhar o interferômetro (Observe os reflexos no Laser).b) - Encontrar as franjas de interferência usando-se o Laser de He-Ne com umexpansor.c) - Contar aproximadamente 300 franjas, note que o erro será menor se o no de franjascoincidir com um no de divisões no parafuso completas e plotando um gráfico de váriasmedidas. Determinar a razão de redução parafuso/espelho.d) - Usando a razão encontrada no item anterior, determine o l de alguma das linhasespectrais do Hg ou o lmédio do Na (Contar aproximadamente 200 franjas). Observe queas franjas não serão mais projetadas, e sim observadas dentro do equipamento - Usarum filtro p/ (selecionar a faixa espectral desejada).e) - Usando a lâmpada de Na, determine a diferença de comprimento de onda Dl do"dublet", não contar as franjas, apenas observar os ciclos de contraste.f) – Usando um Laser ou uma lâmpada de luz branca, encontre a condição de Diferençade caminho ótico nulo (DCON) onde haverá franjas policromáticas.g) – Determinar o índice de refração do ar.h) – Se a placa compensadora for removida, o que ocorrerá – explique.Tecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 49
  • 50. 14.4.1 – Medidas de pequenas diferenças de comprimento de onda A figura 47 representa num esquema resumido, alguns elementos importantespara a formação da figura de interferência pelo interferômetro de Michelson.S1 e S2 são as duas imagens virtuais, formadas pelos dois espelhos, da fonte de luz aser analisada pelo instrumento. A figura de interferência, na forma de anéis concêntricosclaros e escuros forma-se no anteparo A e é centrada no ponto P. Imaginemos agoraque cada uma das fontes virtuais (de mesma potência) emita em duas freqüências muitopróximas w1 e w 2, sendo w 1>w2. Figura 47 - Formação da figura de interferência Suponhamos que para a freqüência w1 a intensidade no ponto P seja máxima, oque implica (ver equações para o interferômetro) em:d = (m + 1/2) l1 m = 0,1,2,... (1)Onde d é à distância entre as duas imagens (S1 e S2) e l1 é o comprimento de ondaassociado à freqüência w1.Suponha que ao mesmo tempo em que isto acontece, a intensidade em P para afreqüência w2 seja mínima (zero), o que implica em:d = m l2 = 2m l2/2 m = 0,1,2,... (2)onde l2é o comprimento de onda associado à w2. Estas duas últimas equações, quando satisfeitas simultaneamente para adistância d significam que o anteparo está uniformemente iluminado pelas duas fontes,pois onde existe um mínimo de interferência para w2 (anel escuro), existirá um máximopara w1 (anel claro) e vice-versa. Chamaremos esta condição de condição deanticoincidência de anéis. Nesta condição, podemos afirmar que no comprimento d cabe exatamente umnúmero ímpar de meios comprimentos de onda l1 e um número par de meiocomprimento de onda l2. [Ver eqs. (1) e (2)].Como a razão d/(l1/2) é um número ímpar, e d/(l2/2) é um número par, teremosevidentemente:[d/(l1/2)] - [d/(l2/2)] = número ímpar = N. (3).Se o espelho móvel do interferômetro for agora deslocado de tal forma que surja a novacondição de anti-coincidência, teremos:[d’/(l1/2)] - [d’/(l2/2)] = N + 2 (4)porquê N + 2 é o número ímpar mais próximo que se segue a N. Nesta equação, d’ é anova distância entre as imagens virtuais S1 e S2.Subtraindo a eq. (3) da eq. (4) e fazendo D = d’- d, teremos:(2D/l1) - (2D/l2) = 2 . (5)Tecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 50
  • 51. Como l1 = l m - Dl /2 e l2 = l m + Dl /2, onde lm = (l1 + l2)/2, e Dl = l2 - l1, deduz-seimediatamente que:D l»(lm)2/D (6)onde se considerou (Dl )2 » 0 devido D l<<lm. Finalmente, lembrando-se que ao se deslocar o espelho móvel de uma distânciax qualquer a imagem se desloca de 2x, podemos escrever:D l» (lm)2/2T (7)onde T é a distância que o espelho do interferômetro efetivamente se move para queocorram duas anti-coincidências sucessivas no anteparo.14.4.2 – Franjas de luz branca - Equalização dos dois braços do interferômetro(DCON) Deslocando-se o espelho móvel, ou seja, variando a distância entre os doisbraços do interferômetro, pode-se observar que o tamanho dos anéis varia. Istodepende se a diferença de caminho óptico está aumentando ou diminuindo, (Se adiferença entre os dois diminui, o raio dos anéis aumenta) e pode, portanto seraproveitada para achar o ponto, onde a diferença de caminho óptico é nula (DCON).Nesta situação o tamanho dos anéis é tão grande que não cabe mais no campo deobservação. Retirando-se a lâmpada de Na, coloca-se uma lâmpada de luz branca com umfiltro interferencial ( 5 nm de largura de passagem), o que torna a luz "quase"monocromática.Como na situação anterior, as franjas não serão projetadas, mas sim observadasdiretamente no equipamento.Variando-se a posição do espelho móvel, quando se atinge a condição de DCONsurgirão franjas, sendo que seu aparecimento e desaparecimento não são periódicos(Ocorrerá apenas uma vez). Na posição de máximo contraste, pode-se retirar o filtro deixando-se apenas afonte de luz, que ainda haverá franjas, porém não mais monocromáticas, mas simpolicromáticas (Apresenta apenas um máximo de visibilidade com uma franja preta eumas poucas coloridas de cada lado) ao se atingir exatamente o DCON.Note que ao substituir ou deslocar a fonte de luz, as franjas de interferência não mudamde posição.14.4.3 – Medida do índice de refração de gases Figura 48 - Esquema para a medida com gasesTecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 51
  • 52. Para que seja possível fazer a medida do índice de refração de um gás, uma celadeve ser fixada firmemente no lado do braço variável do interferômetro, de modo quenão haja nenhum movimento principalmente devido à tração das mangueiras (fig. 48). O interferômetro deverá ser alinhado com um Laser ou uma lâmpada de Hg atéque as franjas se tornem circulares.Ligar a bomba de vácuo e abra a válvula lentamente para que haja tempo de registraros dados até que o sistema esteja vazio,A sugestão do procedimento, é que um observador conte as franjas e outro anote apressão do gás, o que pode ser feito a cada 5 franjas. Um termômetro poderá ser acoplado à cela para anotar variações de suatemperatura. A leitura do manômetro plotada com o número de franjas nos forneceráuma reta de onde poderemos obter o valor dN/dP ( dN é a variação do no de franjas e odP é variação de pressão).Se o comprimento da cela for l, a variação do caminho óptico com a admissão do gás deíndice de refração n será de 2 l ( n -1 ) e o número de franjas contadas será de 2 l ( n-1 )/l ,onde l é o comprimento de onda da luz usada no experimento. O índice de refração do gás depende quase que inteiramente da densidade e nãoda pressão e da temperatura separadamente.Notar que somente as diferenças de pressão devem ser consideradasUm outro método, consiste em determinar o DCON antes de introduzir o gás na cela(cela com ar ou vácuo) , e o novo DCON com o gás a ser determinado, então a partir dodeslocamento do espelho entre as duas situações, é possível calcular o índice derefração do gás. Para que as medidas sejam confiáveis não esquecer de:a) Desvios da lei de gás ideal assumida no modelo matemático.b) Mudança nas dimensões da cela devido à pressão atmosférica quando estiver emvácuo.c) Influência da umidade relativa do ar.d)Variações dimensionais do interferômetro durante as medidas.15 - Sensores de Temperatura O controle de temperatura é necessário em processos industriais ou comerciais,como a refrigeração de alimentos e compostos químicos, fornos de fusão (produção demetais e ligas, destilação fracionada (produção de bebidas e derivados de petróleo),usinas nucleares e aquecedores e refrigeradores domésticos (fornos elétricos emicroondas, freezers e geladeiras)).Tecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 52
  • 53. 15.1 - Medição de temperatura com Termopar Um termopar consiste de dois condutores metálicos, de natureza distinta, na formade metais puros ou de ligas homogêneas. Os fios são soldados em um extremo ao qualse dá o nome de junta quente ou junta de medição. A outra extremidade dos fios élevada ao instrumento de medição de f.e.m. (força eletromotriz), fechando um circuitoelétrico por onde flui a corrente. O ponto onde os fios que formam o termopar se conectam ao instrumento demedição é chamado de junta fria ou de referência. Figura 49 – Partes de um Termopar O aquecimento da junção de dois metais gera o aparecimento de uma f.e.m. Esteprincípio conhecido por efeito Seebeck propiciou a utilização de termopares para amedição de temperatura. Nas aplicações práticas o termopar apresenta-senormalmente conforme a figura acima. O sinal de f.e.m. gerado pelo gradiente de temperatura (∆T) existente entre asjuntas quente e fria, será de um modo geral indicado, registrado ou transmitido.15.1.2 – Efeitos Termoelétricos Quando dois metais ou semicondutores dissimilares são conectados e as junçõesmantidas a diferentes temperaturas, quatro fenômenos ocorrem simultaneamente: oefeito Seebeck, o efeito Peltier, o efeito Thomson e o efeito Volta. A aplicação científica e tecnológica dos efeitos termoelétricos é muito importante esua utilização no futuro é cada vez mais promissora. Os estudos das propriedadestermoelétricas dos semicondutores e dos metais levam, na prática, à aplicação dosprocessos de medições na geração de energia elétrica (bateria solar) e na produção decalor e frio. O controle de temperatura feito por pares termoelétricos é uma dasimportantes aplicações do efeito Seebeck. Atualmente, busca-se o aproveitamento industrial do efeito Peltier, em grandeescala, para obtenção de calor ou frio no processo de climatização ambiente.Tecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 53
  • 54. 15.1.2.1 – Efeito termoelétrico de Seebeck O fenômeno da termoeletricidade foi descoberto em 1821 por T.J. Seebeckquando ele notou que em um circuito fechado, formado por dois condutores diferentes Ae B, ocorre uma circulação de corrente enquanto existir um diferença de temperatura∆T entre as suas junções. Denominamos a junta de medição de Tm, e a outra, junta dereferência de Tr. A existência de uma f.e.m. térmica AB no circuito é conhecida comoefeito Seebeck. Quando a temperatura da junta de referência é mantida constante,verifica-se que a f.e.m. térmica é uma função da temperatura Tm da junção de teste.Este fato permite utilizar um par termoelétrico como um termômetro. Figura 50 – Efeito Termoelétrico Seebeck O efeito Seebeck se produz pelo fato de que os elétrons livres de um metaldiferem de um condutor para outro e depende da temperatura. Quando dois condutoresdiferentes são conectados para formar duas junções e estas são mantidas a diferentestemperaturas, a difusão dos elétrons nas junções se produz a ritmos diferentes.15.1.2.2 – Efeito termoelétrico de Peltier Em 1834, Peltier descobriu que, dado um par termoelétrico com ambas asjunções à mesma temperatura, se, mediante uma bateria exterior, produz-se umacorrente no termopar, as temperaturas das junções variam em uma quantidade nãointeiramente devida ao efeito Joule. Esta variação adicional de temperatura é o efeitoPeltier. O efeito Peltier produz-se tanto pela corrente proporcionada por uma bateriaexterior como pelo próprio par termoelétrico. Figura 51 – Efeito Termoelétrico Peltier O coeficiente Peltier depende da temperatura e dos metais que formam umajunção, sendo independente da temperatura da outra junção.O calor Peltier é reversível.Quando se inverte o sentido da corrente, permanecendo constante o seu valor, o calorPeltier é o mesmo, porém em sentido oposto.Tecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 54
