FACULDADE DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA

VARIÁVEIS BÁSICAS DE PROCESSO:

PRESSÃO, NÍVEL, VAZÃO E TEMPERATURA

DANILO MARCHI COSTA

EDENILSON SANTANA

MAGNO COSTA

MARILEIDE CONCEIÇÃO

TUANE LISBOA

SALVADOR

2012

FACULDADE DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA

VARIÁVEIS BÁSICAS DE PROCESSO:

PRESSÃO, NÍVEL, VAZÃO E TEMPERATURA

Trabalho da disciplina de Instrumentação e Automação, do curso de Engenharia, do ano de 2012. Sob a orientação do Professor Carlos Alvarez.

SALVADOR2

2012

SUMÁRIO

1. Apresentação.......................................................................................................................... 4

2. Medição de pressão................................................................................................................ 5

3. Medição de nível...................................................................................................................13

4. Medição de vazão..................................................................................................................21

5. Medição de temperatura........................................................................................................30

6. Conclusão..............................................................................................................................36

7. Referências bibliográficas.....................................................................................................37

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1) APRESENTAÇÃO

Na área de controle de processo e instrumentação muitas variáveis estão presentes e para que se possa fazer a medição adequada mantendo-as sob controle, deve-se conhecer suas características, princípios de funcionamento e como aplicá-las. O objetivo desta pesquisa é apresentar as principais variáveis de processo encontradas na indústria - pressão, nível, vazão, temperatura- e com isso adquirir o conhecimento para saber medi-las e controlá-las.

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2) MEDIÇÃO DE PRESSÃO

2.1) Transmissor de pressão tipo capacitivo:

O transmissor de pressão tipo capacitivo tem sua funcionalidade através da variação de capacitância, onde é introduzida num capacitor, quando através de sua deslocação das placas em virtude de uma aplicada pressão. Nesse equipamento certa pressão e passada por um movimento de um componente mecânico elástico, chamado diafragma isolador, onde seu interior e composto de óleo ou silicone onde o diafragma sensor e localizado no centro da célula, certa pressão atmosférica de referência e transmitida da mesma forma pelo segundo diafragma isolador para o outro lado do diafragma sensor, o movimento máximo do diafragma sensor e na casa dos 0,004 polegadas e é proporcional ao diferencial de pressão, e sua variação de função é aplicada sobre os diafragmas isoladores. Suas características principais são os retirados sistemas de alavanca nas transferências de força, entre o processo e o sensor. Tem também outra característica bem interessante na montagem, onde a falta de linearidade entre a capacitância e a distância das armaduras devido a deformação não linear, sendo necessário uma compensação linearizada a cargo do circuito eletrônico.

2.2) Transmissor de pressão tipo silício ressonante

Principio de Funcionamento do transmissor de pressão tipo silício ressonante

O Sensor possui uma capsula de silício que é colocada estrategicamente em um diafragma, onde utiliza a diferença de pressão para vibra com maior ou menor intensidade, com a finalidade que essa frequência esteja na mesmo proporção da pressão aplicada.

Sensor de silício ressonante

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Logo abaixo o detalhamento sobre a construção do sensor;

Construção do sensor Conjunto do Sensor

Entretanto precisamos desmembrar algumas partes para compreender o funcionamento, no conjunto do sensor ele possui um imã permanente e um sensor de silício. Dois fatores que irão influenciar na ressonância do sensor são o campo magnético gerado pelo imã permanente posicionado sobre o sensor e o segundo será o campo magnético gerado por uma corrente, alem da pressão que é exercida sobre o sensor.

Funcionamento do sensor de Silício ressonante

A combinação do fator campo elétrico e campo magnético é responsável pela vibração do sensor. O posicionamento os diafragmas em locais distinto um no centro e outro na extremidade, no mesmo encrausulamento, um sofrerá compressão e outro sofrerá tração, conforme o direcionamento do sentido da aplicação da pressão. Deste modo, os sensores possuirá uma diferença de frequência entre si. Esta diferença é interpretada por um circuito eletrônico que apresentará variação da pressão. É através desta informação é possível criar gráfico referente aos pontos de operação frequência x pressão.

