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SENSORES Aula dia 03/03/2015 1 SENSORES • Sensor é um dispositivo que converte uma variável física de uma forma em outra mais útil para a aplicação; • Possibilita a conversão de uma variável física em elétrica; 2 SENDORES • Classificação dos sensores conforme o estímulo: CATEGORIA DE ESTÍMULO EXEMPLO DE VARIÁVEIS FÍSICAS Mecânico Posição, velocidade, aceleração, torque Elétrico Tensão, corrente, condutividade, capacitância Térmico Temperatura, calor, fluxo de calor Radiação Raio gama, raio x, luz visível, Magnético Campo magnético, fluxo, permeabilidade Químico Níveis de pH, concentração, poluentes. 3 TIPOS DE SENSORES • Sensores analógicos – Produz um sinal analógico continuo como um sinal elétrico; – O sinal elétrico varia conforme a variável medida; • Sensores discretos – Possui uma saída binária – 0 ou 1; – Sensores fotoelétricos, interruptores; • Sensores ativos ou passivos • Responde a estímulos sem a necessidade de energia externa - Termopar; • Sensores passivo requer uma fonte externa de energia para operar - Termistor; 4 • Assim chamados por apresentar resistência padronizada de 100Ω e 120 Ω, respectivamente, a 0°C; • Estes metais apresentam as seguintes características: • Alta resistividade, permitindo assim uma melhor sensibilidade do sensor; • Alto coeficiente de variação de resistência com a temperatura; • Baixo custo. PT100 e Ni120 5 SENSORES DE TEMPERATURA • Dois metais dissimilares unidos em uma junção, chamada de junta quente, geram uma força eletromotriz, de alguns milivolts, na outra extremidade submetida a uma temperatura diferente da primeira junção Termopares 6 SENSORES 7 MEDIDOR DE NÍVEL ULTRASSÔNICO • Ultrassom – A vibração de um dispositivo causa vibração nos objetos existentes nas proximidades. Esta transferência de vibração, ou movimento através de um meio, é conhecida como som; • O som se propaga em forma de onda, com frequência e velocidade características e que são constantes em um determinado meio; • A velocidade de propagação do som depende do meio em que a onda sonora está se propagando; • O ultrassom é uma conda sonora (onda mecânica) cuja frequência de oscilação é maior do aquela sensível ao ouvido humano, isto é, acima de 20 kHz, a frequência usualmente utilizada nesse instrumento é de 26,5kHz; VIDEO Funcionamento: • Utilizmam um elemento primário mecânico elástico, combinado com um transdutor elétrico, que gera um sinal elétrico padronizado, correspondente à pressão medida; • O elemento primário mecânico elástico, é conectado ao processo, e se movimenta em função da pressão do processo aplicada sobre ele; • Este movimento é enviado ao tansdutor elétrico do transmissor, através de um sistema adequado, que o converte em um sinal eletrônica padronizado de saída; 8 MEDIDOR DE PRESSÃO • As pressões P1 e P2 são aplicadas sobre dois diafragmas isoladores que transmitirão através de um líquido de enchimento (dielétrico) a pressão diferencial ao diafragma sensor; Célula de Pressão diferencial capacitiva • A alteração da distância relativa entre as placas provoca a alteração da capacitância que é conectada a circuitos eletrônicos responsáveis pela conversão em sinal analógico; MEDIDOR DE PRESSÃO CAPACITIVO 9 INSTRUMENTOS DE CAMPO INSTRUMENTAÇÃO 10 CELULA CAPACITIVA 11 MEDIDOR DE NÍVEL DO TIPO PRESSÃO DIFERENCIAL • No caso, de medição de nível utilizando-se dispositivos do tipo pressão diferencial, mede-se a pressão da coluna líquida, desenvolvida pelo líquido confinado dentro do equipamento cujo nível se deseja medir. A medição da coluna líquida (hidrostática) é feita utilizando-se transmissor de pressão diferencial, conectando-se as tomadas do instrumento diretamente ao equipamento cujo nível se deseja medir • Altura da coluna de líquido (Nível) = 𝑃𝑟𝑒𝑠𝑠ã𝑜 𝐷𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑅𝑒𝑙𝑎𝑡𝑖𝑣𝑎 𝑑𝑜 𝐿í𝑞𝑢𝑖𝑑𝑜 VIDEO A pressão diferencial é produzida por vários tipos de elementos primários colocados na tubulação de forma tal que o fluído passe através deles. MEDIDOR DE VAZÃO POR ELEMENTOS DEPRIMOGÊNIOS 12 A sua função é aumentar a velocidade do fluido diminuindo a área de seção em um pequeno comprimento para haver uma queda de pressão. MEDIDOR DE VAZÃO POR ELEMENTOS DEPRIMOGÊNIOS 13 A vazão pode ser medida a partir desta queda de pressão. O vídeo a seguir mostra melhor o princípio de medição da vazão por pressão diferencial: MEDIDOR DE VAZÃO POR ELEMENTOS DEPRIMOGÊNIOS 14 VIDEO A SEGUIR. TRANSMISSOR • São instrumentos que detectam as variações na variável medida/controlada através do respectivo elemento primário e transmitem-na a distância o elemento primário pode ou não estar integrado ao transmissor; • Tipos de sinais: – Pneumático – 3 a 15 PSI; – Elétrico – 4 a 20 mA; – Digital – utiliza protocolos de comunicação (Profibus, Fieldbus, ASi) 15 manométrico diferencial flangeado flangeado com selo remoto 16 INSTRUMENTOS DE CAMPO Fotos de Transmissores ATUADORES • Dispositivo de hardware que converte um sinal elétrico de comando do controlador em uma mudança em um parâmetro físico; • Tipos: • Elétrico – utiliza energia elétrica como força propulsora; • Hidráulico – Utiliza fluido como força propulsora; • Pneumático – utiliza ar comprimido como força propulsora; • Podem ser lineares (deslocamento linear) ou rotacionais (deslocamento angular) 17 INSTRUMENTAÇÃO • Atuador Pneumático mais válvula; 18 • Dispositivo que atua diretamente no processo para modificar o valor da variável manipulada de uma malha de controle; • Possui um atuador trabalhando em conjunto; EXEMPLOS: - Válvula de Controle de Temperatura – TCV (Controla a Vazão de Vapor para um Trocador de Calor) - Inversor de Frequência em uma Bomba - LCZ (Controle de Nível) - Inversor de Frequência em uma Bomba - FCZ (Controle de Vazão) 19 ELEMENTO FINAL DE CONTROLE Válvula de controle Mark One 20 INSTRUMENTOS DE CAMPO Elemento Final de Controle
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