  • 55. 15.1.2.3 – Efeito termoelétrico de Thomson Em 1854, Thomson conclui, através das leis da termodinâmica, que a conduçãode calor, ao longo dos fios metálicos de um par termoelétrico, que não transportacorrente, origina uma distribuição uniforme de temperatura em cada fio. Quando existe corrente, modifica-se em cada fio a distribuição de temperatura emuma quantidade não inteiramente devida ao efeito Joule. Essa variação adicional nadistribuição da temperatura denomina-se efeito Thomson. O efeito Thomson depende do metal de que é feito o fio e da temperatura médiada pequena região considerada. Em certos metais há absorção de calor, quando umacorrente elétrica flui da parte fria para a parte quente do metal e que há geração de calorquando se inverte o sentido da corrente. Em outros metais ocorre o oposto deste efeito,isto é, há liberação de calor quando uma corrente elétrica flui da parte quente para aparte fria do metal. Conclui-se que, com a circulação de corrente ao longo de um fiocondutor, a distribuição de temperatura neste condutor se modificará, tanto pelo calordissipado por efeito Joule, como pelo efeito Thomson.15.1.2.4 – Efeito termoelétrico de Volta A experiência de Peltier pode ser explicada através do efeito Volta enunciado aseguir:“Quando dois metais estão em contato a um equilíbrio térmico e elétrico, existe entreeles uma diferença de potencial que pode ser da ordem de Volts”. Esta diferença de potencial depende da temperatura e não pode ser medidadiretamente.15.1.3 – Leis Termoelétricas Da descoberta dos efeitos termoelétricos partiu-se através da aplicação dosprincípios da termodinâmica, a enunciação das três leis que constituem a base da teoriatermoelétrica nas medições de temperatura com termopares, portanto, fundamentadosnestes efeitos e nestas leis, podemos compreender todos os fenômenos que ocorrem namedida de temperatura com estes sensores.15.1.3.1 – Lei do circuito homogêneo “A f.e.m. termal, desenvolvida em um circuito termoelétrico de dois metaisdiferentes, com suas junções as temperaturas T1 e T2, é independente do gradiente detemperatura e de sua distribuição ao longo dos fios". Em outras palavras, a f.e.m.medida depende única e exclusivamente da composição química dos dois metais edas temperaturas existentes nas junções.Tecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 55
  • 56. Figura 52 – Lei do circuito homogêneo Um exemplo de aplicação prática desta lei é que podemos ter uma grandevariação de temperatura em um ponto qualquer, ao longo dos fios dos termopares,que esta não influirá na f.e.m. produzida pela diferença de temperatura entre asjuntas, portanto, pode-se fazer medidas de temperaturas em pontos bem definidos comos termopares, pois o importante é a diferença de temperatura entre as juntas.15.1.3.2 – Lei dos metais intermediários “A soma algébrica das f.e.m. termais em um circuito composto de um númeroqualquer de metais diferentes é zero, se todo o circuito estiver à mesma temperatura".Deduz-se daí que um circuito termoelétrico, composto de dois metais diferentes, a f.e.m.produzida não será alterada ao inserirmos, em qualquer ponto do circuito, um metalgenérico, desde que as novas junções sejam mantidas a temperaturas iguais. Figura 53 – Lei dos metais IntermediárioOnde se conclui que:T3 = T4 --> E1 = E2T3 = T4 --> E1 = E2 Um exemplo de aplicação prática desta lei é a utilização de contatos de latãoou cobre, para interligação do termopar ao cabo de extensão no cabeçote.Tecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 56
  • 57. 15.1.3.3 – Lei das temperaturas intermediárias Figura 54 – Lei das Temperaturas Intermediaria “A f.e.m. produzida em um circuito termoelétrico de dois metais homogêneos ediferentes entre si, com as suas junções às temperaturas T1 e T3 respectivamente, é asoma algébrica da f.e.m. deste circuito, com as junções às temperaturas T1 e T2 e af.e.m. deste mesmo circuito com as junções as temperaturas T2 e T3”. Um exemplo prático da aplicação desta lei, é a compensação ou correção datemperatura ambiente pelo instrumento receptor de milivoltagem.15.1.4 – Correlação da F.E.M. em Função da Temperatura Visto que a f.e.m. gerada em um termopar depende da composição química doscondutores e da diferença de temperatura entre as juntas, isto é, a cada grau devariação de temperatura, podemos observar uma variação da f.e.m. gerada pelotermopar, podemos, portanto, construir uma tabela de correlação entre temperatura e af.e.m., por uma questão prática padronizou-se o levantamento destas curvas com ajunta de referência à temperatura de 0°C. Figura 55 – Gráfico de Temp X mVTecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 57
  • 58. Essas tabelas foram padronizadas por diversas normas internacionais elevantadas de acordo com a Escala Prática Internacional de Temperatura de 1968(IPTS-68), recentemente atualizada pela ITS-90, para os termopares mais utilizados. A partir dessas tabelas podemos construir um gráfico conforme a figura a seguir,onde está relacionadas a milivoltagem gerada em função da temperatura, para ostermopares segundo a norma ANSI, com a junta de referência a 0° C.15.1.5 – Tipos e Características dos Termopares Existem várias combinações de dois metais condutores operando comotermopares. As combinações de fios devem possuir uma relação razoavelmente linearentre temperatura e f.e.m. devem desenvolver uma f.e.m. por grau de mudança detemperatura, que seja detectável pelos equipamentos normais de medição. Foram desenvolvidas diversas combinações de pares de Ligas Metálicas, desde osmais corriqueiros de uso industrial, até os mais sofisticados para uso especial ou restritoa laboratório. Essas combinações foram feitas de modo a se obter uma alta potênciatermoelétrica, aliando-se ainda as melhores características como homogeneidade dosfios e resistência a corrosão, na faixa de utilização, assim cada tipo de termopar temuma faixa de temperatura ideal de trabalho, que deve ser respeitada, para que se tenhaa maior vida útil do mesmo. Podemos dividir os termopares em três grupos, a saber:- Termopares Básicos- Termopares Nobres- Termopares Especiais15.1.5.1 – Termopares básicos São assim chamados os termopares de maior uso industrial, em que os fios sãode custo relativamente baixo e sua aplicação admite um limite de erro maior.15.1.5.1.1 – TIPO TNomenclaturas: T - Adotado pela Norma ANSICC - Adotado pela Norma JISCu - CoCobre - ConstantanLiga: (+) Cobre - (99,9 %) (-) Constantan - São as ligas de Cu-Ni compreendidos no intervalo entre Cu (50 %)e Ni (35 %). A composição mais utilizada para este tipo de termopar é de Cu (58 %) eNi (42 %).Características: Faixa de utilização: - 200 ° a 370 ° C C F.e.m. produzida: - 5,603 mV a 19,027 mVTecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 58
  • 59. Aplicações: Criometria (baixas temperaturas), Indústrias de refrigeração,Pesquisas agronômicas e ambientais, Química e Petroquímica.15.1.5.1.2 – TIPO JNomenclaturas:J - Adotada pela Norma ANSIIC - Adotada pela Norma JISFe-CoFerro - ConstantanLiga: (+) Ferro - (99,5 %) (-) Constantan - Cu (58 %) e Ni (42 %), normalmente se produzem o ferro a partirde sua característica casa-se o constantan adequado.Características: Faixa de utilização: -40 ° a 760 ° C C F.e.m. produzida: - 1,960 mV a 42,922 mV Aplicações: Centrais de energia, Metalúrgica, Química, Petroquímica, indústriasem geral.15.1.5.1.3 – TIPO ENomenclatura:E - Adotada pela Norma ANSICE - Adotada pela Norma JISNiCr-CoLiga: (+) Chromel - Ni (90 %) e Cr (10 %) (-) Constantan - Cu (58 %) e Ni (42 %)Características: Faixa de utilização: -200 ° a 870 ° C C F.e.m. produzida: - 8,824 mV a 66,473 mV Aplicações: Química e Petroquímica15.1.5.1.4 – TIPO KNomenclaturas:K - Adotada pela Norma ANSICA - Adotada pela Norma JISLiga: (+) Chromel - Ni (90 %) e Cr (10 %) (-) Alumel - Ni (95,4 %), Mn (1,8 %), Si (1,6 %), Al (1,2 %)Características: Faixa de utilização: - 200 ° a 1260 ° C C F.e.m. produzida: - 5,891 mV a 50,99 mV Aplicações: Metalúrgicas, Siderúrgicas, Fundição, Usina de Cimento e Cal,Vidros, Cerâmica, Indústrias em geral.Tecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 59
  • 60. 15.1.5.2 - Termopares nobres São aqueles que os pares são constituídos de platina. Embora possuam custoelevado e exijam instrumentos receptores de alta sensibilidade, devido à baixa potênciatermoelétrica, apresentam uma altíssima precisão, dada a homogeneidade e pureza dosfios dos termopares. 15.1.5.2.1 – TIPO S Nomenclaturas: S - Adotada pela Norma ANSI Pt Rh 10 % - Pt Liga: (+) Platina 90% Rhodio 10 % (-) Platina 100 % Características: Faixa de utilização: 0 ° a 1600 ° C C F.e.m. produzida: 0 mV a 16,771 mV Aplicações: Siderúrgica, Fundição, Metalúrgica, Usina de Cimento, Cerâmica, Vidro e Pesquisa Científica. Observação: É utilizado em sensores descartáveis na faixa de 1200 a 1768 ° para C, medição de metais líquidos em Siderúrgicas e Fundições. 15.1.5.2.2 – TIPO R Nomenclaturas: R - Adotada pela Norma ANSI PtRh 13 % - Pt Liga: (+) Platina 87 % Rhodio 13 % (-) Platina 100 % Características: Faixa de utilização: 0 ° a 1600 ° C C F.e.m. produzida: 0 mV a 18,842 mV Aplicações: As mesmas do tipo S 15.1.5.2.3 – TIPO B Nomenclaturas: B - Adotada pela Norma ANSI PtRh 30 % - PtRh 6 % Liga: (+) Platina 70 % Rhodio 30 % (-) Platina 94 % Rhodio 6 % Características: Faixa de utilização: 600 a 1700 °C Tecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 60
  • 61. F.e.m. produzida: 1,791 mV a 12,426 mV Aplicações: Vidro, Siderúrgica, alta temperatura em geral.15.1.5.3 – Termopares especiais Ao longo dos anos, os tipos de termopares produzidos oferecem, cada qual, umacaracterística especial, porém, apresentam restrições de aplicação, que devem serconsideradas. Novos tipos de termopares foram desenvolvidos para atender as condições deprocesso onde os termopares básicos não podem ser utilizados.15.1.5.3.1 – Tungstênio – Rhênio Esses termopares podem ser usados continuamente até 2300 ° e por curto Cperíodo até 2750 °C.15.1.5.3.2 – Irídio 4 0 % - Rhodio / Irídio Esses termopares podem ser utilizados por períodos limitados até 2000 °C.15.1.5.3.3 – Platina - 4 0% Rhodio / Platina - 2 0 % Rhodio Esses termopares são utilizados em substituição ao tipo B onde temperaturas umpouco mais elevadas são requeridas. Podem ser usados continuamente até 1600 ° e Cpor curto período até 1800 ° ou 1850 ° C C.15.1.5.3.4 – Ouro-Ferro / Chromel Esses termopares são desenvolvidos para trabalhar em temperaturascriogênicas.15.1.5.3.5 – Nicrosil / Nisil Basicamente, este novo par termoelétrico é um substituto para o par tipo K,apresentando uma força eletromotriz um pouco menor em relação ao tipo K.15.1.6 – Correção da Junta de Referência As tabelas existentes da f.e.m. gerada em função da temperatura para ostermopares, têm fixado a junta de referência a 0 ° ( ponto de solidificação da água ), Cporém nas aplicações práticas dos termopares junta de referência é considerada nosterminais do instrumento receptor e esta se encontra a temperatura ambiente que éTecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 61
  • 62. normalmente diferente de 0 ° e variável com o tempo, tornando assim necessário que Cse faça uma correção da junta de referência, podendo esta ser automática ou manual Os instrumentos utilizados para medição de temperatura com termoparescostumam fazer a correção da junta de referência automaticamente, sendo um dosmétodos utilizados, a medição da temperatura nos terminais do instrumento, através decircuito eletrônico, sendo que este circuito adiciona a milivoltagem que chega aosterminais, uma milivoltagem correspondente a diferença de temperatura de 0 ° à Ctemperatura ambiente. Existem também alguns instrumentos em que a compensação da temperatura éfixa em 20 ° ou 25 ° Neste caso, se a temperatura ambiente for diferente do valor C C.fixo, o instrumento indicará a temperatura com um erro que será tanto maior quantomaior for a diferença de temperatura ambiente e do valor fixo. Figura 56 – Termopar Tipo K É importante não esquecer que o termopar mede realmente a diferença entre astemperaturas das junções. Então para medirmos a temperatura do ponto desejadoprecisamos manter a temperatura da junção de referência invariável. Figura 57 – Leitura Termopar FEM = JM - JR FEM = 2,25 - 1,22 FEM = 1,03 mV 20 °C Esta temperatura obtida pelo cálculo está errada, pois o valor da temperaturacorreta que o meu termômetro tem que medir é de 50 °C. FEM = JM - JR FEM = 2,25 - 1,22 FEM = 1,03 mV + a mV correspondente a temperatura ambiente para fazer acompensação automática, portanto: FEM= mV JM – mV JR + mV CA (Compensação automática)Tecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 62
