INSTCONT-2023-2 - V2

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CENTRO UNIVERSITÁRIO REDENTOR CURSO DE 
GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA MECÂNICA 
Aluno e Matrícula: Matheus Teodoro de Oliveira Silva 
 
Turma: 10º Período 
Prof .: 
Guilherme Nunes Lima 
Vencimento: 
22/11/2023 
Valor: 100 pontos 
Disciplina: 
Instrumentação e Controle 
N2 
Nota: 
 
Objetivo: 
Desenhar um circuito de instrumentação e controle (P&ID – Diagrama de Instrumentação) realizado em V2 de modo 
que atenda aos requisitos mínimos apresentados a seguir. 
 
“Tenha em mente que um bom diagrama pode se tornar um bom sistema de controle, mas ainda corre o risco de 
algo dar errado. Todavia, um diagrama ruim, certamente resultará em um sistema ruim.” – Professor Guilherme 
Lima. 
 
Descrição do projeto a ser desenvolvido: 
Sistema de condicionamento de ar central de expansão indireta (chiller), com condensação à água e torre de 
resfriamento. 
 
Entendendo os processos: 
O sistema opera com 4 circuitos fechados que interagem entre si: (Observe a figura ao ler) 
Circuito do ar condicionado: A-B-C-D 
Circuito da água gelada: E-F-G-H-I 
Circuito do fluido refrigerante (refrigeração): K-L-M-N-O 
Circuito da água de condensação: P-Q-R-S-T-U 
 
Circuito do ar condicionado: A-B-C-D 
Processos 
O ar quente do ambiente condicionado (ar de retorno) se encontra em “A”. 
O ar de retorno entra no fancoil através da grelha de retorno, atravessa o filtro de ar e a serpentina do fancoil. 
Ao atravessar a serpentina do fancoil (que tem água gelada em seu interior), o ar é resfriado e alcança o ponto “B”. 
O ventilador do fancoil succiona o ar gelado em “B” e descarrega no duto de insuflamento levando-o pelo duto “C”. 
O ar gelado viaja pelo duto de insuflamento e passa pelos difusores sendo insuflado no ambiente em “D”. 
O ar gelado insuflado em “D”, atravessa o ambiente roubando calor, e atinge o ponto “A” onde o ciclo se repetirá. 
 
Operação 
 
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Quando o ar resfriado na serpentina está muito úmido, ocorre condensação. Existe um reservatório no fundo do fancoil 
que acumula a água condensada e seu nível é monitorado por um sensor. Ao atingir o nível máximo, um alarme de nível 
alto de condensado é disparado. Neste caso, um operador efetua a purga de condensado pelo ponto de coleta de 
condensado. 
Circuito da água gelada: E-F-G-H-J 
Processos 
A água gelada em “E” é bombeada e atravessa por dentro da serpentina do fancoil até chegar em “F”. 
Ao atravessar a serpentina do fancoil, a água gelada rouba calor do ar de retorno, e passa a ser água fria em “F”. 
A água fria atravessa a válvula de by-pass (desvio) e chega ao ponto “G” sendo conduzida até o ponto “H”. 
A água fria entra no cooler, atravessa as aletas de um evaporador (que contém fluido refrigerante gelado em seu interior) 
perdendo calor para o fluido refrigerante e se tornando novamente água gelada em “I”. 
A bomba de água gelada conduz a água de “I” para “E” onde o ciclo se reinicia. 
 
Operação 
Um transdutor-indicador de temperatura localizado no ambiente condicionado, monitora a temperatura enviando os sinais 
elétricos a um controlador de painel. 
Se o controlador de temperatura detectar baixa temperatura, ele atua a válvula de by-pass que opera eletricamente. 
Neste caso, a válvula de by-pass altera o fluxo da água gelada que passa recircular apenas em I-J-G-H. 
A atuação da válvula de by-pass produz um pico de pressão no sistema que é absorvido pelo tanque de expansão que 
deve ter seu nível monitorado por um sensor de nível máximo. Se o tanque de expansão atingir nível máximo, um alarme 
sonoro deve ser disparado. 
O tanque de expansão também deve contar com um sensor de nível mínimo e um alarme sonoro. 
 
