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INSTRUMENTAÇÃO E METROLOGIA Professor Valter Lima Júnior DEFINIÇÕES: Aferição - Conjunto de operações que estabelece, sob condições específicas, a relação dos valores indicados por um instrumento ou sistema de medição, ou dos valores representados por uma medição material ou de um material de referência com os valores correspondentes de uma grandeza determinada por um padrão de referência. Amplitude da faixa (span) - Diferença algébrica entre os valores superior e inferior da faixa de operação de um dispositivo qualquer (por exemplo: 0 a 5 bar, amplitude 5 bar; 0 a 200 kgf/cm, amplitude 200 kgf/cm; 0 a 100 C, amplitude 0 a 100 C). Atuador (actuador) - Ver elemento final de controle Calibração - Operação que tem por objetivo levar o instrumento de medição a uma condição de desempenho e ausência de erros sistemáticos, adequados ao seu uso. Cavitação (em Válvulas de Controle) - Nome dado ao fenômeno que ocorre quando no transcorrer do processo de redução de pressão, de P 1 para P 2 , se verificar a seguinte situação: P < P v e P 2 > P v . Para uma válvula de controle operando com fluido líquido, temos: P 1 : pressão absoluta a montante da válvula; P 2 : pressão absoluta a jusante da válvula, após recuperação de pressão; P v : pressão de vapor do fluido a temperatura de operação; P: pressão após a saída da sede e no interior da válvula. Nota: ∆P é a perda de carga permanente devida à válvula, onde ∆P = P 1 - P 2 . Compensação - Para instrumentação de processo, tal termo é aplicado à provisão de construção especial, inclusão de dispositivo, circuito suplementar ou ainda o uso de materiais especiais, de forma a reduzir fontes de erro devido a variações nas condições operacionais especificadas. Comprimento de imersão de poço de temperatura - é o comprimento da ponta livre do poço até a superfície interna da tubulação ou equipamento no qual o poço está inserido. Comprimento de inserção de poço de temperatura - é o comprimento da ponta livre do poço até o ponto de fixação mecânica do poço no flange ou na rosca; é designado pelo símbolo “U” Condições Normais de Operação - Conjunto de “ranges” correspondentes às condições operacionais que determinado instrumento ou equipamento é projetado para operar. As influências de tais “ranges” nas características de desempenho do referido instrumento ou equipamento, devem ser definidas individualmente e conhecidas. Condições de referência - Condições de uso para um instrumento de medição estabelecidas para ensaios de desempenho, ou para garantir uma comparação válida entre resultados de medições. Controlador (controller) - Dispositivo que opera de modo automático, executando uma ou mais ações de comando, de forma a regular uma ou mais variáveis controladas. Controle automático (automatic control system) - Sistema que opera sem intervenção humana. Controle bi-estável (on-off control system) - Sistema de controle automático que opera entre duas condições de equilíbrio estável (o elemento de controle assume duas posições apenas: ligado ou desligado, aberto ou fechado). Correção - Valor que, adicionado algebricamente a um resultado não-corrigido de uma medição, compensa um erro sistemático considerado. Derivação - Lenta variação com o tempo de uma característica metrológica de um instrumento de medição. Elemento Primário - Componente de um sistema cuja função é converter parte da energia associada a uma variável medida, em uma forma adequada à medição. Elemento final de controle (final control element) - Dispositivo que recebe o sinal final de controle e age proporcionalmente sobre a variável manipulada. Emissões Fugitivas - Emissões de gases ou vapores de equipamentos sob pressão que ocorrem devido a vazamentos involuntários ou irregulares. Erro (absoluto) de medição - Resultado de uma medição menos o valor real do mensurando. Erro Total Provável (ETP) - Erro máximo esperado para o instrumento quando submetido a condições de uso distintas daquelas de referência quando da calibração e/ou informadas pelo fabricante. Estabilidade - Capacidade de um instrumento de medição manter constantes suas características metrológicas. Exatidão da medição - Proximidade entre o resultado de uma medição e o valor real (convencional) do mensurando. Faixa de medição / Faixa de operação (range / measuring range) - Região determinada pelos limites em que uma variável é medida, transmitida ou recebida, expressa pela designação dos valores inferior e superior correspondente (p.e. faixa 0,2 a 1,0 kgf/cm, 3 a 15 psig, -50 a +100 C). Faixa de medição especificada - Conjunto de valores, para um mensurando, que dentro do qual se assume que o erro do instrumento de medição estará dentro dos limites especificados. Fluido Tóxico - fluidos cuja emissão para a atmosfera, além de determinados limites admissíveis, apresenta