  • 63. FEM = 2,25 - 1,22 + 1,22 FEM = 2,25 mV 50 °C A leitura agora está correta, pois 2,25 mV corresponde a 50 ° que é a Ctemperatura do processo. Hoje em dia a maioria dos instrumentos fazem a compensação da junta dereferência automaticamente. A compensação da junta de referência pode ser feitamanualmente. Se Pega o valor da mV na tabela correspondente a temperaturaambiente e acrescenta-se ao valor de mV lido por um milivoltímetro.15.1.7 – Fios de Compensação e Extensão Na maioria das aplicações industriais de medição de temperatura, através determopares, o elemento sensor não se encontra junto ao instrumento receptor. Nestas condições torna-se necessário que o instrumento seja ligado ao termopar,através de fios que possuam uma curva de força eletromotriz em função da temperaturasimilar aquela do termopar, afim de que no instrumento possa ser efetuada a correçãona junta de referência. Definições: 1- Convenciona-se chamar de fios aqueles condutores constituídos por um eixosólido e de cabos aqueles formados por um feixe de condutores de bitola menor,formando um condutor flexível. 2- Chama-se de fios ou cabos de extensão aqueles fabricados com as mesmasligas dos termopares a que se destinam. Exemplo: Tipo TX, JX, EX e KX. 3- Chama-se de fios ou cabos de compensação àqueles fabricados com ligasdiferentes das dos termopares a que se destinam, porém que forneçam, na faixa deutilização recomendada, uma curva da força eletromotriz em função da temperaturaequivalente à desses termopares. Exemplo: Tipo SX e BX. Os fios e cabos de extensão e compensação são recomendados na maioria doscasos para utilização desde a temperatura ambiente até um limite máximo de 200 °C.15.1.8 – Erros De LigaçãoUsando fios de cobre Geralmente na aplicação industrial, é necessário que o termopar e o instrumentoencontrem-se relativamente afastados, por não convir que o aparelho estejademasiadamente próximo ao local onde se mede a temperatura.Nestas circunstânciasdeve-se, processar a ligação entre os terminais do cabeçote e o aparelho, através defios de extensão ou compensação. Tal procedimento é executado sem problemas desde que, o cabeçote onde estãoos terminais do termopar e o registrador, estejam a mesma temperatura de medição.Tecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 63
  • 64. Vejamos o que acontece quando esta norma não é obedecida. Figura 58 – Erro de ligação utilizando fio de cobre Uma solução simples é que normalmente é usada na prática, será a inserção defios de compensação entre o cabeçote e o registrador. Estes fios de compensação emsíntese, nada mais são que outros termopares cuja função é compensar a queda daFEM que aconteceu no caso estudado, ocasionada pela diferença de temperatura entreo cabeçote e o registrador. Vejamos o que acontece se, no exemplo anterior, ao invés de cobre usamos umfio compensado. A figura mostra de que maneira se processa a instalação. Figura 59 – Ligação utilizando fio Compensado Como no caso acima, a FEM efetiva no cabeçote é de 20,74 mV. Dela, até oregistrador, são utilizados fios de extensão compensados, os quais adicionam a F.E.M.uma parcela igual a 0,57 mV, fazendo assim com que chegue ao registrador uma FEMefetiva de 22,26 mV. Este valor corresponderá a temperatura real dentro do forno (538Tecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 64
  • 65. ° ). A vantagem desta técnica provém do fato de que os fios de compensação, além de Cterem custo menor que os fios do termopar propriamente dito, também são maisresistentes.Inversão simples Conforme o esquema a seguir, os fios de compensação foram invertidos. Assume-se que o forno esteja a 538 ° o cabeçote a 38 ° e o registrador a 24 C, C° Devido a diferença de temperatura entre o cabeçote e o registrador, será gerada C.uma FEM de 0,57 mV. Porém em virtude da simples inversão, o fio positivo está ligadono borne negativo do registrador e vice-versa. Isto fará com que a FEM produzida aolongo do circuito se oponha àquela do circuito de compensação automática doregistrador. Isto fará com que o registrador indique uma temperatura negativa. Figura 60 – Inversão SimplesInversão dupla No caso a seguir, consideramos o caso da existência de uma dupla inversão, istoacontece com freqüência, pois, quando uma simples inversão é constatada, é comumpensar-se que uma nova troca de ligação dos terminais compensará o erro. Porém istonão acontece, e a única maneira de solucionar o problema será efetuar uma ligaçãocorreta. Figura 61 – Inversão DuplaTecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 65
  • 66. 15.1.9 - Termopares e Acessórios As figuras 3.26 à 3.28 ilustram termopares convencionais, em sua montagem, come sem isoladores, cabeçote típico em conjunto com bloco de ligação e proteção determopares. Figura 3.26 – Termopares convencionais Figura 3.27 – Cabeçote e bloco de ligaçãoTecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 66
  • 67. Figura 3.28 – Poços de proteção para termopares Os termopares são, geralmente, montados dentro de tubos de proteção metálicospara torná-los resistentes a eventuais choques mecânicos e corrosão ou abrasão dofluído.15.1.10 – Termopar de Isolação Mineral O termopar de isolação mineral é constituído de um ou dois pares termoelétricos,envolvidos por um pó isolante de óxido de magnésio, altamente compactado em umabainha externa metálica. Devido a esta construção, os condutores do par termoelétricoficam totalmente protegidos contra a atmosfera exterior, conseqüentemente adurabilidade do termopar depende da resistência a corrosão da sua bainha e não daresistência a corrosão dos condutores. Em função desta característica, a escolha domaterial da bainha é fator importante na especificação destes.15.1.10.1 – Vantagens dos termopares de isolação mineral Figura 62 – Termopar de Insolação MineralTecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 67
  • 68. A. Estabilidade Na Força Eletromotriz A estabilidade da FEM do termopar é caracterizada em função dos condutoresestarem completamente protegidos contra a ação de gases e outras condiçõesambientais, que normalmente causam oxidação e conseqüentemente perda da FEMgerada.B. Resistência Mecânica O pó muito bem compactado, contido dentro da bainha metálica, mantém oscondutores uniformemente posicionados, permitindo que o cabo seja dobrado achatado,torcido ou estirado, suporte pressões externas e choque térmico, sem qualquer perdadas propriedades termoelétricas.C. Dimensão Reduzida O processo de fabricação permite a produção de termopares de isolação mineral,com bainhas de diâmetro externo até 1,0 mm, permitindo a medida de temperatura emlocais que não eram anteriormente possíveis com termopares convencionais.D. Impermeabilidade a Água , Óleo e Gás A bainha metálica assegura a impermeabilidade do termopar a água, óleo e gás.E. Facilidade De Instalação A maleabilidade do cabo, a sua pequena dimensão, longo comprimento granderesistência mecânica, asseguram facilidade de instalação, mesmo nas situações maisdifíceis.F. Adaptabilidade A construção do termopar de isolação mineral permite que o mesmo seja tratadocomo se fosse um condutor sólido. Em sua capa metálica podem ser montadosacessórios, por soldagem ou brasagem e quando necessário, sua seção pode serreduzida ou alterada em sua configuração.G. Resposta Mais Rápida A pequena massa e a alta condutividade térmica do pó de óxido de magnésioproporcionam ao termopar de isolação mineral um tempo de resposta que é virtualmenteigual ao de um termopar descoberto de dimensão equivalente.H. Resistência A Corrosão As bainhas podem ser selecionadas adequadamente para resistir ao ambientecorrosivo.Tecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 68
  • 69. I. Resistência De Isolação Elevada O termopar de isolação mineral tem uma resistência de isolação elevada, numavasta gama de temperaturas, a qual pode ser mantida sob condições mais úmidas.J. Blindagem Eletrostática A bainha do termopar de isolação mineral, devidamente aterrada, oferece umaperfeita blindagem eletrostática ao par termoelétrico.15.1.11 – Associação de TermoparesAssociação série Podemos ligar os termopares em série simples para obter a soma das mVindividuais. É a chamada termopilha. Este tipo de ligação é muito utilizada empirômetros de radiação total, ou seja, para soma de pequenas mV. Figura 63 – Termopares ligados em Série O instrumento de medição pode ou não compensar a mV da junta de referência.Se compensar deverá compensar uma mV correspondente ao no. De termoparesaplicados na associação.Exemplo: Três termopares mVJR = 1 mV compensa 3 mVAssociação série – oposta Para medir a diferença de temperatura entre 2 pontos ligamos os termopares emsérie oposta. O que mede maior temperatura vai ligado ao positivo do instrumento. Os termopares sempre são do mesmo tipo. Exemplo: Os termopares estão medindo 56 ° e 50 ° respectivamente, e a diferença será C Cmedida pelo milivoltímetro.Tecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 69
  • 70. Figura 64 – Termoresistencia ligada em série oposta FEM T = FEM2 – FEM1 56 ° = 2,27 mV C FEM T = 2,27 - 2,022 50 ° = 2,022 mV C FEM T = 0,248 mV = 6 °C Não é necessário compensar a temperatura ambiente desde que as juntas dereferência estejam a mesma temperatura.Associação em paralelo Ligando 2 ou mais termopares em paralelo a um mesmo instrumento, teremos amédia das mV geradas nos diversos termopares se as resistências internas foramiguais.15.2 – Medição de Temperatura por termo-resistência Os métodos de utilização de resistências para medição de temperatura iniciaram-se ao redor de 1835, com Faraday, porém só houve condições de se elaborar asmesmas para utilização em processos industriais a partir de 1925. Esses sensores adquiriram espaço nos processos industriais por suas condiçõesde alta estabilidade mecânica e térmica, resistência à contaminação, baixa índice dedesvio pelo envelhecimento e tempo de uso. Devido a estas características, esse sensor é padrão internacional para a mediçãode temperatura na faixa de -270 ° a 660 ° em seu modelo de laboratório. C C.15.2.1 – Princípio de Funcionamento Os bulbos de resistência são sensores que se baseiam no princípio de variação daresistência em função da temperatura. Os materiais mais utilizados para a fabricaçãodestes tipos de sensores são a platina, cobre ou níquel, que são metais que apresentamcaracterísticas de:Tecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 70
  • 71. a) Alta resistividade, permitindo assim uma melhor sensibilidade do sensor.b) Ter alto coeficiente de variação de resistência com a temperatura.c) Ter rigidez e ductilidade para ser transformado em fios finos. A equação que rege o fenômeno é a seguinte:Para faixa de -200 a 0 oC:Rt = R0 . [ 1+ A. T + B . T2 + C . T3 . ( T – 100 ) ]Para faixa de 0 a 850 oC:Rt = R0 . [ 1+ A. T + B . T2 ]onde:Rt = resistência na temperatura T (Ω)R0= resistência a 0 oC (Ω)T = temperatura (oC )A, B, C = coeficientes inerentes do material empregado. A = 3,90802. 10-3 B = -5,802. 10-7 C = -4,2735 . 10-12 O número que expressa a variação de resistência em função da temperatura échamado de alfa (α) e se relaciona da seguinte forma: α = R R0 1 oo − 100 . R 0 Um valor típico de alfa para R100 = 138,50 Ω é de 3,850. 10-3 Ω . Ω-1. oC-1segundo a DIN-IEC 751/85.15.2.2 – Construção Física Do Sensor O bulbo de resistência se compõe de um filamento, ou resistência de Pt, Cu ou Ni,com diversos revestimentos, de acordo com cada tipo e utilização. As termorresistências de Ni e Cu têm sua isolação normalmente em esmalte, seda,algodão ou fibra de vidro. Não existe necessidade de proteções mais resistentes àtemperatura, pois acima de 300 ° o níquel perde suas propriedades características de Cfuncionamento como termorresistência e o cobre sofre problemas de oxidação emtemperaturas acima de 310 ° C. Os sensores de platina, devido a suas características, permitem um funcionamentoaté temperaturas mais elevadas, têm seu encapsulamento normalmente em cerâmicaou vidro. A este sensor são dispensados maiores cuidados de fabricação, pois, apesarTecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 71
  • 72. da Pt não restringir o limite de temperatura de utilização, quando a mesma é utilizadaem temperaturas elevadas, existe o risco de contaminação dos fios. Para utilização como termômetro padrão, os sensores de platina sãocompletamente desapoiados do corpo de proteção. A separação é feita por isoladores,espaçadores de mica, conforme desenho abaixo. Esta montagem não tem problemasrelativos à dilatação, porém é extremamente frágil. Os medidores parcialmente apoiados têm seus fios introduzidos numa peça dealumina de alta pureza com fixador vítreo. É um meio termo entre resistência a vibraçãoe dilatação térmica. A versão completamente apoiada pode suportar vibrações muito mais fortes,porém sua faixa de utilização fica limitada a temperaturas mais baixas, devido àdilatação dos componentes. Figura 65 – Construção Física do Sensor15.2.3 – Características da Termo-resistência De Platina As termo-resistências Pt - 100 são as mais utilizadas industrialmente, devido asua grande estabilidade, larga faixa de utilização e alta precisão. Devido a altaestabilidade das termorresistências de platina, as mesmas são utilizadas como padrãode temperatura na faixa de -270 ° a 660 ° C C. A estabilidade é um fator degrande importância na indústria, pois é a capacidade do sensor manter ereproduzir suas características ( resistência - temperatura ) dentro da faixaespecificada de operação. Outro fator importante num sensor Pt 100 é a repetibilidade, que é a característicade confiabilidade da termorresistência. Repetibilidade deve ser medida com leitura detemperaturas consecutivas, verificando-se a variação encontrada quando de mediçãonovamente na mesma temperatura. O tempo de resposta é importante em aplicações onde à temperatura do meio emque se realiza a medição está sujeito a mudanças bruscas. Considera-se constante de tempo como tempo necessário para o sensor reagir auma mudança de temperatura e atingir 63,2 % da variação da temperatura.Tecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 72