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Circuito eletrônico do sensor de silício ressonante Variação da frequência com a pressão

Características do transmissor de pressão tipo silício ressonante

a- O transmissor de pressão de silício ressonante possuem maior precisão e estabilidade pois a grandeza medida é a frequência, eliminado intermediações.

b- A fabricação de sensores pequenos, característica intrínseca da sílica, pela forma de encapsulamento .

c- Na ausência de ressonância, pode ser lido na frequência de 90kHz.

d- Tem a possibilidade de medição em sentido opostos e a medição de pressão diferencial, pressão estática e temperatura.

Transmissor de Pressão com Sensor de Silício Ressonante (Cortesia: Yokogawa)

2.3) Pressostato

Pressostato é um dispositivo eletromecânico que converte uma pressão previamente selecionada em um sinal elétrico que pode controlar qualquer processo ou sistema. Alem de ser um instrumento de medição de pressão é tambem utilizado como componente de proteção de equipamento ou processos industriais. Básicamente ele proteger os equipamentos contra sobrepressão ou subpressão aplicada aos mesmos durante o seu funcionamento. Em

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geral constituído por um sensor, um mecanismo de ajuste de set-point e uma chave de duas posições (aberto ou fechado). O set-point na sua maioria utiliza-se aplicações de mola com faixa de ajuste selecionada conforme pressão de trabalho e ajuste, em oposição à pressão aplicada. O micro interruptor é o mecanismo de mudança de estado mais utilizado. Podendo ser utilizado também ampola de vidro com mercúrio fechando ou abrindo o contato que pode ser do tipo normal aberto ou normal fechado. Existem Três tipos de pressostatos, Pressostato de 1 contato,Pressostato diferencial, Pressostato de 2 contatos

Pressostato de 1 contato: Tem atuaçâo sobre uma única variação de pressão, abrindo ou fechando um único circuito elétrico, por meio da ação reversível do micro-interruptor.

Pressostato diferencial: operação tem variação entre 2 pressões numa mesma linha controladas pelo mesmo instrumento

Pressostato de 2 contatos: atua independentemente sobre dois limites de uma mesma fonte de pressão, abrindo ou fechando dois circuitos elétricos

O presosstato são aplicado nas industria em caldeiras de vapor ,tem aplicação hidráulicas e navais atuação em meios gasosos e líquidos terrestres e marítimas

As maiores aplicações dos pressostatos são o controle de segurança e o sistema poupador de energia. As variações de pressão controlada podem ser a pressão de vácuo, manométrica ou diferencial.

2.4) Conversor eletro-pneumático (I/P)

Este instrumento recebe um sinal de 4 a 20 mA dc, aplicado a uma unidade magnética(bobina) criando um campo magnético proporcional à intensidade da corrente que a excitou.O campo proporciona deflexão de uma barra fletora que atua como anteparo em relação a um bico de passagem de ar para exaustão. A aproximação desta barra, conhecida (palheta) ao bico, cria uma contrapressão aumenta através de uma unidade denominada relé piloto, para um sinal pneumático proporcional à entrada. Em seguida a pressão de saída é realimentada através do fole que define o equilíbrio do sistema.

Basicamente o ajuste do zero é obtido pela variação de carga de uma mola, e ajuste de largura de faixa de (span) mudando-se a relação do momento de força.

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2.5) Selos químicos e potes de selagem

Os Selos químicos são utilizados em conjunto com instrumentos de medição de pressão com o objetivo de separar e protegê-los de um contato direto com o processo.O Selo químico é conectado ao instrumento de medição de pressão através de um capilar com armadura ou diretamente. Este transmite com precisão, através de um líquido de enchimento, as variações de pressão para o elemento sensor do instrumento de pressão.

