Atividade de Pesquisa instrumentação

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01 - Um cartão de entrada analógico é conectado a um transmissor de temperatura, e a tem peratura do processo varia de 0 a 400 °C e fornece um sinal de 0 a 12 Vcc, proporcional à variável do processo. Qual é a relação entre a variação da variável do processo e a entrada analógica do CLP?
R: 12V - 0V/ 400°c - 0°c = 12V/ 400°c = 0,03v/°c
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02 - Defina os seguintes termos:
a) Variável de processo (PV): é uma condição do processo que pode alterar a produ- ção de alguma forma. Em outras palavras, é a variável que se deseja controlar em um processo. Podem ser variáveis de processo: pressão, vazão, nível, temperatura, densi- dade, entre outros.
b) Setpoint (SP): o valor que se deseja manter para a variável de processo.
c) Variável manipulada (MV): grandeza que é alterada para manter a variável de pro- cesso no valor desejado (setpoint).
d) Erro(offset): é a diferença entre a variável de processo e o setpoint, e pode ser posi- tiva ou negativa. Se tivermos um setpoint de 500 °C e a variável de processo com 600 °C, teremos um erro de – 100 °C. O objetivo de qualquer sistema de controle é minimizar ou eliminar o erro.
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03 - Considerando a norma ISA, quais são os instrumentos representados pelas nomenclaturas?
TT: transmissor de temperatura
TSH: chave de temperatura
TSHH: chave de temperatura muito alta
LSH: chave de nível alto
LSLL: chave de nível muito baixo
PT: transmissor de pressão
FY: conversor de vasão
PIT: transmissor e indicador de pressão
 
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04 - Apresente as seguintes definições básicas sobre medição de temperatura: 
a) Calor especifico: Diferentes materiais absorvem diferentes quantidades de calor para produzir as mesmas variações de temperatura. O calor específico de uma substância é a quantidade de calor que quando absorvido por 1 kg de uma determinada substância aumentará a temperatura em 1 °C.
b) Condutividade térmica: ́ a taxa na qual o calor é transmitido através de um corpo e depende do material desse corpo. Um exemplo típico é que o calor é conduzido muito rapidamente em uma barra de cobre e muito mais lentamente em uma barra de ferro.
c) Calor latente: Quando uma substância muda de um estado sólido para líquido ou de líquido para vapor, absorve calor sem alterar a sua temperatura.A quantidade de calor necessária para converter 1 kilograma de uma substância do estado sólido para o líquido é chamada de calor latente de fusão. Da mesma forma, o calor latente de evaporação é a quantidade de calor necessária para passar do estado líquido para o vapor. A unidade de medida do calor latente é joule por kilograma.
d) Calor sensível: a quantidade de calor necessária para variar a temperatura de um corpo sem que haja variação do estado físico da matéria
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05 - O que é selagem? Por que é empregada para medições de pressão?
R: Os sistemas de selagem são preenchidos com líquidos incompressíveis e hidraulicamente transmitem a pressão do processo para elemento de medição de pressão. Os fluidos são esco- lhidos de forma a proverem baixa expansão térmica e viscosidade e evitar contaminação peri- gosa do processo em caso de ruptura do diafragma. Existem vários fluidos empregados, e o mais popular é uma mistura de glicerina e água.
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06 - Quais as vantagens e desvantagens de se utilizar um medidor de nível por borbulhamento?
R:A medição de nível por borbulhamento apresenta as seguintes vantagens:
»	é fácil de instalar e calibrar;
»	a parte eletrônica do sensor fica afastada do fluido a ser medido, somente os tubos ficam em contato com a água;
»	não é afetado por espuma na superfície; 
»	não é obstruído facilmente por água suja
Essa técnica de medição de nível apresenta as seguintes limitações:
»	necessita de um fornecimento constante de ar com seu respectivo sistema de tratamento;
»	o ar utilizado deve ser o ar de instrumentos, seco e isento de óleo, ou de qualquer gás inerte. O líquido não deve conter sólidos em suspensão, e sua densidade deve se manter sempre constante.
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07 - Apresente o principio de medição de nível por pressão diferencial e descreva as configurações e equações para: 
R: A pressão diferencial pode ser obtida pela detecção de duas pressões separadamente, e pela diferença das mesmas pode-se obter o nível do líquido. O nível de líquido pode ser medido indiretamente pela medição da pressão diferencial causada pelo peso da coluna de fluido em vaso comunicante em relação a uma dada referência.
a) Tanque aberto: A medição de nível em um tanque aberto usando transmissor de pressão diferencial é simples, pois a pressão no topo do tanque será a pressão atmosférica. Neste caso, só precisa conectar a câmara de alta pressão ao fundo do tanque e deixar a célula de baixa pressão aberta para a atmosfera
b) Tanque aberto com supressão de zero: A supressão de zero é usada quando o transmissor não está montado ao nível do fundo do tanque. A supressão de zero permite que o transmissor seja calibrado para levar em conta a altura da coluna de líquido acima do transmissor
c) Tanques fechados e pressurizados: Para medição em tanques pressurizados, a tubulação de impulso da parte de baixo do tanque é conectada à câmara de alta pressão do transmissor de nível. A pressão atuante na câmara de alta é a soma da pressão exercida sob a superfície do líquido e a pressão exercida pela coluna de líquido no fundo do reservatório
d) Tanque fechado com fluido corrosivo: Em um tanque fechado contendo um fluido corrosivo, um diafragma de selo pode ser usado para proteger o transmissor de pressão diferencial. O diafragma de selo é preenchido com um fluido de enchimento que é compatível com o fluido corrosivo. A pressão do fluido corrosivo é transmitida através do fluido de enchimento para o transmissor
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08- Descreva o principio de funcionamento dos medidores que empregam ultrassom no seu principio de funcionamento: 
a) tempo de trânsito; Medidores de ultrassom que operam no princípio de tempo de trânsito utilizam um par de transdutores instalados em posições opostas para medir os tempos percorridos pelos sinais ultrassônicos no meio. A diferença entre esses tempos determina a velocidade do fluxo. O princípio básico usado nesses medidores é que o som se propagando no sentido do escoamento do fluido será mais rápido do que o som se propagando no contra-fluxo. Os tempos de trânsito e a diferença de tempo são funções da velocidade do fluido
b) diferença de frequência; Ainda não consegui encontrar informações suficientes sobre medidores de ultrassom que operam no princípio de diferença de frequência. Peço desculpas por isso.