  • 73. Figura 66 – Termo-Resistência de Platina Na montagem tipo isolação mineral, tem-se o sensor montado em um tubometálico com uma extremidade fechada e preenchido todos os espaços com óxido demagnésio, permitindo uma boa troca térmica e protegendo o sensor de choquesmecânicos. A ligação do bulbo é feita com fios de cobre, prata ou níquel isolado entre si,sendo a extremidade aberta, selada com resina epóxi, vedando o sensor do ambienteem que vai atuar. Este tipo de montagem permite a redução do diâmetro e apresenta rápidavelocidade de resposta.Vantagens: a) Possuem maior precisão dentro da faixa de utilização do que outro tipo de sensores. b) Com ligação adequada não existe limitação para distância de operação. c) Dispensa utilização de fiação especial para ligação. d) Se adequadamente protegido, permite utilização em qualquer ambiente. e) Têm boas características de reprodutibilidade. f) Em alguns casos substitui o termopar com grande vantagem.Desvantagens: a) São mais caras do que os sensores utilizados nessa mesma faixa. b) Deterioram-se com mais facilidades, caso haja excesso na sua temperatura máxima de utilização. c) Temperatura máxima de utilização 630 ° C. d) É necessário que todo o corpo do bulbo esteja com a temperatura equilibrada para indicar corretamente. e) Alto tempo de resposta.15.2.4 – Princípio de Medição As termorresistências são normalmente ligadas a um circuito de medição tipoPonte de Wheatstone, sendo que o circuito encontra-se balanceado quando érespeitada a relação R4.R2 = R3.R1 e desta forma não circula corrente pelo detector denulo, pois se esta relação é verdadeira, os potenciais nos pontos A e B são idênticos.Para utilização deste circuito como instrumento de medida de termorresistência, teremosas seguintes configurações:Tecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 73
  • 74. Figura 67 – Configuração da Termo-Resistência15.2.4.1 – Ligação a 2 fios Como se vê na figura, dois condutores de resistência relativamente baixa RL1 eRL2 são usados para ligar o sensor Pt-100 (R4) à ponte do instrumento de medição. Nesta disposição, a resistência R4 compreende a resistência da Pt-100 mais aresistência dos condutores RL1 e RL2. Isto significa que os fios RL1 e RL2 a menos quesejam de muito baixa resistência, podem aumentar apreciavelmente a resistência dosensor. Figura 68 – Termo-Resistência ligada a 2 Fios Tal disposição resultará em erro na leitura da temperatura, a menos que algumtipo de compensação ou ajuste dos fios do sensor de modo a equilibrar esta diferençade resistência. Deve-se notar que, embora a resistência dos fios não se altere emfunção do tamanho dos fios uma vez já instalado, os mesmos estão sujeitos àsTecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 74
  • 75. variações da temperatura ambiente, o que introduz uma outra possível fonte de erro namedição. O método de ligação a dois fios, somente deve ser usado quando o sensorestiver á uma distância de aproximadamente 3 metros. Concluindo, neste tipo de medição a 2 fios, sempre que a temperatura ambienteao longo dos fios de ligação variar, a leitura de temperatura do medidor introduzirá umerro, devido a variação da resistência de linha .15.2.4.2 – Ligação a 3 fios Este é o método mais utilizado para termorresistências na indústria. Neste circuitoa configuração elétrica é um pouco diferente, fazendo com que a alimentação fique omais próximo possível do sensor, permitindo que o RL1 passe para o outro braço daponte, balanceando o circuito. Na ligação a 2 fios, as resistências de linha estavam emsérie com o sensor, agora na ligação a 3 fios elas estão separadas. Figura 69 – Termo-Resistência ligada a 3 fios Nesta situação, tem-se a tensão EAB, variando linearmente em função datemperatura da PT-100 e independente da variação da temperatura ambiente ao longodos fios de ligação. Este tipo de ligação garante relativa precisão mesmo com grandesdistâncias entre elemento sensor e circuito de medição.15.3 – Medição de temperatura por radiação Ao se medirem temperaturas em que o contato físico com o meio é impossível ouimpraticável, faz-se uso da pirometria óptica ou de radiação térmica. Um corpo aquecido emite energia mesmo que esteja no vácuo. Esta energia, aradiação térmica, é transportada por ondas eletromagnéticas, como a energia luminosa,mas com predominância de freqüências bem menores que as do espectro visível,enquanto o corpo está à temperatura não muito elevada.Tecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 75
  • 76. À medida que se aquece um corpo, a partir de temperaturas da ordem de 500 ° C,o corpo começa a ficar visível porque começa a emitir radiações que tem uma fraçãoapreciável com freqüência de luz: o espectro visível. Ainda assim a maior parte da intensidade da radiação tem freqüência localizada naregião do infravermelho. Se pudéssemos aquecer indefinidamente o corpo, ele passaria do rubro para obranco e para o azul, Isto indica que a predominância da intensidade de radiaçãoemitida dentro do espectro visível corresponde a freqüências crescentes à medida que atemperatura do corpo é elevada.15.3.1 – Radiação EletromagnéticaHipóteses de Maxwell Os trabalhos científicos de Coulomb, Ampère, Faraday e outros estabeleceram osprincípios da Eletricidade. Na década de 1860, o físico escocês Maxwell desenvolveuuma teoria matemática, na qual generalizou estes princípios. Considerando que na indução eletromagnética um campo magnético variávelinduz uma força eletromotriz, o que é característico de um campo elétrico, Maxwellapresentou as seguintes hipóteses:1 – Um campo magnético variável é equivalente, nos seus efeitos, a um campo elétricoe inversamente,2 – Um campo elétrico variável é equivalente, nos seus efeitos, a um campo magnético. Com essas hipóteses, Maxwell generalizou, matematicamente, os princípios daEletricidade. A verificação experimental de sua teoria só foi possível quando seconsiderou um novo tipo de onda, as chamadas ondas eletromagnéticas. Essas ondassurgem como conseqüência de dois efeitos: um campo magnético variável produz umcampo elétrico, e um campo elétrico variável produz um campo magnético. Esses doiscampos em constantes e recíprocas induções propagam-se pelo espaço.Ondas eletromagnéticas As ondas ocorrem quando uma perturbação originada em uma região pode serreproduzida nas regiões adjacentes em um instante posterior. De acordo com Maxwell, se em um ponto P produzirmos um campoelétrico variável E, ele induzirá um campo magnético B variável com o tempo e com adistância ao ponto P. Além disso, o vetor B variável induzirá um vetor E, que tambémvaria com o tempo e com a distância do campo magnético variável. Esta induçãorecíproca de campos magnéticos e elétricos, variáveis com o tempo e com a distância,torna possível a propagação desta seqüência de induções através do espaço.Tecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 76
  • 77. Figura 70 – Propagação das Ondas Eletromagnéticas no espaço Portanto, uma perturbação elétrica no ponto P, devida à oscilação de cargaselétricas, por exemplo, se propaga a pontos distantes através da mútua formação decampos elétricos e magnéticos variáveis. Maxwell estabeleceu equações para apropagação desta perturbação, mostrando que ela apresentava todas as característicasde uma onda: refletindo, refratando, difratando e interferindo. Por isto, denominou-aondas ou radiações eletromagnéticas.Espectro eletromagnético Hoje, sabemos que existe uma variação ampla e contínua nos comprimentosde onda e freqüência das ondas eletromagnéticas.No quadro abaixo, temos um resumo dos diversos tipos de ondas eletromagnéticas,chamado espectro eletromagnético; as freqüências estão em hertz e os comprimentosde onda, em metros. Figura 71 – Espectro eletromagnético Analisando esse quadro, observamos que luz, ondas de rádio e raios X, são nomesdados a certas faixas de freqüência e comprimentos de onda do espectroeletromagnético. Cada nome caracteriza uma faixa, na qual as ondas são emitidas erecebidas de um modo determinado. Por exemplo, a luz, de comprimentos de onda emTecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 77
  • 78. torno de 10-6 m, pode ser percebida através de seu efeito sobre a retina, provocando asensação de visão; mas, para detectar ondas de rádio, cujo comprimento de onda variaem torno de 105 m a 10-1 m, precisamos de equipamentos eletrônicos.15.1.2 – Teoria da Medição de Radiação Em 1860, Gustav Kirchoff demonstrou a lei que estabelecia a igualdade entrea capacidade de um corpo em absorver e emitir energia radiante. Essa lei éfundamental na teoria da transferência de calor por radiação. Kirchoff também propôs otermo "corpo negro" para designar um objeto que absorve toda a energia radianteque sobre ele incide. Tal objeto, em conseqüência, seria um excelente emissor. Figura 72 – Gráfico da Radiação Em 1879, Joel Stefan enunciou, a partir de resultados experimentais, a lei querelaciona a radiância de um corpo com a sua temperatura. A radiância, W, é a potênciada radiação térmica emitida, por unidade de área da superfície do corpo emissor.Ludwig Boltzmann chegou, em 1884, às mesmas conclusões através da termodinâmicaclássica, o que resultou na chamada Lei de Stefan-Boltzmann: W= ε . δ .T4Onde:Tecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 78
  • 79. W = energia radiante ( Watts/m2)δ = Constante de Stefan-Boltzmann (5,7 .10 -8 .W.K4) m2T = Temperatura absolutaε = Emissividade Para o corpo negro a máxima emissividade é igual a um. Portanto: W = δ .T4 Embora o corpo negro seja uma idealização, existem certos corpos como lacapreta, placas ásperas de aço, placas de asbesto, com poder de absorção e deemissão de radiação térmica tão altos que podem ser considerado idênticos aocorpo negro. O corpo negro é considerado, portanto, um padrão com o qual são comparadas asemissões dos corpos reais. Quando, sobre um corpo qualquer ocorrer à incidência de irradiação, teremos umadivisão dessa energia em três parcelas: W = WA + WR + WTOnde: W = energia Incidente WA = energia absorvida WR = energia refletida WT = energia transmitidaSendo:- Absorvidade : α = WA W- Refletividade: δ = WR W- Transmissividade: τ = WT W Figura 73 – Radiação em um Corpo Somando-se os três coeficientes para um mesmo comprimento de onda temos: α+δ+τ=1Para materiais opacos, τ = 0. Normalmente a absorvidade é denominada "emissividade" que simbolizaremos porε , e é influenciada por vários fatores. Os principais são:Tecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 79
  • 80. a) Acabamento superficial: as superfícies polidas têm uma baixa absorvidade porque a refletividade é alta. b) Natureza do material. c) Temperatura da superfície: quando esta aumenta a emissividade também aumenta. De acordo com Lei de Kirchoff existe uma igualdade entre a capacidade de umcorpo em absorver a energia incidente e sua capacidade de reemiti-la. Chama-se a estaúltima de “emissividade”, a qual pode ser assim definida:“A emissividade é a relação entre a energia irradiada, em um dado comprimento deonda, por um corpo qualquer e um corpo negro à mesma temperatura”. ε = W (corpo qualquer) W (corpo negro) Assim definida, a emissividade assume sempre valores entre 0 e 1, sendonumericamente iguais à fração de radiação absorvida pelo corpo . Considerando aradiação térmica emitida pelo corpo negro , como composta de ondas eletromagnéticase obtido experimentalmente o seu espectro em função da temperatura, estavaconstituído o desafio aos físicos teóricos: explicar este espectro a partir de sua causamicroscópica. Uma onda eletromagnética de rádio ou televisão é emitida por uma antena queessencialmente se constitui de cargas oscilantes, isto é, um oscilador eletromagnético.No caso da radiação emitida por um corpo “as antenas” eram consideradas ososciladores microscópios provenientes da oscilação de cargas moleculares devido àvibração térmica no interior do corpo. Num sólido, a uma determinada temperatura, asdiversas moléculas oscilariam nas diversas freqüências, emitindo a radiação com oespectro estudado. Em 1901, o físico alemão Max PlancK publicou os resultados do seu estudo daradiação térmica, onde satisfazia todos os requisitos conceituais experimentais daradiação do corpo negro.15.3.3 – Pirômetros Ópticos O pirômetro óptico é o dispositivo oficial reconhecido internacionalmente paramedir temperaturas acima de 1064,43 ° C. É usado para estabelecer a EscalaInternacional Prática de Temperatura acima de 1064,43 °C. O pirômetro óptico mede a intensidade de energia radiante emitida numa faixaestreita do comprimento de onda do espectro visível. A intensidade da luz no espectrovisível emitida por um objeto quente varia rapidamente com sua temperatura. Assim,com uma pequena variação da temperatura há uma variação muito maior naluminosidade, o que fornece um meio natural para a determinação de temperaturas comboa precisão.Tecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 80