potencial de risco para pessoas ou ao meio ambiente. Grandeza de influência - Grandeza não sujeita à medição, mas que influencia o valor do mensurando ou a indicação do instrumento de medição. Histerese (histeresis) - Desvio entre os valores do sinal de saída para o mesmo valor do sinal de entrada, quando medidos em sentido oposto do ciclo de medição (e usualmente determinada pela diferença entre o desvio máximo das curvas ascendente e descendente do ciclo de medição, expresso em porcentagem da amplitude da faixa e a zona correspondente). Para qualquer pequena inversão do sinal de entrada, é sempre possível verificar uma inversão correspondente do sinal de saída, o que permite estabelecer a diferença entre a histerese e a zona morta, quando esta existe. Incerteza da medição - Resultado de uma avaliação que tem por fim caracterizar a faixa dentro da qual se espera que o valor real do mensurando se encontre, geralmente com uma dada probabilidade. Instrumento de medição - Dispositivo destinado a fazer medição quer só, quer em conjunto com equipamentos suplementares. Instrumento de Indicação Local - Instrumento de medição que apresenta visualmente o valor instantâneo da variável medida, próximo a(s) tomada(s) de processo. Limites de erro permissível (de um instrumento de medição) - Valores extremos de um erro, permitidos pelas especificações, regulamentos, etc. para um dado instrumento de medição. Limite Inferior do “Range” (LRL) - Menor valor inferior do “range” que pode ser obtido através de ajuste, em um determinado instrumento ou equipamento. Limite Superior do “Range” (URL) - Maior valor superior do “range” que pode ser obtido, através de ajuste, em um determinado instrumento ou equipamento. Linearidade (linearity) - Aproximação com a qual uma curva de calibração acompanha uma reta ideal. Malhas de controle - malhas com a função de manter uma ou mais variáveis de processo dentro de limites especificados ou de fazer parte de um sequenciamento ou comando de manobra visando a atuação de um elemento final (válvula de controle, válvula “on-off”, relé de partida de um equipamento etc.). Malhas de indicação - malhas com a função de indicação ou alarme para fins de supervisão . Malhas de intertravamento - malhas com a função de proteger um equipamento ou de evitar eventos perigosos às pessoas ou ao meio ambiente. Inclui as funções instrumentadas de segurança, inclusive os seqüenciamentos considerados como tal (exemplo: malhas que fazem parte do seqüenciamento de acendimento de forno). Material de referência - Material ou substância dos quais uma ou mais propriedades são suficientemente bem estabelecidas paraserem usadas para a aferição de um aparelho, a variação de um método de medição ou a atribuição de valores a materiais. Mensurando - Grandeza submetida à medição. Metrologia legal - aquela que se refere às exigências legais, técnicas e administrativas, relativas às unidades de medida, aos métodos de medição, aos instrumentos de medir e às medidas materializadas; aplicadas aos sistemas de medição que envolvem transações comerciais, bem como aquelas que envolvem a saúde e a segurança dos cidadãos Normalmente aberto – N/A (normally open) - Dispositivo que se encontra na posição de repouso (sem alimentação, sem excitação), no estado desligado, aberto (“off”). Normalmente fechado - N/F (normally closed) - Dispositivo que se encontra na posição de repouso (sem alimentação, sem excitação), no estado ligado, fechado (“on”). Padrão (de medição) - Medida material, instrumento de medição, material de referência ou sistema de medição que definem, concretizam, conservam ou reproduzem uma unidade, ou um ou mais valores de uma grandeza, para transferi-los a outros instrumentos de medição, por comparação. Padrão (de medição) internacional - Padrão reconhecido por uma decisão nacional oficial para servir, em um país, como a base para fixação do valor de todos os outros padrões da referida grandeza. Precisão (accuracy) - Grau de conformidade entre o valor numérico atribuído e uma grandeza qualquer e o valor real dessa mesma grandeza, expressa em termos do limite de erro permissível. Precisão de leitura (precision) - Grau de aproximação com que o valor numérico de uma grandeza medida pode ser expresso (e função da resolução da escala de medida). Precisão de medida (measuring accuracy) - Limite de erro permissível entre o valor medido e o valor real de uma grandeza qualquer, em condições de operação especificadas. Expressa normalmente em porcentagem da amplitude da faixa, porcentagem do máximo valor, porcentagem do valor instantâneo, ou como um valor numérico da mesma unidade de medida. Pressão de Projeto - Valor de pressão utilizado no projeto de um vaso ou outro equipamento de processo, com o propósito de determinar a mínima espessura admissível ou características físicas das partes