Automação

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. INTRODUÇÃO Sistemas Automáticos Agricultura Pecuária Mineração

5. Histórico Tear de Jacquard (1804) INTRODUÇÃO

6. Histórico Regulador Centrífugo Watt (1769) INTRODUÇÃO

7. 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

8. 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

9. Definições CONTROLE DE PROCESSOS

10. Definições CONTROLE DE PROCESSOS

11. Definições CONTROLE DE PROCESSOS

12. 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.

13. 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.

14. Definições Conversor - Dispositivo que recebe uma informação na forma de um sinal, altera a forma da informação e o emite como um sinal de saída. O conversor é referido também como transdutor. Todavia o transdutor é um termo genérico cujo emprego específico para a conversão de sinal não é recomendado. CONTROLE DE PROCESSOS

15. 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

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

17. 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.

18. 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.

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 Simbologia

26. MEDIÇÃO DE VARIÁVEIS DO PROCESSO Simbologia

27. 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.

28. 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.

29. MEDIÇÃO DE VARIÁVEIS DO PROCESSO Nível 3.4.3 Flutuador

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

31. MEDIÇÃO DE VARIÁVEIS DO PROCESSO Nível Borbulhamento

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

33. MEDIÇÃO DE VARIÁVEIS DO PROCESSO Nível 3.4.6 Outras Propriedades Ultrassom (>20kHz) Radioativo

34. MEDIÇÃO DE VARIÁVEIS DO PROCESSO Nível

35. 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.

36. MEDIÇÃO DE VARIÁVEIS DO PROCESSO Temperatura 3.3.2 Escalas Termométricas

37. 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.

38. 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

39. 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).

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

41. MEDIÇÃO DE VARIÁVEIS DO PROCESSO Temperatura 3.3.6 Termômetros de Resistência a) Resistência de Fio Metálico Pt100 R = 100Ω a 0°C

42. 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.

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

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

45. MEDIÇÃO DE VARIÁVEIS DO PROCESSO Temperatura b) Termistores (resistores termicamente sensíveis) são dispositivos semicondutores fabricados a partir de óxido de Níquel, Manganês, Cobalto, Ferro e Titânio apresentando grandes variações da resistência com a temperatura. Esta variação poderá ser negativa: NTC (Negative Thermal Coefficient), ou positiva: PTC (Positive Thermal Coefficient) com aplicação entre -100°C e +300°C Podem ser encontrados no mercado modelos de baixa precisão (5 a 10%) para uso como proteção ou de alta precisão (±0,05°C) para uso em medição.

46. MEDIÇÃO DE VARIÁVEIS DO PROCESSO Temperatura 3.3.7 Termopar

47. MEDIÇÃO DE VARIÁVEIS DO PROCESSO Temperatura 3.3.7 Termopar

48. MEDIÇÃO DE VARIÁVEIS DO PROCESSO Temperatura 3.3.7 Termopar

49. MEDIÇÃO DE VARIÁVEIS DO PROCESSO Temperatura 3.3.7 Termopar

50. MEDIÇÃO DE VARIÁVEIS DO PROCESSO Temperatura