  • 81. O pirômetro óptico é um instrumento com o qual a luminosidade desconhecida deum objeto é medida comparando-a com a luminosidade conhecida de uma fonte padrão.Os pirômetros utilizam dois métodos para comparação:- Variando a intensidade da luz emitida por uma lâmpada padrão (corrente que passa através do filamento) até atingir o mesmo brilho da fonte.- Variando a luminosidade aparente do corpo quente através de dispositivos ópticos enquanto uma corrente constante atravessa o filamento da lâmpada padrão que permanece com brilho constante. A comparação do brilho entre a fonte a ser medida e o filamento da lâmpada é feitapor um observador, o que faz com que essa medida dependa, portanto, dasensibilidade do olho humano às diferenças no brilho entre duas fontes da mesma cor . Figura 74 – Pirômetro Óptico Ao considerar-se uma aplicação deve-se levar em consta os seguintes dados:- Os limites normais de utilização estão entre 750 ° e 2850 ° Com filtros de absorção C C. especiais, pode-se estender sua calibração até 5500 °C.- As medidas efetuadas com pirômetros ópticos são independentes da distância entre a fonte e o aparelho, além de que são providos de um conjunto de lentes que aproxima o objetivo a ser medido.- Em uso industrial, consegue-se uma precisão de até ± 2%.- Devido à medida de temperatura ser baseado na emissividade da luz (brilho), erro significativo pode ser criado, devido à reflexão de luz ambiente pela fonte a ser medida.- Quando o meio onde se executa a medida possui partículas em suspensão, causando assim uma diminuição da intensidade da luz proveniente da fonte, diminuindo a precisão da medição.Tecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 81
  • 82. 15.3.4 – Radiômetro Ou Pirômetros De Radiação Os radiômetros (ou pirômetros de radiação) operam essencialmente segundo a leide Stefan-Boltzmann. São os sistemas mais simples, neles a radiação é coletada porum arranjo óptico fixo e dirigida a um detetor do tipo termopilha (associação em série -ver figura abaixo) ou do tipo semicondutor nos mais modernos, onde gera um sinalelétrico no caso da termopilha ou altera o sinal elétrico no caso do semicondutor. Como não possuem mecanismo de varredura próprio, o deslocamento do campode visão instantâneo é realizado pela movimentação do instrumento como um todo. Osradiômetros são em geral portáteis, mas podem ser empregados também no controle deprocessos a partir de montagens mecânicas fixas ou móveis. Graças à utilização de microprocessadores, os resultados das medições podemser memorizados para o cálculo de temperaturas e seleção de valores. A apresentação dos resultados é normalmente feita através de mostradoresanalógicos e digitais, podendo ainda ser impressa em papel ou gravada em fitamagnética para posterior análise. Alguns radiômetros são diretamente conectados comunidades de controle ou registradores através de interface analógica/digital. Figura 75 – Radiometros Os radiômetros são usados industrialmente onde:- As temperaturas estão acima da faixa de operação prática dos termopares.- A atmosfera do processo for prejudicial aos pares termoelétricos, causando medidas falsas e pequena durabilidade ao par.- No interior de fornalhas a vácuo ou pressão, onde os sensores de temperatura danificam o produto.- O objeto cuja temperatura se vai medir está em movimento.- Em locais onde os termopares não podem ser instalados, por causa de vibrações, choques mecânicos ou impossibilidade de montagem.Tecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 82
  • 83. Ao considerar-se uma aplicação deve-se levar em conta os seguintes dados:- A temperatura do alvo e a temperatura normal de operação.- O sinal de saída é independente da distância do alvo, desde que o campo de visão do sistema óptico esteja preenchido totalmente pelo mesmo.- O material da fonte e sua emitância.- Ângulos de visada com aplicações em corpo não negro (deve-se restringir o ângulo para uma visada de 45° ou menos, da perpendicular). ,- As condições do ambiente, temperatura e poeira.- Velocidade do alvo. Os radiômetros operam numa faixa entre -30 ° a 4000 ° respondendo em 0,1 C C,ou 0,2 segundos a 98% da mudança de temperatura com precisão de ± 1% da faixamedida. Figura 76 – Construção de um Radiômetros16 – Sensores de Velocidade Empregam-se nos controles e medidores de velocidade de motores dentro demáquinas industriais, eletrodomésticos como videocassete e CD, unidades de disquetese Winchesters de computadores, na geração de eletricidade (garantindo a freqüência daCA), entre outros.1 6 . 1 – Ta c oge r a dor É um pequeno gerador elétrico de CC, com campo fornecido por imã. A tensãogerada, pela Lei de Faraday é proporcional à velocidade com que o fluxo magnético écortado pelo enrolamento do rotor. Assim, o Tacogerador é um transdutor mecânicoelétrico linear.V=Kn K é uma constante que depende do campo do imã, do número de espiras epólos e das dimensões do rotor; n é a rotação do eixo (por minuto, rpm, ou segundo,rps).Tecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 83
  • 84. A polaridade da tensão gerada depende do sentido de rotação. Figura 77 – Construção Taco Gerador16.2 – Interruptor de Lâminas Conhecido como reed-switch (em inglês), compõe-se de duas lâminas de ferropróximas, dentro de um pequeno envoltório de vidro. Ao se aproximar um imã ousolenóide as duas lâminas se encostam, fechando os contatos externos. Instalando-se um imã na periferia de uma roda, que gira poucos mm em frente aointerruptor de lâminas, este fechará os contatos a cada volta. Se este for ligado a umatensão contínua, gerará pulsações numa freqüência proporcional à rotação da roda. Além de seu uso como sensor de velocidade, é encontrado em alarmes,indicando porta ou janela fechada (um imã é instalado nesta, e o reeds-witch nobatente), e em sensores de fim-de-curso, em máquinas industriais, gavetas de toca-discos CD e videocassete, etc.16.3 – Sensores Ópticos Empregam foto-diodos ou foto-transistor e uma fonte luminosa, lâmpada, LED oulaser. Há dois tipos básicos:- Sensor de reflexão- Interrupção de luz. No sensor de reflexão um feixe luminoso atinge um disco com um furo ou marcade cor contrastante, que gira. O sensor recebe o feixe refletido, mas na passagem doTecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 84
  • 85. furo a reflexão é interrompida (ou no caso de marca de cor clara a reflexão é maior), e égerado um pulso pelo sensor. O sensor de interrupção de luz usa também um disco com furo, e a fonte de luze o sensor ficam em lados opostos. Na passagem pelo furo, o feixe atinge o sensor,gerando um pulso. A freqüência destes pulsos é igual à velocidade, em rps, nos dois tipos. As vantagens destes sensores são o menor tamanho e custo, a maiordurabilidade e a leitura à distância. É usado em sistemas de controle e tacômetrosportáteis.1 7 – S e ns or e s de V a z ã o A medição de vazão é definida, no seu sentido mais amplo, como a determinaçãoda quantidade de líquido, gás ou sólido que passa em um determinado local por unidadede tempo. Pode também ser definida como a quantidade total de fluido movimentado. A quantidade total movimentada pode ser medida em unidades de volume (litros,mm3, cm3, m3, galões, pés cúbicos) ou em unidades de massa (g, kg, toneladas,libras). A vazão instantânea é dada por uma das unidades acima, dividida por umaunidade de tempo (litros/min, m3/hora, galões/min). No caso de gases e vapores, avazão instantânea pode ser expressa em kg/h ou em m3/h. Quando se mede a vazãoem unidades de volume, devem ser especificadas as "condições-base" consideradas.Assim, no caso de líquidos, é importante indicar que a vazão se considera "nascondições de operação", ou a 0° 20° ou a outra temperatura qualquer. Na medição C, C,de gases, é comum indicar a vazão em Nm3/h (normais metros cúbicos por hora, ouseja, à temperatura de 0° e à pressão atmosférica) ou em SCFM (pés cúbicos Cstandard por minuto - temperatura 60° e 14,696 psia de pressão atmosférica). F Vale dizer que: 1 m3 = 1000 litros 1 galão (americano) = 3,785 litros = 0,0283168 m3 1 libra = 0,4536 kg17.1 - Tipos de Medidores de Vazão Existem dois tipos de medidores de vazão: os medidores de quantidade e osmedidores volumétricos.17.1.1 - Medidores de Quantidade São aqueles que, a qualquer instante, permitem saber que quantidade de fluxopassou, mas não a vazão do fluxo que está passando. Exemplo: bombas de gasolina,hidrômetros, balanças industriais, etc.Tecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 85
  • 86. Os medidores de quantidade podem ser classificados em: medidores dequantidade por pesagem e medidores de quantidade volumétrica. Os medidores de quantidade por pesagem são utilizados para medição desólidos, como as balanças industriais. Os de quantidade volumétrica são aqueles que o fluido, passando emquantidades sucessivas pelo mecanismo de medição faz com que o mesmo acione omecanismo de indicação. Estes medidores são utilizados como os elementos primáriosdas bombas de gasolina e dos hidrômetros. Exemplos: disco mutante, tipo pistão, tipopás giratórias, tipo nódulos rotativo, etc, ilustrados pela figura 4.1. Figura 4.1 – Tipos de medidores de quantidade17.1.2 - Medidores Volumétricos São aqueles que exprimem a vazão por unidade de tempo.17.1.2.1 - Medição de Vazão por Pressão DiferencialTecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 86
  • 87. A pressão diferencial é produzida por vários tipos de elementos primárioscolocados na tubulação de forma tal que o fluido passe através deles. A sua função éaumentar a velocidade do fluido diminuindo a área da seção em um pequenocomprimento para haver uma queda de pressão. A vazão pode, então, ser medida apartir desta queda (Figura 4.2). Figura 4.2 – Medição de vazão por pressão diferencial Uma vantagem primordial dos medidores de vazão por ∆P é que os mesmospodem ser aplicados a uma grande variedade de medições, envolvendo a maioria dosgases e líquidos, inclusive fluidos com sólidos em suspensão, bem como fluidosviscosos, em uma faixa de temperatura e pressão bastante ampla. Um inconvenientedeste tipo de medidor é a perda de carga que este causa ao processo, sendo a placa deorifício o dispositivo que provoca a maior perda de carga "irrecuperável" (de 40 a 80%do ∆P gerado).17.2.1.2 - Instalação e Método de Medição de Vazão por ∆p Na indústria, o método mais utilizado para medir vazão pelo princípio da pressãoTecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 87
  • 88. diferencial variável é através da placa de orifício. Uma instalação típica de medição porplaca de orifício pode ser observada na figura 4.4. Figura 4.4 – Método de medição de vazão por ∆p para gases Podemos representar esquematicamente esta malha de medição através dofluxograma mostrado pela figura 4.5: Figura 4.5 – Fluxograma de uma malha de medição de vazão Partindo-se da Equação Geral de Bernoulli, conclui-se que a vazão só irá variarem função de , pois todos os outros parâmetros são constantes. Desta forma,podemos simplificar a expressão da vazão por: Onde Q = Vazão k = Constante que depende de fatores como: - Relação entre orifício e tubulação - Características do fluido ∆P = Diferença entre as pressões a montante a jusante da placa de orifício.Tecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 88
  • 89. É importante observar que o ∆P varia quadraticamente em função da vazão Q,conforme ilustrado pela figura 4.6 e a tabela 4.1. Figura 4.6 – Diferença quadrática entre ∆P e a vazão Vazão ∆P 0,0 0,0 50,0 25,0 70,7 50,0 86,6 75,0 100,0 100,0 Tabela 4.1 – Comparação de valores entre ∆P e a vazão Supondo o fluxograma mostrado na Figura 4.7, sabe-se que esta malha possuicomo características: Vazão máxima de 10 m3/h e o ∆P produzido com esta vazão é de2500 mmH20. Como saber o sinal de saída do transmissor (FT) calibrado de 3 a 15 psi,quando a vazão for 8 m3/h ?Tecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 89