Circuito do fluido refrigerante (refrigeração): K-L-M-N-O Processos 
O fluido refrigerante líquido atravessa a válvula de expansão termostática de “O” para “K”. 
Ao atravessar, o fluido segue para o evaporador que se encontra no interior de um cooler, cuja função é produzir água 
gelada. 
No evaporador, o fluido refrigerante rouba calor da água fria (que entrou em “H”), e evapora seguindo para a linha de 
sucção do compressor em “L”. 
O compressor aumenta a pressão e a temperatura do fluido refrigerante levando-o ao condensador pela linha de alta 
pressão “M”. 
No condensador, o fluido refrigerante no estado de vapor superaquecido, perde calor para a água de resfriamento e 
condensa, voltando na forma líquida por “N”, atravessando o filtro e alcançando o ponto “O” reiniciando o ciclo. 
 
Operação 
É nessário o monitoramento, indicação e registro das pressões e temperaturas do fluido refrigerante, tanto na linha de alta 
(M-N-O), quanto na linha de baixa pressão (K-L). 
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O monitoramento deve ser realizado por sensores-transdutores, que enviam sinais elétricos a indicadores locais e a 
registradores de painel. Os sinais também devem ser enviados a um controlador de fluxo de refrigerante. 
O controlador compara as pressões e temperaturas para avaliar se a carga térmica no evaporador é suficiente para a 
operação do ciclo de refrigeração. Se a carga térmica for baixa demais, o controlador atua acionando um alarme sonoro 
e desligando o compressor e a bomba de água gelada. 
 
Circuito da água de condensação: P-Q-R-S-T-U 
Processos 
A bomba de água de resfriamento (ou água de condensação) conduz água fria do ponto “P” até o condensador, via “Q” 
A água fria em “Q” é direcionada para o interior do condensador, onde entrará em contato com as aletas do condensador 
que possui fluido refrigerante na forma de vapor superaquecido em seu interior. 
A água fria, ao entrar em contato com o condensador, rouba o calor do fluido refrigerante e se torna água quente. A água 
quente deixa o condensador por meio da tubulação “R” e alcança os bicos pulverizadores da torre de resfriamento em 
“S”. 
A água quente é pulverizada sobre a região “T” onde perde calor para uma camada de ar frio que está em fluxo 
contracorrente ascendente no interior da torre. 
Ao perder calor, a água se torna água fria e se acumula no reservatório ao fundo da torre “U” de onde será succionada 
por “P” para reiniciar o ciclo. 
 
Operação 
A torre de resfriamento opera forçando um fluxo de ar frio de baixo para cima por meio de um moto-ventilador no topo 
da torre. O ar frio que entra embaixo da torre rouba calor das gotículas de água quente que estão suspensas dentro da 
torre. Neste processo, algumas dessas gotículas são arrastadas pelo ar e são levadas para fora da torre, saindo junto ao ar 
quente no topo. Essa água perdida precisa ser reposta. Uma válvula comandada pneumaticamente deve realizar a 
reposição sempre que o controlador de painel mandar. Tal controlador opera por meio de sinais elétricos vindos de um 
sensor de nível baixo e um sensor de nível alto. Neste sistema, é importante também monitorar a temperatura da água em 
“U”. Esse controle se dá por meio de um sensor de temperatura, que é conjugado a um indicador de campo. Este sensor 
envia sinais elétricos a um controlador que, em caso de temperatura alta, aumenta a rotação do ventilador da torre. Se 
ainda sim a temperatura continuar alta (motor na rotação máxima e temperatura alta), um alarme sonoro deve ser 
disparado. 
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Requisitos 
 
1) Os desenhos devem ser elaborados em formato A3 com legenda. 
A legenda deve seguir o seguinte formato: 
 
