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MONTAGEM INDUSTRIAL
UNIDADE X – MONTAGEM DE INSTRUMENTAÇÃO
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As indústrias que utilizam os instrumentos de medição e controle de processo, de modo intensivo e extensivo, são:
químicas,petroquímicas,refinarias de petróleo,têxtil,borracha,fertilizantes,herbicidas,papel e celulose,alimentícia,farmacêutica,
Montagem de instrumentação
cimento,siderúrgica,mineração,vidro,nuclear,hidrelétrica,termelétrica,tratamento de água e de efluentes, e etc.
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Os instrumentos de medição estão associados e aplicados a equipamentos tais como:
caldeiras,reatores,bombas,compressores,fornos,queimadores,refrigeradores
Montagem de instrumentação
colunas de destilação (torres de destilação),aquecedores,secadores,condicionadores de ar,trocadores de calor,torres de resfriamento, etc.
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Em todos esses processos éindispensável se controlar e manter constantes as principais variáveis, tais como:
pressão,nível,vazão,temperatura,pH,umidade, etc.
Montagem de instrumentação
Os instrumentos de medição e controle permitem manter e controlar estas variáveis em condições mais adequadas e precisas do que se elas fossem controladas manualmente por um operador
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No controle automático, uma vez realizada a medição do valor da variável, um controlador faz a comparação deste com o valor desejado (set point) e transmite um sinal, proporcional à diferença medida para um elemento final de controle, que normalmente é uma válvula
Montagem de instrumentação
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Montagem de instrumentação
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As principais normas aplicáveis àmontagem de instrumentação são:
PETROBRAS N 585 c – Construção, montagem e condicionamento de instrumentação.API RP 550 – Manual on installation of instruments and control systems – Part I.
Montagem de instrumentação
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Variáveis Variáveis de entrada:
pressões, temperaturas, vazões, entre outras, dos fluxos de entrada dos processos.Também serão utilizadas como variáveis manipuladas, isto é, aquelas que iremos variar para controlar o sistema.
Variáveis de saída:por exemplo, vazões, composições químicas, dos fluxos de saída ou dentro dos processos.Serão as variáveis controladas, isto é, aquelas que queremos controlar
10.1.1. Conceitos básicos e terminologia
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Controle à Realimentação (feedback)10.1.1. Conceitos básicos e terminologia
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Controle Antecipativo (feedforward)10.1.1. Conceitos básicos e terminologia
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Estabilidade10.1.1. Conceitos básicos e terminologia
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Elemento Primário ou SensorParte de uma malha ou de um instrumento que primeiro sente o valor da variável de processo.
IndicadorDispositivo que apenas indica o valor de uma determinada variável de processo, sem interferir no processo.
TransmissorDispositivo que sente uma variável de processo por meio de um elemento primário e que produz uma saída cujo valor é geralmente proporcional ao valor da variável de processo. O elemento primário pode ser ou não parte integrante do transmissor.
10.1.2. Classificação dos instrumentos
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ControladorDispositivo que tem por finalidade manter em um valor pré-determinado uma variável de processo.
RegistradorDispositivo destinado ao armazenamento dos valores de uma determina variável de controle.
ConversorDispositivo que emite um sinal de saída padronizado modificado em relação à natureza do correspondente sinal de entrada.
10.1.2. Classificação dos instrumentos
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Válvula de ControleÉ um elemento final de controle que manipula diretamente a vazão de um ou mais fluidos do processo.
ChaveDispositivo que conecta, desconecta ou transfere um ou mais circuitos, manual ou automaticamente.Sua saída pode ser usada para atuar alarmes, lâmpadas-piloto, intertravamento ou sistema de segurança.As chaves não participam do controle continuo das variáveis de processo.
10.1.2. Classificação dos instrumentos
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Conforme sua função, os instrumentos podem estar localizados:
no campoem um painel dentro de uma sala de controle.
Os instrumentos recebem o nome correspondente à variável de processo sob controle.
