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Automação

Automação. Módulo III Introdução ( histórico, objetivos, efeitos ) Controle de Processos ( definições, classificação, realimentação ) Medição de Variáveis do Processo ( definições, simbologia, medição de temperatura, nível, pressão, vazão )

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Presentation Transcript

  1. Automação • Módulo III • Introdução (histórico, objetivos, efeitos) • Controle de Processos (definições, classificação, realimentação) • Medição de Variáveis do Processo (definições, simbologia, medição de temperatura, nível, pressão, vazão) • Controlador Lógico-Programável (histórico, características, fabricantes, constituição, funcionamento, programação, aplicações)

  2. Sistemas Manuais • Máquinas à Vapor, Eólicas e Hidráulicas; • Comando feito por Operadores (Maquinismo ou Mecanização); • Ex. Maquinismo (Torneiro Mecânico) INTRODUÇÃO • Cadeia de Produção em massa.

  3. INTRODUÇÃO Sistemas Automáticos Entende-se por automático todo processo que se desenvolve sem a necessidade de intervenção humana (medição, decisão e ação corretiva). Doméstica Comercial Industrial

  4. Histórico Tear de Jacquard (1804) INTRODUÇÃO

  5. Histórico Regulador Centrífugo Watt (1769) INTRODUÇÃO

  6. Objetivos INTRODUÇÃO • Aumentar e controlar a qualidade do produto • Incrementar a produtividade • Aumentar a confiabilidade do processo • Disponibilizar dos dados referentes ao processo para análise • Aumento da segurança em relação às pessoas e ao ambiente

  7. Efeitos INTRODUÇÃO • Redução no nível de emprego de atividades repetitivas e/ou que requerem pouca qualificação • Desaparecimento de algumas profissões • Aumento da qualidade e padronização de produtos • Redução de custos de produção

  8. Definições CONTROLE DE PROCESSOS

  9. Definições CONTROLE DE PROCESSOS

  10. Definições CONTROLE DE PROCESSOS

  11. Definições Variável controlada – propriedade que se deseja controlar, corresponde a saída do processo. CONTROLE DE PROCESSOS • Variável manipulada – propriedade que pode ser modificada • diretamente pela ação do controlador e cuja variação irá afetar a • variável controlada, corresponde a entrada do processo. Valor desejado (setpoint) – valor de referência para a variável controlada. Em geral é determinado por um operador baseado nas necessidades do processo. Elemento primário (sensor) – dispositivo que utiliza a energia do processo para proporcionar uma medida da variável controlada.

  12. Controle Contínuo Híbrido Discreto Linear Não-Linear Seqüencial Condicional Ex. PID Ex. Fuzzy Sistemas Especialistas Booleano Temporal Baseados em Eventos Ex. Timers Ex. Contadores Definições CONTROLE DE PROCESSOS

  13. Controlador Atuador Processo Transmissor Sensor variável manipulada correção variável controlada desvio Setpoint + –- realimentação Definições CONTROLE DE PROCESSOS

  14. Definições Transmissor – elemento que transforma a medida do sensor em um sinal padronizado que pode ser transmitido e interpretado pelo controlador. CONTROLE DE PROCESSOS Elemento Final de Controle (atuador) – dispositivo que recebe o sinal do controlador e, desta forma, altera a variável manipulada (ex. válvulas, relés, etc.). Controlador – dispositivo que compara o valor da variável controlada com o valor desejado, calcula a ação corretiva necessária e emite o sinal de correção para o atuador.

  15. Definições • Faixa de medida (range)– faixa de valores compreendida entre os limites inferior e superior da capacidade de medição do instrumento. CONTROLE DE PROCESSOS • • Alcance (span)– diferença algébrica entre os valores superior e inferior do range. • Erro – diferença entre o valor lido pelo instrumento e o valor real da variável. • • Precisão – limite de erro de medição do instrumento. • Sensibilidade – valor mínimo de mudança na variável detectável pelo instrumento. • Zona morta (dead zone) – faixa de valores da variável que não provoca variação da indicação ou sinal de saída do instrumento.

  16. Definições • Repetibilidade – capacidade de reprodução da indicação, ao se medir, repetidamente, valores idênticos de uma variável . CONTROLE DE PROCESSOS • Histerese – diferença observada entre a medição de uma variável quando esta percorre a escala no sentido crescente e no decrescente. • Elevação de zero – quantidade com que o zero da variável supera o valor inferior do range. • Tempo morto (dead time) – atraso verificado entre a ocorrência de uma alteração na variável e a sua percepção pelo instrumento, também chamado de atraso de transporte. • Supressão de zero – quantidade com que o valor inferior do range supera o zero da variável.

  17. MEDIÇÃO DE VARIÁVEIS DO PROCESSO Simbologia

  18. MEDIÇÃO DE VARIÁVEIS DO PROCESSO Simbologia

  19. MEDIÇÃO DE VARIÁVEIS DO PROCESSO Simbologia

  20. MEDIÇÃO DE VARIÁVEIS DO PROCESSO Simbologia

  21. MEDIÇÃO DE VARIÁVEIS DO PROCESSO Simbologia

  22. MEDIÇÃO DE VARIÁVEIS DO PROCESSO Simbologia

  23. MEDIÇÃO DE VARIÁVEIS DO PROCESSO Simbologia

  24. MEDIÇÃO DE VARIÁVEIS DO PROCESSO Simbologia

  25. MEDIÇÃO DE VARIÁVEIS DO PROCESSO Nível unidade de comprimento linear (cm, m), unidade de volume (L, galão), unidade de massa (kg, ton, lb). 3.4.1 Sonda Normalmente é feita de uma vara, haste ou fita métrica metálica graduadas.