internas, para uma dada temperatura. Pressão Estática - Para instrumentos de pressão diferencial, é o valor de pressão do processo que é aplicado igualmente em ambas as tomadas. Rastreabilidade - Propriedade do resultado de uma medição pela qual esta pode ser relacionada com os padrões de medição apropriados, geralmente internacionais ou nacionais, através de uma cadeia ininterrupta de comparações. Repetibilidade (repeatibility) - Medida de concordância entre medidas consecutivas do sinal de saída para um mesmo valor do sinal de entrada, mantidas condições idênticas de operação e considerando sempre o mesmo sentido em cada percurso da faixa do total de medição (a medida é representada como uma não linearidade, expressa como o desvio máximo entre as diversas medições, em porcentagem da amplitude da faixa correspondente). Resolução (resolution) - Menor intervalo entre dois sinais discretos adjacentes que podem ser distinguidos como valores distintos (resolução de saída e a menor variação possível do sinal de saída que um dispositivo qualquer é capaz de produzir. Resolução de entrada é a variação correspondente exigida do sinal de entrada). A resolução é usualmente expressa em porcentagem da amplitude da faixa do sinal de que se trata. Sensibilidade (sensitivity) - Relação entre a magnitude da variação do sinal de saída e a variação correspondente do sinal de entrada, medida no estado de equilíbrio. Sinal (signal) - Variável física cujos parâmetros fornecem informações a respeito de uma segunda variável (o sinal fornece a representação quantitativa da segunda variável). Sinal de controle (control signal) - Sinal fornecido pelo controlador que age sobre a variável manipulada de um sistema de controle, diretamente ou através de dispositivo (atuadores) ou controladores auxiliares. Sinal de entrada (input signal) - Sinal aplicado a um dispositivo ou sistema qualquer, capaz de fazer variar o seu estado de equilíbrio. Sinal de medida (measuring signal) - Sinal fornecido pelo elemento sensor, diretamente ou através de transdutor ou transmissor apropriado, que mede o valor de uma variável de processo. Sinal de saída (output signal) - Sinal fornecido a um dispositivo ou sistema qualquer, em resposta a um determinado sinal de entrada. “skid” - equipamentos e acessórios fornecidos montados sobre uma mesma base comum. “Span” - Diferença algébrica entre os valores superior e inferior do “range”. Exemplos: a) “range” 0 kgf/cm 2 a 15 kgf/cm 2 , “span”: 15 kgf/cm 2 ; b) “range” -20 °C a 100 °C, “span”: 120 °C; c) “range” 0 m 3 /h a 100 m 3 /h, “span”: 100 m 3 /h. Temperatura Ambiente - Temperatura do meio que envolve o instrumento ou equipamento, considerando-os instalados e dissipando calor. Unidade pacote - conjunto de equipamentos e acessórios projetados para realizar uma operação unitária definida, supridos para uma mesma fonte e objeto de um único pedido. Valor desejado (setpoint) - Variável de entrada que estabelece o valor desejado da variável controlada (o valor desejado e a variável controlada devem ser expressos nas mesmas unidades). Valor Inferior do “Range” (LRV) - Menor valor do “range” que o instrumento foi ajustado. Valor Superior do “Range” (URV) - Maior valor do “range” que o instrumento foi ajustado. Válvula de Controle - Elemento final de controle, através do qual flui o fluido de processo, e que recebe sinal de comando do sistema de supervisão e controle, para ajustar a área de passagem, de modo a modificar o valor da vazão do fluido de processo. Válvula “on-off” - válvula que pode assumir dois estados discretos (aberto ou fechado), liberando ou bloqueando o fluido de processo. Vaporização (em Válvulas de Controle) - A vaporização ocorre quando no transcorrer do processo de redução de pressão, de P 1 para P 2 , se verificar a seguinte situação: P < P v e P 2 < P v . Para uma válvula de controle operando com fluido líquido, temos: P 1 : pressão absoluta a montante da válvula; P 2 : pressão absoluta a jusante da válvula, após recuperação de pressão; P v : pressão de vapor do fluido a temperatura de operação; P : pressão após a saída da sede e no interior da válvula. Nota: ∆P (= P 1 - P 2 ) é a perda de carga permanente devida a válvula; Variável controlada (controlled variable) - Variável cujo valor se deseja manter regulado numa forma ou valor determinado. Variável de processo (process variable) - Qualquer grandeza ou condição de um processo que é passível de variação. Velocidade de resposta (speed of response) - Velocidade com que um sinal de saída de um dispositivo qualquer varia em resposta a variação do sinal de entrada correspondente. Zona morta (dead band) - Faixa em que um sinal de entrada pode variar sem provocar variação sensível de sinal de saída. Usualmente, a zona morta é expressa em porcentagem de amplitude.
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