10.1.2. Classificação dos instrumentos
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Assim, pode-se ter:um transmissor de nível,um indicador e controlador de temperatura,uma chave de pressão (também chamada de pressostato),entre outras combinações de funções e variáveis de processo.
10.1.2. Classificação dos instrumentos
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10.1.3. Exemplos de instrumentos em malhas de controle
Malha de controle de nível
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10.1.3. Exemplos de instrumentos em malhas de controle
•Malha de controle de nível com transmissor inteligente
•A função de controle estáretornando para o campo com a introdução dos transmissores inteligentes, que contêm um controlador microprocessadoincorporado
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10.1.4. Instrumentos mais comuns Pressão Temperatura Vazão Nível
Sensores Bourdon Bi metal Orifício Flutuador
Fole Termorresistência Volumétrico Pressão
Diafragma Termopar Turbina Radar
Capacitivo Radiação Magnético Ultra-som
Strain gage Ultra-som
Piezoelétrico Coriolis
Indicadores Locais
Manômetro Termômetro
Visores (gauges)
Rotâmetro Visor
Transmissores Pulsos
Pneumáticos 3-15 psig (0,2-1,0 kg/cm2)
Analógicos 4-20 mA 1-5 volts
Controladores digitais, Protocolos HART e Fieldbus
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10.1.4. Instrumentos mais comuns
Pressão Temperatura Vazão Nível
S
Controladores Pneumáticos locais e de painel
Eletrônicos analógicos
Eletrônicos digitais multimalhas
Registradores Pneumáticos locais e de painel
Eletrônicos analógicos
Eletrônicos digitais multimalhas
Totalizadores Computadores
Sistemas SDCD — Sistema Digital de Controle Distribuído
SCADA — Sistema de Controle Superv. e de Aquisição de Dados
CLP — Controlador Lógico Programável
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Modo de identificação:1o Grupo de letras:
Identifica a variável medida ou iniciadora1a Letra —Variável medidaLetras mais usadas:
P — pressão,T — temperatura,F — vazão,L — nível
10.1.5. Símbolos gráficos e identificação dos instrumentos
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Modo de identificação:1o. Grupo de letras:
Identifica a variável medida ou iniciadora2a Letra — ModificadoraLetras mais usadas:
D — diferencial,Q — totalização,S — segurança
10.1.5. Símbolos gráficos e identificação dos instrumentos
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Modo de identificação:2o Grupo de letras:
Identifica a função1a Letra — Função passiva ou de informaçãoLetras mais usadas:
A — alarme,E — elemento primário,G — visão direta ("gage" ou "gauge"),I — indicador,R — registrador
10.1.5. Símbolos gráficos e identificação dos instrumentos
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Modo de identificação:2o Grupo de letras:
Identifica a função2a Letra — Função ativa de saídaLetras mais usadas:
C – controlador,S – chave,T – transmissor,V – válvula ou damper,Y – relê
10.1.5. Símbolos gráficos e identificação dos instrumentos
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Modo de identificação:2o Grupo de letras:
Identifica a função3a Letra — ModificadoraLetras mais usadas:
H — alto,L — baixo
10.1.5. Símbolos gráficos e identificação dos instrumentos
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Exemplos:PIC – controlador e indicador de pressãoTIC – controlador e indicador de temperaturaLIC – controlador e indicador de nívelPT – transmissor de pressãoTT – transmissor de temperaturaLT – transmissor de nívelFQI – totalizador e indicador de vazãoLSH – chave de nível alto
10.1.5. Símbolos gráficos e identificação dos instrumentos
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Exemplos:LSLL – chave de nível muito baixoPSV – elemento final (válvula) de segurança de pressãoPSHH – chave de pressão muito altaPSLL – chave de pressão muito baixaLSHH – chave de nível muito baixoLV – elemento final (válvula) de nívelPV – elemento final (válvula) de pressãoPI – indicador de pressãoLG – visor de nível
10.1.5. Símbolos gráficos e identificação dos instrumentos
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10.1.5. Símbolos gráficos e identificação dos instrumentos
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Na montagem de instrumentação, além dos materiais usuais de elétrica e tubulação, como cabos, eletrodutos, calhas, bandejas, prensa-cabos, caixas de junção, tubos de pequeno diâmetro, válvulas, flanges, conexões, etc., são utilizados materiais específicos, como equipamentos, dispositivos e instrumentos de medição
10.2. Materiais e equipamentos de instrumentação
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Painéis.Bancos de bateriasVálvulas:
de controle,de segurança,de aliviosolenóide.