  • 90. Figura 4.7 – Fluxograma de uma malha de vazão sem extração de raiz quadrada Determinação do k: Para vazão máxima: Portanto: Então: Outro método de trabalho baseia-se no cálculo em porcentagem adotando-se k = 10. Então: 8 m3/h equivale a 80% da vazão. Portanto:Tecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 90
  • 91. O sinal de saída de um transmissor de vazão por pressão diferencial variávelaltera-se linearmente em função do ∆P e quadraticamente em função da vazão.Portanto, quando é acoplado um indicador para fazer a leitura de vazão vinda dotransmissor, sua escala deve ser quadrática para termos leitura direta. Para linearizar osinal de saída do transmissor em função de vazão, faz-se necessário o uso de umextrator de raiz quadrada, conforme mostrado no fluxograma da figura 4.8. Figura 4.8 – Fluxograma de uma malha de vazão com extrator de raiz quadrada A pressão de entrada no extrator (EFY) é linearmente proporcional ao ∆P e apressão de saída do extrator (SFY), é linearmente proporcional à vazão Q. A tabela 4.2mostra esta relação. Q (%) SFY (psi) EFY (psi) ∆P (%) 0 3 3 0 50 9 6 25 ..... ..... ..... ..... 100 15 15 100 Tabela 4.2 – Relação da vazão x ∆P com o extrator de raiz quadradaTecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 91
  • 92. Portanto: Supondo que na entrada do extrator a pressão seja 10,68 psi, qual a pressão emsua saída? 4.2.2.4. Placa de Orifício Dos muitos dispositivos inseridos numa tubulação para se criar uma pressãodiferencial, o mais simples e mais comum é a placa de orifício. Consiste em uma placaprecisamente perfurada, a qual é instalada perpendicularmente ao eixo da tubulação. Afigura 4.9, ilustra, com um detalhe em corte, uma placa de orifício montada entre osflanges. Figura 4.9 – Placa de orifício montada entre flangesTecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 92
  • 93. 17.2.1.3 - Tubo Venturi O tubo Venturi combina dentro de uma unidade simples, uma curta gargantaestreitada entre duas seções cônicas e está usualmente instalado entre dois flangesnuma tubulação. Figura 4.13 – Tubo de Venturi O propósito do tubo de Venturi é acelerar o fluido e temporariamente baixar suapressão estática. A recuperação de pressão é bastante eficiente, como pode ser visto naFigura 4.13, sendo seu uso recomendado quando se deseja um maior restabelecimentode pressão e quando o fluido medido carrega sólidos em suspensão. O Venturi produzum diferencial menor que uma placa de orifício para uma mesma vazão e diâmetro igualà sua garganta. Em geral, utilizam-se quatro furos espaçados de 90° em torno do tubo para fazera tomada de pressão. Eles são interligados por meio de um anel, chamado anelpiezométrico, que é destinado a obter a média das pressões em torno do ponto demedição. Na figura 4.14 podem ser vistos detalhes de construção de um tubo deVenturi.Tecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 93
  • 94. Figura 4.14 – Detalhes de construção de um dispositivo Venturi Onde: D = Diâmetro interno da tubulação d = diâmetro da garganta a = Localização da tomada de impulso de alta pressão. 0,25D a 0,75D para 4" < D < 6" 0,25D a 0,50D para 6" < D < 32" b = Localização da tomada de baixa pressão = "d"/2 c = comprimento da garganta igual a "d" δ = Diâmetro interno da tomada de impulso 3/16 a 1/2" r1 = 0 a 1,375D r2 = 3,5 a 3,75D α1=21° f2° α2 = 5° a 15°17.2.2 - Medidores de Vazão por ∆P Constante (área variável) Os dispositivos de pressão diferencial até agora considerados têm por baserestrições de dimensão fixa, e a pressão diferencial criada através deles modifica-secom a vazão. Existem, contudo, dispositivos nos quais a área da restrição pode sermodificada para manter constante o diferencial de pressão enquanto muda a vazão. Umexemplo deste tipo de medidor é o rotâmetro.17.2.2.1 - Rotâmetros Rotâmetros são medidores de vazão por área variável, nos quais um flutuadorvaria sua posição dentro de um tubo cônico, proporcionalmente à vazão do fluido. Basicamente, um rotâmetro consiste de duas partes: • Um tubo de vidro de formato cônico, o qual é colocado verticalmente natubulação em que passará o fluido cuja vazão queremos medir. A extremidade maior dotubo cônico ficará voltada para cima.Tecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 94
  • 95. • No interior do tubo cônico, teremos um flutuador que se moverá verticalmenteem função da vazão medida. A figura 4.20 mostra detalhes de um rotâmetro típico. Figura 4.20 - Rotâmetro17.2.2.2 - Princípio de Funcionamento O fluido passa através do tubo, da base para o topo. Quando não há vazão, oflutuador permanece na base do tubo e seu diâmetro maior é usualmente selecionadode tal maneira que bloqueie a pequena extremidade do tubo, quase que completamente.Quando a vazão começa e o fluido atinge o flutuador, o empuxo torna o flutuadormais leve, porém, como o flutuador tem uma densidade maior que a do fluido, o empuxonão é suficiente para levantar o flutuador. A área de passagem oferece resistência à vazão e a queda de pressão do fluidocomeça a aumentar. Quando a pressão diferencial, somada ao efeito de empuxo dolíquido, excede a pressão devido ao peso do flutuador, o flutuador sobe e flutua nacorrente fluida. Com o movimento ascendente do flutuador em direção à parte mais larga dotubo, a área anular, entre a parede do tubo de vidro e a periferia do flutuador, aumenta.Como a área aumenta, o diferencial de pressão, devido ao flutuador, decresce. Oflutuador ficará em equilíbrio dinâmico quando a pressão diferencial, através do flutuadorsomada ao efeito do empuxo, contrabalançar o peso do flutuador. Qualquer aumento na vazão movimenta o flutuador para a parte superior do tubode vidro e a diminuição causa uma queda a um nível mais baixo. Cada posição doflutuador corresponde a um valor determinado de vazão e somente um. É necessárioTecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 95
  • 96. colocar uma escala calibrada na parte externa do tubo, e a vazão poderá serdeterminada pela observação direta da posição do flutuador. Mantendo-se a temperatura e viscosidade constantes, conclui-se que a vazãovaria linearmente com a área de passagem e, assim, teremos uma escala de leituratambém linear.17.2.2.3 - Tipos de Flutuadores Os Flutuadores podem ter vários perfis de construção. Na Figura 4.21, podem servistos os tipos mais utilizados: • Esférico (1) - Para baixas vazões e muita incerteza; sofre uma influênciaconsiderável da viscosidade do fluido. • Cilindro com Bordo Plano (2) - Para vazões médias e elevadas; Sofre umainfluência média da viscosidade do fluido. • Cilindro com Bordo Saliente de Face Inclinada para o Fluxo (3) - Sofre menorinfluência da viscosidade do fluido. • Cilindro com Bordo Saliente contra o Fluxo (4) - Sofre a mínima influência daviscosidade do fluido. Figura 4.21 – Tipos de flutuadores17.2.2.4 - Material do Flutuador O material mais empregado nos flutuadores é o aço inox 316. Na indústria, noentanto, para satisfazer outras exigências como resistência à corrosão, abrasão eoutras, utilizam-se outros tipos de materiais. A tabela 4.4 a seguir apresenta diversosmateriais empregados em flutuadores. MATERIAIS Inox Alumínio Bronze 316 Duri Hastello Hastelloy C met yB Mon Níquel Tântalo elTecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 96
  • 97. Teflo Inox 303 Titânio n Tabela 4.4 – Materiais mais empregados nos flutuadores Obs: Os rotâmetros são montados verticalmente na tubulação do fluido cujavazão se quer medir, de maneira que o fluido seja dirigido de baixo para cima.17.2.3 - Medidores Especiais de Vazão Os principais medidores especiais de vazão são: medidores magnéticos de vazãocom eletrodos, tipo turbina, tipo Coriolis, Vortex e Ultra-sônico.17.2.3.1 - Medidor Eletromagnético de Vazão O medidor magnético de vazão é seguramente um dos medidores mais flexíveise universais dentre os métodos de medição de vazão. Sua perda de carga é equivalentea de um trecho reto de tubulação, já que não possui qualquer obstrução. É virtualmenteinsensível à densidade e à viscosidade do fluido de medição. Medidores magnéticos são, portanto, ideais para medição de produtos químicosaltamente corrosivos, fluidos com sólidos em suspensão, lama, água, polpa de papel.Sua aplicação estende-se desde saneamento até indústrias químicas, papel e celulose,mineração e indústrias alimentícias. A única restrição, em princípio, é que o fluido temque ser eletricamente condutivo. Tem, ainda, como limitação, o fato de fluidos compropriedades magnéticas adicionarem um certo erro de medição.17.2.3.2 - Aplicação O medidor eletromagnético é um elemento primário de vazão volumétrica,independente da densidade e das propriedades do fluido. Este medidor não possuiobstrução, portanto, apresenta uma perda de carga equivalente a um trecho reto detubulação. Para medição de líquidos limpos com baixa viscosidade, o medidoreletromagnético é uma opção. Se o líquido de medição tiver partículas sólidas eabrasivas, como polpa de mineração ou papel, ele é praticamente a única alternativa. Já que o mesmo possui como partes úmidas apenas os eletrodos e orevestimento, é possível, através de uma seleção cuidadosa destes elementos, medirfluidos altamente corrosivos como ácidos e bases. É possível, por exemplo, a mediçãode ácido fluorídrico selecionando-se eletrodos de platina e revestimento de teflon. Outrofluido, particularmente adequado para medição por essa técnica, é o da indústriaalimentícia. Como o sistema de vedação dos eletrodos não possui reentrâncias, asaprovações para uso sanitário são facilmente obtidas.Tecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 97
  • 98. 17.2.3.3 - Princípio de Funcionamento O princípio de funcionamento dos medidores magnéticos baseia-se na lei deindução eletromagnética (lei de Faraday). A lei enuncia que a força eletromotriz (fem)induzida em um condutor de comprimento L, movimentando-se em um campomagnético H ortogonal à direção do movimento, é proporcional à velocidade V docondutor. Matematicamente, a lei pode ser representada pela seguinte fórmula: k = constante de proporcionalidade que depende das unidades utilizadas. Como visto, o medidor eletromagnético de vazão é uma relação entre a direçãodo campo magnético, movimento do fluido e f.e.m. induzida. No caso do medidoreletromagnético, o corpo móvel é o fluido que flui através do tubo detector. Desta forma,a direção do campo magnético, a vazão, e a f.e.m. estão posicionadas uma em relaçãoà outra em um ângulo de 90 graus. A figura 4.22 ilustra, esquematicamente, ofuncionamento do medidor. Figura 4.22 – Medidor eletromagnético de vazão A figura 4.23 mostra detalhes de construção de um medidor magnético de vazão.Tecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 98
  • 99. Figura 4.23 – Detalhes construtivos do medidor magnético de vazão17.2.3.4 - Estrutura do Detector • Revestimento Para se conseguir retirar um sinal elétrico proporcional à vazão, é necessário queo interior do tubo seja isolado eletricamente. Se isto não for feito, a f.e.m. será curto-circuitada e, dessa forma, não estará presente nos eletrodos. Se o tubo fosse dematerial isolante, não haveria problema, mas, geralmente, o tubo é feito de materialcondutor. Para evitar que a f.e.m. seja curto-circuitada pela parede condutiva do tubo,utiliza-se um isolante tal como teflon, borracha de poliuretano ou cerâmica. A escolha domaterial isolante é feita em função do tipo de fluido. • Eletrodo Eletrodos são dois condutores instalados na parede do tubo para receber atensão induzida no fluido. Existem vários materiais de fabricação, tais como: aço inox,monel, hastelloy, platina e outros que dependem do tipo de fluido a ser medido. • Tubo detector O tubo do medidor não pode ser de material ferromagnético, tal como aço ouníquel, pois os mesmos causam distúrbios no campo eletromagnético. Na prática, o açoinox é o mais usado. • Influência da condutividadeTecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 99
  • 100. A influência da condutividade nos medidores de vazão deve ser sempreconsiderada, pois ela depende de determinadas combinações entre o elemento primárioe o secundário. Não há problema de influência de condutividade do fluido sobre aprecisão da medição, desde que seja superior aos limites recomendados, porém, sedecai do valor de projeto, ocasiona um erro considerável na indicação.17.2.4 - Medidor Tipo Turbina O medidor é constituído basicamente por um rotor montado axialmente natubulação. O rotor é provido de aletas que o fazem girar quando passa um fluido natubulação do processo. Uma bobina captadora com um imã permanente é montadaexternamente fora da trajetória do fluido. Quando este se movimenta através do tubo, o rotor gira a uma velocidadedeterminada pela velocidade do fluido e pelo ângulo das lâminas do rotor. À medida quecada lâmina passa diante da bobina e do imã, ocorre uma variação da relutância docircuito magnético e no fluxo magnético total a que está submetida a bobina. Verifica-se,então, a indução de um ciclo de tensão alternada (figura 4.24). Figura 4.24 – Medidor de vazão tipo turbina A freqüência dos pulsos gerados desta maneira é proporcional à velocidade dofluido, e a vazão pode ser determinada pela medição/totalização de pulsos.17.2.4.1 - Influência da Viscosidade Como visto acima, a freqüência de saída do sensor é proporcional à vazão, deforma que é possível, para cada turbina, fazer o levantamento do coeficiente de vazão k,que é o parâmetro de calibração da turbina, expresso em ciclos (pulsos) por unidade devolume.Tecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 100