  26. MEDIÇÃO DE VARIÁVEIS DO PROCESSO Nível 3.4.2 Visor de Nível • Visor de vidro tubular: recomendados para pressões de até 2 bar e temperaturas de até 100ºC. • b) Visor de vidro plano: Mais empregado atualmente por questões de segurança.

  27. MEDIÇÃO DE VARIÁVEIS DO PROCESSO Nível 3.4.3 Flutuador

  28. MEDIÇÃO DE VARIÁVEIS DO PROCESSO Nível 3.4.4 Baseado na Pressão • Medidor de Diafragma • b) Medidor por Pressão Diferencial

  29. MEDIÇÃO DE VARIÁVEIS DO PROCESSO Nível Borbulhamento

  30. MEDIÇÃO DE VARIÁVEIS DO PROCESSO Nível 3.4.5 Propriedades Elétricas Condutividade Capacitância

  31. MEDIÇÃO DE VARIÁVEIS DO PROCESSO Nível 3.4.6 Outras Propriedades Ultrassom Radioativo

  32. MEDIÇÃO DE VARIÁVEIS DO PROCESSO Temperatura 3.3.1 Conceitos Temperatura – É o grau de agitação molecular de um corpo; Energia Térmica – É o somatório de energia cinética das moléculas do corpo; Calor – Energia térmica em trânsito, desloca-se, normalmente, do corpo mais quente ao corpo mais frio.

  33. MEDIÇÃO DE VARIÁVEIS DO PROCESSO Temperatura 3.3.2 Escalas Termométricas

  34. MEDIÇÃO DE VARIÁVEIS DO PROCESSO Temperatura 3.3.3 Termômetro de Bulbo de Vidro • Compartimentos cobertos ou fechados e nos quais a leitura é local; • Apresenta erros de até 1% de escala; • Possui tempo de resposta elevado; • Aplicados na faixa de -150ºC a 350ºC.

  35. MEDIÇÃO DE VARIÁVEIS DO PROCESSO Temperatura 3.3.4 Termômetro Bimetálico • Baixo custo; • Leitura apenas local; • Construção robusta; • Possui tempo de resposta elevado; • Aplicados na faixa de -50ºC a 500ºC

  36. MEDIÇÃO DE VARIÁVEIS DO PROCESSO Temperatura 3.3.5 Termômetro Bulbo Capilar • Classe I: cheio de líquido volátil (-100ºC a +300ºC); (xileno, tolueno, álcool) • Classe II: cheio de vapor (-200ºC a +300ºC); (cloreto de metila, butano, éter etílico, tolueno, dióxido de enxofre, propano) • Classe III: cheio de gás (-260ºC a +760ºC); (hélio, nitrogênio, hidrogênio, dióxido de carbono) • Classe V: cheio de mercúrio (-40ºC a 600ºC).

  37. MEDIÇÃO DE VARIÁVEIS DO PROCESSO Temperatura 3.3.5 Termômetro Bulbo Capilar

  38. MEDIÇÃO DE VARIÁVEIS DO PROCESSO Temperatura 3.3.6 Termômetros de Resistência a) Resistência de Fio Metálico

  39. MEDIÇÃO DE VARIÁVEIS DO PROCESSO Temperatura a) Resistência de Fio Metálico Cobre: Faixa de medição de -80ºC a 260ºC. Possui linearidade de 0,1ºC em um intervalo de 200ºC, entretanto sua resistência a oxidação é muito baixa e limita sua faixa de aplicação Níquel: Faixa de medição de -60ºC a 180ºC. Os principais atrativos na sua utilização são seu baixo custo e a alta sensibilidade. Sua principal desvantagem é a baixa linearidade. Platina: Faixa de medição de -250ºC a 950ºC. É o metal mais utilizados na construção de termômetros de resistência, pela sua ampla faixa de utilização, boa linearidade e melhor resistência a oxidação.

  40. MEDIÇÃO DE VARIÁVEIS DO PROCESSO Temperatura a) Resistência de Fio Metálico Esquemas de ligação: 2, 3 e 4 fios

  41. MEDIÇÃO DE VARIÁVEIS DO PROCESSO Temperatura a) Resistência de Fio Metálico - Tempo de resposta

  42. MEDIÇÃO DE VARIÁVEIS DO PROCESSO Temperatura 3.3.7 Termopar

  43. MEDIÇÃO DE VARIÁVEIS DO PROCESSO Temperatura 3.3.7 Termopar

  44. MEDIÇÃO DE VARIÁVEIS DO PROCESSO Temperatura 3.3.7 Termopar

  45. MEDIÇÃO DE VARIÁVEIS DO PROCESSO Temperatura 3.3.7 Termopar

  46. MEDIÇÃO DE VARIÁVEIS DO PROCESSO Temperatura

  47. MEDIÇÃO DE VARIÁVEIS DO PROCESSO Temperatura

  48. MEDIÇÃO DE VARIÁVEIS DO PROCESSO Temperatura

  49. MEDIÇÃO DE VARIÁVEIS DO PROCESSO Temperatura 3.3.8 Pirômetros

  50. MEDIÇÃO DE VARIÁVEIS DO PROCESSO Temperatura 3.3.8 Pirômetros • Vantagens: • Resposta rápida (na faixa de ms) • Uso em objetos perigosos ou fisicamente inacessíveis • Facilidade de medição do alvo em movimento • Medições de altas temperaturas • Não há risco de contaminação e efeito mecânico na superfície dos objetos. • Aplicações: • Verificações de conexões elétricas, motores, disjuntores, fusíveis, transformadores, etc. • Verificação de rolamentos, detectando falta de lubrificação • Uso em ambientes perigosos como: Refinarias, Exploração de petróleo, siderúrgicas, etc.

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