PressostatosTermostatos
10.2.1. Equipamentos e dispositivos
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AnalisadoresDetectoresTransmissores:
pneumáticos e eletrônicos.Conversores:
A/D (analógico/digital)I/P (corrente/pressão).
10.2.1. Equipamentos e dispositivos
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RelésControladores:
pneumáticoseletrônicos.
Indicadores/registradores:pneumáticoseletrônicos.
10.2.1. Equipamentos e dispositivos
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De temperatura:termômetros (de vidro, de bulbo e bimetálicos),pirômetros,termopares,termômetros de resistência (PT100)termistores.
10.2.2. Instrumentos de medição
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De pressão:manômetros, dos tipos:
de diafragma,tubo espiral,tubo helicoidaltubo de Bourdon,células de pressão tipo strain gage..
10.2.2. Instrumentos de medição
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De vazão:tubos de Pitottubos de venturi,placa de orifício,turbina de medição,rotâmetro,
10.2.2. Instrumentos de medição
eletromagnéticos,efeito Coriolis,ultra-sônicos,de vórtices.
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De nível:bóia,pressão diferencial,borbulhamento,capacitivo
10.2.2. Instrumentos de medição
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Os instrumentos e painéis, depois da inspeção de recebimento, serão armazenados em locais apropriados, de acordo com a sua natureza.De preferência, permanecerão em suas caixas de embalagens.Diversos instrumentos e equipamentos de controle exigem armazenagem em locais com temperatura e umidade controladas.
10.3. Recebimento e armazenagem de instrumentação
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Os instrumentos deverão ser recebidos acompanhados de:
certificado de inspeçãoteste do fabricantemanual de instalação, operação e manutenção.
Os resultados da inspeção de recebimento deverão ser devidamente registrados.
10.3. Recebimento e armazenagem de instrumentação
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Durante a armazenagem, eles deverão ser preservados, de acordo com as instruções e a periodicidade estabelecidas no manual do fabricante
10.3. Recebimento e armazenagem de instrumentação
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A montagem dos sistemas de instrumentação compreende atividades de:
pré-fabricaçãomontagem mecânica,montagem de tubulação,montagem elétricamontagem de instrumentos
10.4. Montagem de instrumentação
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Consiste na instalação de painéis e outros equipamentos sobre suas bases e suportes.Os suportes de equipamentos, instrumentos, tubulações e linhas elétricas, podem ser:
fabricados no campoadquiridos comercialmente
10.4.1. Montagem mecânica
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10.4.1. Montagem mecânica
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10.4.1. Montagem mecânica
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10.4.1. Montagem mecânica
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Consiste na fabricação e montagem das tubulações dos sistemas hidráulicos e pneumáticos de impulso, alimentação e sinal.Serviços nas tubulações de instrumentação:
Corte e dobramento de tubos, em geral de cobre ou latão, de pequeno diâmetro.Fabricação de manifolds, para a ligação dos instrumentos às tubulações e equipamentos.Instalação de potes nas tomadas de impulso.Montagem de tubos e acessórios.Teste hidrostático ou pneumático das linhas.
10.4.2. Montagem de tubulações
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Consiste na montagem de equipamentos elétricos e linhas de alimentação e de sinal elétrico e eletrônico.A montagem elétrica de instrumentação inclui os seguintes serviços:
Montagem e teste dos painéis, computadores e outros equipamentos do sistema de alimentação elétrica da sala de controle.
