Instrumentação Parte 2 [Slides]

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UNIVERSIDADE PAULISTA – UNIP
INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA
ENGENHARIA MECATRÔNICA / ELÉTRICA
Instrumentação - Profº Ademir 
Instrumentação 
& 
Controle de Processo
Parte 2
Instrumentação - Profº Ademir 
Telemetria definição: é a técnica de transportar medições obtidas em
um processo à distância, em função de um instrumento transmissor,
ou seja, é a forma de transportar medições obtidas em um processo a
distância utilizando um instrumento transmissor. Telemetria
A esse tipo de transporte de informações é dado o nome de telemetria.
Os transmissores são instrumentos que medem uma variável de processo e
transmitem o valor que essa se encontra à distância para um instrumento
receptor, indicador, registrador, controlador ou a uma combinação destes.
Um dos fatores que se destacam na utilização da telemetria é a
possibilidade de centralizar instrumentos e controles de um determinado
processo em painéis de controle ou em salas de controle.
Telemetria - Instrumentos de Medição e Controle
Características de Instrumentos de medição e controle
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Vantagens adjuntas a telemetria:
a) Os instrumentos agrupados podem ser consultados mais facilmente e
rapidamente, possibilitando ao operador uma visão conjunta de desempenho
da unidade.
b) Redução de operadores com simultâneo aumento de eficiência de
trabalho.
c) Crescimento considerável na utilidade e a eficiência de instrumentos, face
às possibilidades de pronta consulta, manutenção e inspeção, em situação
mais acessível, protegida e confortável.
Telemetria - Instrumentos de Medição e Controle
Características de Instrumentos de medição e controle
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Classificação de Instrumentos
Podemos utilizar vários métodos para classificar um instrumento de medição e
controle, dentre os quais podemos ter:
- Classificação por função;
- Classificação por tipo de sinal transmitido ou suprimento;
- Classificação por localização do instrumento.
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Classificação por Função
Os instrumentos podem estar interligados entre si para realizar uma
determinada tarefa em um processo industrial. A associação desses
instrumentos chama-se malha. Os instrumentos que compõem uma malha são
classificados por função, e na malha cada instrumento executa uma função.
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Classificação por Função
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Classificação por Função
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Classificação por Função
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Classificação por Função - Exemplo de Instrumentos
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Classificação por Tipo de Sinal Transmitido
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Classificação por Tipo de Sinal Transmitido
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Classificação por Tipo de Sinal Transmitido
Tecnologia Pneumática
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* Sala Controle das Unidades Geradoras 3 e 4 da Usina Termoelétrica Piratininga (Cortesia EMAE) 
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Classificação por Tipo de Sinal Transmitido
Pneumático – Vantagens e Desvantagens
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Vantagem:
• A grande e única vantagem em se utilizar instrumentos pneumáticos está no fato
de poder operá-los com segurança em áreas onde existe risco de explosão
(centrais de gás, por exemplo).
Desvantagens:
• Necessita de tubulação de ar comprimido (ou outro gás) para seu suprimento e
funcionamento.
• Necessita de equipamentos auxiliares tais como compressor, filtro,
desumidificador, etc ..., para fornecer aos instrumentos ar seco, e sem partículas
sólidas.
• Devido ao atraso que ocorre na transmissão do sinal, este não pode ser enviado
à longa distância, sem uso de reforçadores. Normalmente, a transmissão é
limitada a aproximadamente 100m.
• Vazamentos ao longo da linha de transmissão ou mesmo nos instrumentos são
difíceis de serem detectados.
• Não permite conexão direta aos computadores.
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Classificação por Tipo de Sinal Transmitido
Tecnologia Hidráulica
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Tipo Hidráulico - Similar ao tipo pneumático e com desvantagens equivalentes, o
tipo hidráulico utiliza-se da variação de pressão exercida em óleos hidráulicos para
transmissão de sinal. É especialmente utilizado em aplicações onde torque
elevado é necessário ou quando o processo envolve pressões elevadas.