Os selos químicos devem ser utilizados quando:

• O fluido do processo é corrosivo, podendo danificar o elemento sensor do instrumento.• O fluido do processo é altamente viscoso, podendo obstruir as conexões do instrumento.• O fluido do processo contém sólidos em suspensão, podendo acumular dentro do instrumento.• O fluido do processo pode congelar-se, cristalizar-se ou solidificar-se dentro do instrumento.• A temperatura de processo não possibilita a montagem de um instrumento diretamente.• A higiene de um processo deve ser mantida (processos alimentícios).

Os principais tipos de selos utilizados e suas características estão descritos abaixo:

Selo de ar

Consiste em uma câmara selada e um capilar onde existe um diafragma que irá se deslocar de acordo com as variações de pressão do processo. Este tipo de selo é usado para medir pressões baixas.

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Selo volumétrico

Consiste em uma câmara selada e um capilar que está ligado diretamente ao elemento. Nessa câmara existe um diafragma que irá pressionar o líquido de selo pelo capilar ao elemento. O deslocamento será proporcional à pressão exercida pelo processo sobre o diafragma. A faixa mínima recomendada para os medidores desse tipo é de 3 Kgf/cm2, sendo o comprimento do capilar de 15 m no máximo.

Selo sanitário

É o tipo de selo que é utilizado nas indústrias alimentícias. Sua conexão ao processo é feita através de um grampo para facilitar sua remoção quando é feita a higienização do processo.

Selagem Líquida

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O selo líquido é utilizado sempre que houver necessidade de que o elemento não entre em contato com o fluído a ser medido.

O liquido de enchimento é fechado dentro do sistema, porém pode haver a possibilidade de vazamento deste liquido para o processo. Por isso o líquido deve ser escolhido de forma a ser compatível com o processo.

Tabela com os principais líquidos de enchimento utilizados e suas aplicações na indústria:

Fonte: www.digitrol.com.br

O processo de selagem líquida geralmente utiliza um pote de selagem com um fluido líquido inerte em contato com o sensor, o qual não se mistura com o fluido do processo.

2.5.2) Potes de selagem

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Os Potes de Selagem (Sealing Pots), são utilizados nas medições de vapor, em instalações industriais onde o elemento secundário (Transmissor), o fluido interno tem um deslocamento apreciável. Sua função é fazer com que o deslocamento corresponda a uma variação desprezível dos níveis de condensado na linha de impulso.

Nas medições de líquidos podem ser usados os Potes de Gás, que servem para reter bolhas de ar ou vapores que se desprendem. Para os casos de medição de gases úmidos, são utilizados os potes de condensado.

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3) MEDIÇÃO DE NÍVEL

3.1 ) Medição de nível por pressão hidrostática

Para esse tipo de pressão usa-se a própria pressão exercida pelo liquido. Se medirmos uma determinada pressão “P” onde exercida por uma coluna liquida no fundo de um reservatório, o nível em função de uma determinada altura “H” do liquido será dado pela equação:

Onde,

h= Nível.

P= Pressão no fundo do tanque.

Y= Peso especifico do liquido.

Através dessa formula o equipamento estará fazendo a medida na mais absoluta precisão, onde de forma que o principio de funcionamento dos transmissores de pressão diferencial são aplicadas nas conexões de entrada do instrumento a câmaras situadas em lados opostos, estanques entre si e separadas por um elemento sensível. Estas pressões atuando sobre um elemento determinado, produzem forças nas mesmas direções e sentidos opostos, originando-se então uma força resultante. Esta força modula uma grandeza elétrica e produz na saída do transmissor um sinal padronizado de 4 a 20 mAcc proporcional ao nível.