Essa montagem só poderá ser iniciada após a conclusão dos trabalhos de construção civil da sala, inclusive seu piso.Além disso o sistema de ar condicionado deverá estar em funcionamento, para proteção dos equipamentos que necessitem de ambiente com temperatura e umidade controladas.
10.4.3. Montagem elétrica
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Montagem e teste de painéis locais, que sódeverá ser iniciada após a conclusão da montagem mecânica na área em que serão instalados.Montagem de eletrodutos, dutos, bandejas e caixas de junção.
As extremidades dos eletrodutos só deverão ser seladas ou tamponadas após a execução do teste de malha.
Lançamento, ligação e identificação de cabos.
10.4.3. Montagem elétrica
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Teste de isolamento e continuidade dos cabos.Instalação de equipamentos e dispositivos elétricos, como baterias de acumuladores, retificadores, chaves, etc.Teste dos circuitos e de linhas elétricas.Aterramento.
10.4.3. Montagem elétrica
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A instalação dos instrumentos só poderáser iniciada após a montagem de todas as estruturas, tubulações e equipamentosDeve ser precedida da verificação de:
possíveis interferências,compatibilidade com os espaços que lhe são destinadosos pontos de tomada ou localização dos sensores estarem de acordo com o projeto.
10.4.4. Montagem de instrumentos
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A montagem de instrumentação inclui os seguintes serviços:
Instalação de suportesMontagem de instrumentos sobre seus suportes e painéis.Calibração, aferição e teste de instrumentos.
10.4.4. Montagem de instrumentos
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O termo Comissionamento é relativamente moderno sendo hoje muito empregado no meio industrial.Comissionar uma indústria significa gerir, coordenar e controlar praticamente todas as atividades necessárias à sua implantação.Todavia, percebe-se que o termo comissionar émais empregado no final do empreendimento,
na última quarta parte das atividades,haja vista envolver o fechamento de obra,envolvendo testes de aceitação de equipamentos, verificações de sistemas Elétricos, Mecânicos e de Instrumentação.
10.5. Comissionamento de instrumentação
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O Comissionamento é responsável pelo fornecimento final de:
toda a parte documental,manuais de testes,manuais de partida,manuais de operaçãomanuais de manutenção
10.5. Comissionamento de instrumentação
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Comissionamento e Condicionamento são assuntos distintos.É praxe em muitos empreendimentos adotar-se um sistema para acompanhamento e evolução das várias etapas pelas quais passa uma obra de construção ou montagem industrial.Basicamente, um Plano de CondicionamentoPlano de Condicionamentotem por objetivo estabelecer uma sistemática para criar um banco de dados para cadastrar Sistemas, Sub Sistemas, Equipamentos, Instrumentos, e etc.
10.5.2. Comissionamento X Condicionamento
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Procedimentos de Calibração de Instrumentos (Procedimentos Aprovados) Folhas de Dados de Instrumentos Listas de InstrumentosPlantas de Locação de InstrumentosFluxogramas de Processo Fluxogramas de Engenharia Diagramas de Malha
10.5.4. As documentações de projeto
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10.6. Mão-de-obra de equipes de instrumentação
Equipe de trabalho de instrumentação
Categoria Qt. Encarregado de instrumentação 1 Instrumentista 3 Tubista 1 Eletricista montador 1 Soldador 1 Maçariqueiro 1 Ajudante 5
Total: 13
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10.7. Índices de montagem
Índice para montagem de instrumentação
Montagem de instrumentos pneumáticos 20 Hh/ unidade Montagem de instrumentos elétricos / eletrônicos 8 Hh/ unidade Painel de instrumentos até 100 Hh/ unidadeTubo de cobre, diâmetro médio 1/4" 0,5 Hh/ m Tubo de inox 1,2 Hh/ m Tubo aço galvanizado, diâmetro médio 1" 3,5 Hh/ m