c) Doppler: Medidores de ultrassom que operam no princípio Doppler medem a mudança na frequência das ondas ultrassônicas refletidas de partículas ou bolhas em um fluido. A mudança de frequência, ou efeito Doppler, é utilizada para determinar a vazão. O princípio de funcionamento se baseia no fenômeno físico da variação na frequência, efeito Doppler, do sinal de ultrassom quando ele é refletido por partículas em suspensão ou bolhas de gás contidas em um fluxo de líquido
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09 - Apresente as características, vantagens e desvantagens das seguintes válvulas de controle: 
a) Globo: Essa é uma válvula de deslocamento linear, corpo de duas vias, apresentando um formato globular – daí o seu nome. Pode possuir sede simples ou sede dupla.
Tem como característica o deslocamento de haste, e sua conexão com a linha é feita geral- mente por meio de flanges.
Vantagens
»	modulaçãoeficiente com boa velocidade de resposta;
 »	controle fino (boa resolução).
Desvantagens
»	alta queda de pressão na linha; 
»	custo relativamente elevado em comparação aos outros tipos de válvulas
b) Diafragma: Esse tipo de válvula, cuja configuração é totalmente diferente da das outras válvu- las de controle, é utilizado no controle de fluidos corrosivos, líquidos altamente viscosos e líquidos com sólidos em suspensão. É constituída de um corpo e uma haste que atua movimentando um diafragma flexível preso ao corpo e castelo, deslocando-se para con- trolar o fluxo
Vantagens
»	baixo custo; 
»	total estanqueidade quando fechada;
»	facilidade de manutenção; 
»	bidirecional; 
»	rápido acionamento
Desvantagens
»	não apresenta uma boa característica de vazão para controle;
»	força de atuação alta e não uniforme (limitada em diâmetros de até 6”);
»	a utilização é limitada pela temperatura do fluido em função do material do dia- fragma;
»	não é recomendada para aplicações com alta pressão.
c) Borboleta :́ talvez a mais comum das válvulas rotativas utilizadas para controle em aplicações com baixa queda de pressão e com grandes faixas de vazão. 
Vantagens
»	baixo custo; 
»	pouca manutenção; 
»	bidirecional; 
»	pequeno peso.
Desvantagens
»	alto torque necessário para o controle; 
»	perda de carga considerável; 
»	redução no coeficiente de vazão; 
»	sofre cavitação em baixas pressões, controle linear e igual porcentagem.
d) Esfera: um tipo de válvula cujo obturador é uma esfera criteriosamente vazada para permitir pas- sagem plena ou parcial de um determinado fluido. Tem grande aplicação em situação de bloqueio (on-off), sendo também aplicada em alguns casos para controle modulado em malha fechada para fluidos viscosos ou com sólidos em suspensão
Vantagens
»	baixo custo; 
»	alta capacidade; 
»	boa vedação com baixo torque;
 »	baixa manutenção; 
»	tamanho e peso reduzidos; 
»	abertura e fechamento rápidos, com um movimento de 90o da esfera; 
»	pequena perda de carga; 
»	pode ser empregada com fluidos com alto percentual de impurezas.
Desvantagens
»	baixa capacidade de modulação com velocidade de resposta limitada; 
»	suscetível à cavitação
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10 - Apresente o principio de funcionamento, as vantagens e desvantagens dos sensores ópticos: 
a) Retrorreflexivo. Princípio de Funcionamento: O sensor óptico retrorreflexivo detecta a presença de objetos, independentemente da superfície, cor ou material dos mesmos. Ele conta com um filtro polarizado, responsável por eliminar falsos sinais enviados por objetos brilhantes e altamente reflexivos.
Vantagens: Este sensor é capaz de detectar o item, mas sem erros por conta de sua alta reflexão. Ele é útil em diversas aplicações industriais, como detecção de materiais ou objetos ao longo de uma esteira na indústria alimentícia, controle de loop em rolos e bobinas de alumínio, detecção e controle de objetos em longas distâncias na indústria automotiva, entre outras.
b) Difuso-refletido.
Princípio de Funcionamento: O sensor óptico difuso possui como característica principal o fato de o emissor e o receptor de luz estarem no mesmo componente, dispensando o uso de outro componente com característica receptora ou de reflexão. O emissor envia um feixe de luz, e ao um objeto refletor passar por este feixe de luz, a luz é refletida pelo objeto de volta para a unidade receptora, que está localizada no mesmo componente.
Vantagens: A principal vantagem dos sensores de difusão é que eles não requerem um receptor separado, como é o caso dos sensores de barreira. Isso os torna mais fáceis de instalar e mais adequados para aplicações onde o espaço é limitado.
Desvantagens: Este tipo de sensor possui um alcance de detecção inferior aos outros tipos, devido à reflexão depender exclusivamente do objeto a ser analisado. Além disso, quanto mais escuro for o objeto, menor será o alcance de detecção