  • 101. Numa turbina ideal, este valor k seria uma constante independente daviscosidade do fluido medido. Observa-se, entretanto, que, à medida que a viscosidadeaumenta, o fator k deixa de ser uma constante e passa a ser uma função da viscosidadee da freqüência de saída da turbina. Abaixo de 2 cSt (centi Stokes) de viscosidade, ocoeficiente k é aproximadamente constante para freqüências de saída acima de 50 Hz .17.2.5 - Medidor por Efeito Coriolis É um instrumento de sucesso no momento, pois tem grande aplicabilidade nasindústrias alimentícia, farmacêutica, química, papel, petróleo etc., e sua mediçãoindepende das variáveis de processo - densidade, viscosidade, condutibilidade,pressão, temperatura, perfil do fluido. Resumidamente, um medidor Coriolis possui dois componentes: tubos desensores de medição e transmissor (como ilustrado pela figura 4.25). Os tubos demedição são submetidos a uma oscilação e ficam vibrando na sua própria freqüêncianatural à baixa amplitude, quase imperceptível a olho nu. Quando um fluido qualquer éintroduzido no tubo em vibração, o efeito do Coriolis se manifesta, causando umadeformação, isto é, uma torção que é captada por meio de sensores magnéticos quegeram uma tensão em formato de ondas senoidais. Figura 4.25 – Medidor por efeito Coriolis As forças geradas pelos tubos criam uma certa oposição á passagem do fluido nasua região de entrada (região da bobina 1 – figura 4.26) e, em oposição, auxiliam ofluido na região de saída dos tubos. O atraso entre os dois lados é diretamente proporcional à vazão mássica. UmRTD (Termômetro de Resistência) é montado no tubo, monitorando a temperaturadeste, a fim de compensar as vibrações das deformações elásticas sofridas com aoscilação da temperatura. O transmissor é composto de um circuito eletrônico que gera um sinal para ostubos de vazão, alimenta e recebe o sinal de medida, propiciando saídas analógicas de4 a 20 mA, de freqüência (0 a 10 KHz) e até digital RS 232 e/ou RS 485. Estas saídassão enviadas para instrumentos receptores que controlam bateladas, indicam vazãoinstantânea e totalizada ou para PLCs, SDCDs, etc.Tecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 101
  • 102. Figura 4.26 – Instrumentos receptores que controlam bateladas17.2.6 - Medidor de Vazão Tipo Vortex17.2.6.1 - Princípio de Funcionamento Quando um anteparo de geometria definida é colocado de forma a obstruirparcialmente uma tubulação em que escoa um fluido, ocorre a formação de vórtices, osquais se desprendem alternadamente de cada lado do anteparo, como mostrado nafigura 4.27. Este é um fenômeno muito conhecido e demonstrado em todos os livros demecânica dos fluidos. Figura 4.27 – Medidor de vazão tipo vortex Os vórtices também podem ser observados em nosso dia a dia, como porexemplo:Tecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 102
  • 103. • Movimento oscilatório da plantas aquáticas, em razão da correnteza; • As bandeiras flutuando ao vento; • As oscilações das copas das árvores ou dos fios elétricos quando expostos aovento.17.2.6.2 - Método de Detecção dos Vórtices As duas maiores questões referentes ao desenvolvimento prático de um medidorde vazão, baseado no princípio vortex, são: • A criação de um obstáculo gerador de vótices (vortex shedder) que possa gerarvórtices regulares e de parâmetros totalmente estabilizados (Isto determinará a precisãodo medidor). • O projeto de um sensor e respectivo sistema eletrônico para detectar e medir afreqüência dos vórtices (Isto determinará os limites para as condições de operação domedidor). • Vortex shedder – numerosos tipos de vortex shedder, com diferentes formas,foram sistematicamente testados e comparados em diversos fabricantes e centros depesquisa (Um shedder com formato trapezoidal foi o que obteve um desempenhoconsiderado ótimo).17.2.7 - Medidores Ultra-Sônicos Os medidores de vazão que usam a velocidade do som como meio auxiliar demedição podem ser divididos em dois tipos principais: • Medidores a efeito Doppler O efeito Doppler é a aparente variação de freqüência produzida pelo movimentorelativo de um emissor e de um receptor de freqüência. No caso, esta variação defreqüência ocorre quando as ondas são refletidas pelas partículas móveis do fluido. Nosmedidores baseados neste princípio (ver figura 4.28), os transdutores-emissoresprojetam um feixe contínuo de ultra-som na faixa das centenas de kHz. Os ultra-sonsrefletidos por partículas veiculadas pelo fluido têm sua freqüência alteradaproporcionalmente à componente da velocidade das partículas na direção do feixe.Estes instrumentos são, conseqüentemente, adequados para medir vazão de fluidosque contêm partículas capazes de refletir ondas acústicas.Tecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 103
  • 104. Figura 4.28 – Tipos de transdutores de efeito Doppler • Medidores de tempo de trânsito Ao contrário dos instrumentos anteriores, estes instrumentos não são adequadospara medir vazão de fluidos que contém partículas. Para que a medição seja possível,os medidores de tempo de trânsito devem medir vazão de fluidos relativamente limpos.Nestes medidores (Figura 4.29), um transdutor-emissor-receptor de ultra-sons é fixado àparede externa do tubo, ao longo de duas geratrizes diametralmente opostas. O eixoque reúne os emissores-receptores formam com o eixo da tubulação um ângulo α.Tecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 104
  • 105. Os transdutores transmitem e recebem alternadamente um trem de ondas ultra-sônicas de duração pequena, ou seja, os pulsos saem de ambos os transdutores aomesmo tempo, mas podem chegar com um tempo diferente caso haja vazão. Figura 4.29 – Medidores de tempo de trânsito18 – Sensores para medição de pressão É o sensor utilizado para medir pressão de um determinado equipamento, deuma forma eletrônica.18.1 – Tipo Capacitivo A principal característica dos sensores capacitivos é a completa eliminação dossistemas de alavancas na transferência da força / deslocamento entre o processo e osensor. Este tipo de sensor resume-se na deformação, diretamente pelo processo deuma das armaduras do capacitor. Tal deformação altera o valor da capacitância totalque é medida por um circuito eletrônico. Esta montagem, se por um lado, elimina os problemas mecânicos das partesmóveis, expõe a célula capacitiva às rudes condições do processo, principalmente aTecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 105
  • 106. temperatura do processo. Este inconveniente pode ser superado através de circuitossensíveis a temperatura montada juntos ao sensor. Outra característica inerente a montagem, é a falta de linearidade entre acapacitância e a distância das armaduras devido á deformação não linear, sendonecessário, portanto , uma compensação ( linearização ) à cargo do circuito eletrônico . Figura 79 – Sensor de Pressão Capacitiva O sensor é formado pêlos seguintes componentes: •Armaduras fixas metalizadas sobre um isolante de vidro fundido •Dielétrico formado pelo óleo de enchimento (silicone ou fluorube) •Armadura móvel (Diafragma sensor) Uma diferença de pressão entre as câmaras de alta (High) e de baixa (Low)produz uma força no diafragma isolador que é transmitida pelo líquido de enchimento. A força atinge a armadura flexível (diafragma sensor) provocando suadeformação, alterando, portanto, o valor das capacitâncias formadas pelas armadurasfixas e a armadura móvel. Esta alteração é medida pelo circuito eletrônico que gera umsinal proporcional à variação de pressão aplicada à câmara da cápsula de pressãodiferencial capacitiva.18.2 – Tipo Strain Gauge Baseia-se no princípio de variação da resistência de um fio, mudando-se as suasdimensões.Para variarmos a resistência de um condutor devemos analisar a equaçãogeral da resistência: R=ρ.L S R: Resistência do condutorTecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 106
  • 107. ρ : Resistividade do material L: Comprimento do condutor S: Área da seção transversal A equação nos explica que a resistência elétrica de um condutor é diretamenteproporcional à resistividade e ao comprimento e inversamente proporcional a área daseção transversal. A maneira mais prática de alterarmos as dimensões de um condutor étracionarmos o mesmo no sentido axial como mostrado a seguir: Figura 80 – Sensor do tipo Strain Gauge Seguindo esta linha de raciocínio, concluímos que para um comprimento Lobtivemos ∆L, então para um comprimento 10 x L teríamos 10 x ∆L, ou seja, quantomaior o comprimento do fio, maior será a variação da resistência obtida e maior asensibilidade do sensor para uma mesma pressão (força) aplicada. O sensor consiste de um fio firmemente colado sobre uma lâmina de base, dobrando-se tão compacto quanto possível. Esta montagem denomina-se tira extensiométrica como vemos na figura a seguir: Figura 81 – Montagem em Tira Extensiométrica Observa-se que o fio, apesar de solidamente ligado à lâmina de base, precisaestar eletricamente isolado da mesma. Uma das extremidades da lâmina é fixada em um ponto de apoio rígido enquantoa outra extremidade será o ponto de aplicação de força.Tecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 107
  • 108. Figura 82 – Força exercida na lâmina Da física tradicional sabemos que um material ao sofrer uma flexão, suas fibrasinternas serão submetidas a dois tipos de deformação: tração e compressão. As fibras mais externas sofrem um alongamento com a tração, pois pertencem aoperímetro de maior raio de curvatura, enquanto as fibras internas sofrem uma reduçãode comprimento (menor raio de curvatura). Figura 83 – Tração e compressão da lâmina Como o fio solidário à lâmina, também sofrerá o alongamento, acompanhando asuperfície externa, variando a resistência total. Visando aumentar a sensibilidade do sensor, usaremos um circuito sensível avariação de resistência e uma configuração conforme esquema a seguir: Figura 84 – Configuração do sensor Notamos que a ligação ideal para um Strain Gauge com quatro tirasextensiométricas é o circuito em ponte de Wheatstone, como mostrado a seguir, quetem a vantagem adicional de compensar as variações de temperatura ambiente, poistodos os elementos estão montados em um único bloco.Tecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 108
  • 109. Figura 85 – Construção do sensor18.3 – Sensor por Silício Ressonante O sensor consiste de uma cápsula de silício colocada estrategicamente em umdiafragma, utilizando o diferencial de pressão para vibrar em maior ou menorintensidade, afim de que essa freqüência seja proporcional à pressão aplicada. Figura 86 – Sensor por silício ressonante Na seqüência será exibido maior detalhe sobre esse tipo de célula, suaconstrução e seu funcionamento.Tecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 109
  • 110. 18.3.1 – Construção do sensor Figura 87 – Construção do sensor Todo o conjunto pode ser visto através da figura acima, porém, para uma melhorcompreensão de funcionamento deste transmissor de pressão, faz-se necessáriodesmembrá-lo em algumas partes vitais. Na figura a seguir podemos ver o conjunto do sensor. Ele possui um imãpermanente e o sensor de silício propriamente dito. Figura 88 – Conjunto do sensor Dois fatores que irão influenciar na ressonância do sensor de silício são: o campomagnético gerado por um imã permanente posicionado sobre o sensor; o segundo seráo campo elétrico gerado por uma corrente em AC (além das pressões exercidas sobre osensor, obviamente). Este enfoque pode ser observado na figura abaixo.Tecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 110