2) Os desenhos devem conter os símbolos dos trocadores de calor, bombas, ventiladores, válvulas, tanques e 
reservatórios todos interligados entre si de acordo com os processos. 
3) Os desenhos devem conter a indicação de instrumentos de campo e de painel conforme as normas da ISA. 
4) Os instrumentos devem ser indicados com TAG mnemônico e com as seguintes malhas: 
Circuito do ar condicionado: 100 
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Circuito da água gelada: 101 
Circuito do fluido refrigerante (refrigeração): 200 
Circuito da água de condensação:201 
5) Deve-se colocar logo acima do quadro legenda uma lista dos instrumentos. 
Modelo de lista: 
2 TCV-201 Válvula de controle de temperatura da água de condensação 01 
1 FIC-101 Controlador Indicador de vazão do circuito de água gelada 01 
Item Código Descrição Quantidade 
 
6) Deve-se colocar logo acima da lista dos instrumentos, uma legenda de suprimentos. 
Modelo de legenda: 
 
7) Todos os circuitos devem estar em uma única prancha (folha) em formato paisagem (horizontal). 
8) O diagrama deve utilizar a biblioteca de símbolos anexa a este edital. 
9) O desenho deve ser elaborado em Autocad ou qualquer software de desenho similar. 
10) A entrega do circuito deve ser em um único pdf. 
11) Os símbolos e linhas devem estar organizados de maneira a evitar confusões de leitura. 
12) O diagrama deve estar bem distribuído no espaço da folha. 
13) Todas as fontes do desenho devem ser uniformes com altura 3mm. 
 
O que deve ser entregue nesta V2 
Deverá ser entregue o circuito do projeto, em formato pdf, via Canvas. 
No diagrama deverão conter todos os circuitos referentes ao sistema completo previamente designados pelo 
professor, a saber: 
> Circuito do ar condicionado > Circuito da água gelada 
> Circuito do fluido refrigerante (refrigeração) > Circuito da água de condensação 
 
Como cada aluno será avaliado 
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Os diagramas serão examinados quanto aos seguintes pontos: Requisitos de entrega | Requisitos de qualidade O 
projeto completo possui 13 requisitos de entrega listados na figura a seguir: 
 
Dessa análise será gerada a NOTA PARCIAL que será no máximo 10. 
 
Esta nota parcial poderá sofrer alterações devidas à análise dos requisitos de qualidade. 
Esta análise poderá reduzir, manter ou aumentar a nota parcial dependendo de seus resultados. 
Um projeto entregue fora do prazo, por exemplo, terá sua nota parcial reduzida à metade. 
 
 
A seguir, há um exemplo de um projeto que obteve nota parcial igual a 9,30. 
Por ter erros comuns de português, obteve um decréscimo de 5% na nota parcial que passou a ser 8,84. 
Devido a uma formatação ruim, obteve um decréscimo de 5% na nota parcial que foi de 8,84 para 7,07. 
O critério qualidade do material impresso permanecerá igual a 1 nos casos que não houver entrega impressa. 
Porém, somente recebe esta nota, quem entrega no prazo. 
Uma entrega fora do prazo receberia a nota 3,54. 
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NOTA DO PROFESSOR 
 
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Deixo aos meus alunos a reflexão acerca do projeto mecânico que deve ser visto como uma atividade complexa que 
demanda inteligência, criatividade, perseverança, conhecimento técnico, organização, habilidades gerenciais, práticas de 
desenho, boa comunicação e habilidade de pesquisa entre outros... 
 
Temos que entender que a complexidade é a junção de coisas simples que isoladas, podem facilmente ser entendidas. 
 
No caminho da construção do conhecimento vale errar, aprender com os erros e tentar de novo. Como profissionais, 
todavia, não haverá muita chance para errar diante de um mercado cada vez mais competitivo. 
 
Devemos então estudar com todas as nossas forças para que possamos ser por excelência aquilo que decidimos ser: 
engenheiros mecânicos! 
 
Nos estudos e na carreira, boa sorte a todos! 
 
Professor Guilherme Lima, 02/11/2023.