Vantagens
a) Podem gerar grandes forças e assim acionar equipamentos de grande peso e
dimensão.
b) Resposta rápida.
Desvantagens
a) Necessita de tubulações de óleo para transmissão e suprimento.
b) Necessita de inspeção periódica do nível de óleo bem como sua troca.
c) Necessita de equipamentos auxiliares, tais como reservatório, filtros, bombas,
etc...
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Classificação por Tipo de Sinal Transmitido
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Classificação por Tipo de Sinal Transmitido
Sinais Analógicos
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Vantagens:
•Permite transmissão para longas distâncias 
sem perdas.
•A alimentação pode ser feita pelos próprios 
fios que conduzem o sinal de transmissão.
•Necessita de poucos equipamentos 
auxiliares.
•Permite fácil conexão aos computadores.
•Fácil instalação.
•Permite de forma mais fácil realização de 
operações matemáticas.
Desvantagens
•Exige utilização de instrumentos e 
cuidados especiais em instalações 
localizadas em áreas de riscos.
•Exige cuidados especiais na escolha 
do encaminhamento de cabos ou fios 
de sinais.
•Os cabos de sinal devem ser 
protegidos contra ruídos
elétricos.
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Classificação por Tipo de Sinal Transmitido
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Protocolo HART (Highway Adress Remote Transducer) 
É um sistema que combina o padrão 4 a 20mA com a comunicação digital. É
um sistema a dois fios com taxa de comunicação de 1200 bits/s (BPS) e
modulação FSK (Frequency Shift Keying). O Hart é baseado no sistema
mestre escravo, permitindo a existência de dois mestres na rede
simultaneamente.Instrumentação - Profº Ademir 
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Foundation Fieldbus
É um sistema de comunicação digital bidirecional, que interliga equipamentos
inteligentes de campo com o sistema de controle ou com equipamentos localizados
na sala de controle.
Este padrão permite comunicação entre uma variedade de equipamentos, tais
como: transmissores, válvulas, controladores, CLPs, etc. Estes podem ser de
fabricantes diferentes (Interoperabilidade) e ter controle distribuído (cada
instrumento tem a capacidade de processar um sinal recebido e enviar
informações a outros instrumentos para correção de uma variável: pressão, vazão,
temperatura, etc...).
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Tecnologia Dominante x Tempo
Fieldbus x demais
A redução do número de cabos dos controladores aos instrumentos de campo, é
a principal vantagem da tecnologia Fieldbus em relação as demais. Podemos
interligar em rede instrumentos que se baseiam nesta tecnologia utilizando
apenas um par de fios (Rede Fieldbus).
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Classificação de Instrumentos por Localização
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Exemplos de Aplicação de transmissão de sinal à distância
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Exemplos de Aplicação de transmissão de sinal à distância
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Exemplos de Aplicação de transmissão de sinal à distância
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ENGENHARIA MECATRÔNICA / ELÉTRICA
Aplicação prática da telemetria na medição de variáveis de processo de um
reservatório de armazenamento de um produto qualquer.
Todas as informações estão
concentradas no painel que só
recebe sinais pneumáticos ou
elétricos padronizados enviados
pelos transmissores. Uma das
vantagens da padronização de
sinais é que podemos utilizar
instrumentos indicadores iguais.
Apesar de terem funções
diferentes, recebem um sinal de
entrada com o mesmo valor de
sinal de transmissão. A
padronização do sinal de
transmissão também evita que o
produto manipulado no processo
chegue até o painel, em caso da
medição direta da variável.
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Relação Matemática entre sinais
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Utilizando o desenho do slide anterior, adotaremos um range de transmissão para os
instrumentos pneumáticos de 3 a 15 PSI e uma faixa de medição de nível de 0 a 4m
de altura. Podemos relacionar os ranges da seguinte forma:
Cada valor da variável medida (%) corresponde a um valor de sinal de transmissão 
(St), na mesma proporção:
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Relação Matemática entre sinais
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Ex.: Supondo que o nível no tanque seja de 75%, o LT enviará para o LI um sinal em 
PSI proporcional ao nível.