  • 111. Figura 89 – Fator campo magnético/Campo elétrico Portanto, a combinação do fator campo magnético/campo elétrico é responsávelpela vibração do sensor.Um dos sensores ficará localizado ao centro do diafragma (FC), enquanto que o outroterá a sua disposição física mais à borda do diafragma (FR). Por estarem localizadas em locais diferentes, porém, no mesmo encapsulamento,uma sofrerá uma compressão e a outra sofrerá uma tração conforme a aplicação depressão sentida pelo diafragma. Desta maneira, os sensores possuirão uma diferença de freqüência entre si. Estadiferença pode ser sentida por um circuito eletrônico, tal diferença de freqüência seráproporcional ao ∆P aplicado. Na figura a seguir é exibido o circuito eletrônicoequivalente. Figura 90 – Componentes interno do Sensor Através dessas informações é possível criar um gráfico referente aos pontos deoperação da freqüência x pressão.Tecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 111
  • 112. Figura 91 – Variação da freqüência com a pressão 18.4 – Tipo Piezoelétrico Os elementos piezelétricos são cristais, como o quartzo, a turmalina e o titanatoque acumulam cargas elétricas em certas áreas da estrutura cristalina, quando sofremuma deformação física, por ação de uma pressão. São elementos pequenos e deconstrução robusta. Seu sinal de resposta é linear com a variação de pressão, sãocapazes de fornecer sinais de altíssimas freqüências de milhões de ciclos por segundo. O efeito piezelétrico é um fenômeno reversível. Se for conectado a um potencialelétrico, resultará em uma correspondente alteração da forma cristalina. Este efeito éaltamente estável e exato, por isso é utilizado em relógios de precisão. A carga devida à alteração da forma é gerada sem energia auxiliar, uma vez queo quartzo é um elemento transmissor ativo. Esta carga é conectada à entrada de umamplificador, sendo indicada ou convertida em um sinal de saída, para tratamentoposterior. Figura 92 – Sensor de pressão do tipo PiezoelétricoTecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 112
  • 113. 19 - Resolver São transdutores rotativos projetados de modo que o coeficiente de acoplamentoentre rotor e estator varie com o ângulo do eixo. Enrolamentos fixos são alojados sobreum pacote de chapas laminadas, formando o estator, e os enrolamentos móveis sãoalojados sobre um pacote de chapas laminadas para formar o rotor. Os enrolamentosestão posicionados em ângulos retos (90º), uns em relação aos outros. Quando umenrolamento do rotor é excitado com um sinal de referência CA, os enrolamentos doestator produzem uma saída de tensão CA que varia em amplitude conforme o senso eo coseno da posição do eixo. Entre os dispositivos mais comumente usados para fornecer a realimentação deposição em motores síncronos de imãs permanentes encontra-se o Resolver. Uma dasvantagens principais é que a leitura da posição é de forma absoluta bem como arobustez, já que este tem características construtivas similares ao motor. O resolver usado em servomotores apresenta uma estrutura básica conforme aapresentada na figura abaixo. Um sinal de alta freqüência é transferido do rotor atravésde um transformador circular. No estator são gerados então sinais CA de altafreqüência, modulados pelo seno e coseno do ângulo do rotor. Este sinal, não é muitoútil me sua forma original, desta forma um circuito externo se faz necessário para criarvalores utilizáveis à nível do controle. O sinal deve na realidade ser tratado para quepossa então fornecer um valor de posição absoluta (este tratamento de sinais efeitoatravés de conversores digitais, usualmente já incorporados aos circuitos eletrônicos doservoconversor) e um sinal analógico de velocidade (ver figura abaixo). Figura 93– Estrutura básica do resolverTecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 113
  • 114. 20 - Sistemas de Proteção Humana para Máquinas O Homem não está apto, por si só, em seu meio de trabalho, a se proteger semdispositivos de segurança. Portanto em máquinas e equipamentos mecânicos devem ser instaladosdispositivos de segurança, e é de responsabilidade do projetista determinar e especificaros dispositivos adequados .Uma Extensa Linha de Produtos de Segurança Intertravamento Sem contato Tapetes Reles Cabos de puxar Dobradiça ContatoresTrapped Key Palm Buttons Emergência BordasTecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 114
  • 115. Principais Industrias Automotiva Semicondutor Papel e CeluloseControle de processos Alimentícia Embalagens Estações de solda Prensas InjetorasPor quê os Produtos de Seguranca são importantes? Preocupação com a saúde dos funcionários Preucupação com a perda de produtividade Crescimento da legislação de normas de proteção pessoal OSHA and European Economic Community Preocupação por indenizações por acidentes Preocupação com as condições e ambiente de trabalhoConformidade de máquinas e equipamentosIsto é seguro?Tecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 115
  • 116. Nos EUA, as máquinas devem estar conforme OSHA.Na Europa, novas maquinas devem ter a marca CE.Definição de Risco Em um esforço para estabelecer os riscos, os projetistas de máquinas devemdeterminar todas as áreas de risco, e com boa prática de engenharia, reduzir os riscos àníveis aceitáveis.Material e QuímicoMecânicoElétricoTermicoRuídoVibraçãoRadiaçãoErgonômicoTecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 116
  • 117. Hierarquia de medição Relativo a projetoProteções fixas Monitoração em proteções móveisEPI- Equipamento de Proteção Individual Treinamento e supervisão Tecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 117
  • 118. Determinação de Riscos Qual o perigo? Probabilida de? Frequência?Registro de dados e testes.NormasNBR 14153ANSI TR11.3 “Determinação e redução de riscos”EN1050 “Principios para determinação de riscos”20.1 - Dispositivos de segurançaO que são?Como são constituídos?Como estão categorizados ?Especificando o dispositivo Adequado.O que os fabricantes nos oferece em dispositivos de segurança?20.2 - O que são dispositivos de segurança? Denomina-se DISPOSITIVO DE SEGURANÇA todo e qualquer equipamento,seja ele elétrico ou mecânico, destinado a guardar uma ponto ou área de risco.Tecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 118
  • 119. Como exemplo podemos citar os comandos Bi-manuais, cortinas de luz, gradesde proteção, Válvulas com duplo canal, Chaves de segurança, controladores deemergências, scaner, clp de segurança, redes de segurança, tapetes de segurança eetc...20.3 - Como são constituídos os dispositivos de segurança? Os dispositivos de segurança tem seu projeto determinado por sua categoria desegurança.Um dispositivo classe 4, por exemplo, é constituído de: - Circuito redundante e Auto-teste - Monitoração dos elementos primários da máquina. - Componentes internos compatíveis com a classe 4.20.4 - Como estão categorizados os Dispositivos de Segurança? Conforme a norma Européia EN954 (NBR 14153), os dispositivos de segurançasão assim categorizados:Categoria Alguns requisitos Resposta do sistema B As partes e componentes do sistema A ocorrência de um devem respeitar as normas relevantes. defeito pode levar a perda da função de segurança. 1 Aplica-se os requisitos de B. Princípios A ocorrência de um comprovados e componentes de segurança defeito pode levar a perda bem testados devem ser aplicados. da função de segurança, porém a probabilidade é menor que para a categoria B. 2 Aplica-se os requisitos de B e a A ocorrência de um utilização de princípios de segurança defeito pode levar a perda comprovados. da função de segurança A função de segurança deve ser entre as verificações. verificada em intervalos adequados pelo A perda da função de sistema de comando da máquina. segurança é detectada pela verificaçãoTecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 119
  • 120. 3 Aplica-se os requisitos de B e a Quando um defeito utilização de princípios de segurança isolado ocorre, a função de comprovados. segurança é sempre Um defeito isolado não deve levar a cumprida. perda da função de segurança. Alguns defeitos, Sempre que possível o defeito isolado porém não todos, são deve ser detectado. detectados. O acumulo de defeitos não detectados pode levar a perda da função de segurança. 4 Aplica-se os requisitos de B e a Quando os defeitos utilização de princípios de segurança ocorrem, a função de comprovados. segurança é sempre As partes relacionadas à segurança cumprida. devem ser projetadas de tal forma que: Os defeitos serão Um defeito isolado em qualquer dessas detectados a tempo de partes não leve a perda da função de impedir a perda das funções segurança, e de segurança. O defeito isolado seja detectado durante ou antes da próxima demanda da função de segurança. Se isso não for possível, o acumulo desses defeitos não pode levar à perda das funções de segurança. 20.5 - Especificando o dispositivo Adequado Tendo em base a norma Européia EN954 (NBR 14153), podemos determinar as categorias dos dispositivos de segurança adequadas utilizando a tabela abaixo: A tabela nos indica: Uma categoria possível, porém que exige cuidados adicionais. Categoria preferencial.Esta tabela éutilizada paraavaliar o riscoda máquina ouequipamento. Tecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 120
  • 121. B – Menor Risco = Menor grau de segurança. 4 – Maior Risco = Maior grau de segurança.A tabela anterior avalia: S – Gravidade prevista de um acidente. S1 – Leve. S2 – Grave (inclui morte) F – O tempo de permanência na área de risco. F1 – Permanência rara ou curta duração. F2 – Freqüente ou longa duração. P – A possibilidade de se evitar o risco. P1 – Possível em algumas condições. P2 – Pouco possível20.6 - O que eletronicamente nos oferece em dispositivos de segurança? - Chaves de proteção mecânicas e magnéticas para portas e grades. - Controladores de emergências. - Controladores para Bi-manuais. - Uma completa linha de barreiras fotoelétricas.20.7 - Chaves de segurança.As chaves de segurança oferecem - Dimensões padrões que Obedecem as normas Européias EN 50041 / 50047 - Modelos que Permitem Entrada de Múltiplos atuadores. - Variedade de Configurações de Contato - Atuadores dobráveis, Rotativos ou Separados.Tecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 121
  • 122. 20.8 - Controle de parada de emergência.•Existem diferentes tipos de paradas de Emergência.•Estão descritas como categorias 0, 1, e 2•Refere-se ao método que a máquina deve parar quando a parada de emergência éacionada.•As categorias de parada incluem 2 emergências e uma função de parada normal.•Em linhas gerais,estiver parando. escolher a melhor maneira de proteger as pessoasquando a máquina o projetista deveModelos a escolha. - Modelos para controle de 1 até 10 botões. - Interface DeviceNetTM em alguns modelos. - Categoria de segurança 4. - Modelos com bloco de terminais removíveis. - Alimentação 24 Vac/dc, 110 Vac, 220 Vac. - Modelos com 2, 3 ou 4 canais de saída.Diagrama de ligação.Tecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 122
  • 123. 20.9 - Controlador para bi-manuais.Vantagens Quando instalado corretamente prove proteção efetiva para o operador. Sãominimizadas preocupações com Movimentos repetitivos associados com botões Bi-manuais mecânicos ou ópticos. Categoria de segurança 4. Possui 2 canais de saída de segurança. Alimentação 24 Vac/dc, 110 Vac, 220 Vac.20.10 - Barreiras fotoelétricas de segurança.Tecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 123
  • 124. Os sistemas de segurança por barreiras fotoelétricas são os mais confiáveis paraproteção humana em máquinas onde o operador entra freqüentemente na área de riscoe por este motivo não possam ser utilizadas proteções mecânicas. A banner possui uma completa linha de barreiras fotoelétricas, dentre suascaracterísticas temos: Controladores com saída latch ou trip. Alimentação de 24Vac/dc, 110Vac, 220Vac. Interface DeviceNetTM em alguns modelos. Ponto flutuante e cegamento de ponto fixo. Vários tamanhos de barreiras que vão de 100mm a 1830mm. Display de falhas para fácil diagnóstico. Categoria B4 - Ex. Cortina de Luz E CONTROL R M E I C T I CHECKING &Tecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 124
  • 125. Nenhuma falha pode ocorrer Categoria B320.11 - Principais critérios para se montar um equipamento seguro. No projeto de qualquer máquina deve conter um sistema de segurança. O responsável pelo projeto deve ser uma pessoa treinada ou no mínimo bemorientada por um profissional em segurança. Devem ser muito bem observados todos os componentes que compõem osistema de segurança e sua real função. Todas as pessoas que tiverem contato com a máquina devem ser instruídas e/outreinadas sobre o funcionamento do sistema de segurança. + "% * ( "# "% & Plano de ação Fatores típicos "# ( # ! "# ) %% * "& % $ % ! " % ! # SRC S Paradas de Intertravamento Integridade do Emergência ReleTecnólogo em Eletroeletrônica ______________________________________(Prof. Edcarlo) 125