3.1.1) Elevação e supressão de zero

Em uma faixa de 0% a l00% onde desejamos medir o nível. Quando o nível estiver em 0% da faixa, haverá uma coluna que provocará a elevação do zero do instrumento. Esta elevação é compensada através do parafuso de ajuste de elevação-supressão, que, normalmente, vem adicionado ao tipo de instrumento utilizado para esta medição. Com este ajuste, recolocamos o ponteiro em zero. Para medição em vasos pressurizados: A tomada da parte de baixo do tanque é conectada à câmara de alta pressão; a pressão atuante na câmara de alta pressão é a soma da pressão exercida sob o liquido e a da coluna do líquido. A câmara de baixa pressão é conectada somente à pressão exercida sob a superfície. Caso a tomada de impulso de baixa pressão opere com líquido, seja de selo ou de condensado, o zero do instrumento é acertado no ajuste de elevação-supressão.

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3.2) Medição de nível tipo insuflação

Principio de funcionamento

O sistema borbulhador engloba uma válvula agulha, um recipiente com liquido na qual o ar ou gás passará pelo mesmo e um indicador de pressão.

Neste processo deveremos ter um suprimento de ar ou gás inerte e uma pressão superior a resistência do liquido. Introduzimos a caneleta ao fluido, esta caneleta deverá esta firme com uma abertura chanfrada no fundo do recipiente. Ajustamos a vazão do gás da forma que a formação de bolhas em pequenas quantidades. Teremos um borbulhamento sensível no liquido que queremos medir o nível. Na tubulação pelo qual temos o fluxo de gás, instalamos o indicador de pressão que indicará um valor equivalente a pressão desvio ao peso da coluna liquida. De acordo a resistências da saída das bolhas. O medidor ira captar o nível.

Aplicação da medição de nível tipo insuflação

Com este método podemos detectar líquidos viçosos, corrosivos, bem como qualquer liquido a distância deste que o fluido seja monitorado. Entretanto o erro neste tipo de medição é o elemento receptor. O sistema borbulhador não introduz erros consideráveis se estiver devidamente montado e ajustado.

Características da medição de nível tipo insuflação

a- Este método não deverá ser aplicado em vasos sob pressão e vácuo, vista que a variação da pressão do vaso afetará na leitura, que somará com a leitura da coluna do liquido.

b- Os borbulhadores não são recomendados quando o ar ou gás possa contaminar a característica do meio inserido.

c- O ar do instrumento deverá ser inserido sem nenhum tipo de impureza, outro gás, etc.

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d- O liquido não poderá ter sólidos em suspensão, deste modo influenciará na densidade do produto.

e- O tubo deve ser instalado firmemente, não permitindo vibração ou deslocamento.

f- Deve-se ter um cuidado com possíveis ondulações da superfície sejam mínimos, equipamentos com serpentina e agitadores.

h- A extremidade do tubo deverá apresenta um chanfro triangular para formar bolhas pequenas, garantido a pressão do tubo sem comprometer a estabilidade do fluido.

3.3)Medição de nível de sólidos

Através análise técnicas deve ser definida o melhor equipamento a ser utilizado. Nessa análise deve ser observado sua aplicação quanto ao seu comportamento dinâmico, tipo de silo ou tanque, tipo do material,precisão requerida, etc. Existem diversas técnicas disponíveis para esse tipo de medição sonda capacitiva, o sistema de pesagem, o sistema radioativos, ultrassônicos. Em medição de sólidos, em forma de Pó ou grãos, em silos, alto fornos, etc. E utilizado comumente dispositivos eletromecânicos, colocando-se uma sonda sobre a carga ou conteúdo. O cabo da sonda movimenta um transdutor eletromecânico, que envia um sinal para um indicador, cuja escala é graduada para nível. Essa técnica, na maioria dos casos se torna inviável devido a grande incidência de manutenção, apesar de simples

Outros medidores, como os radioativos, capacitivos, ultrassônicos, radares e sistemas de pesagem com células de carga, podem ser utilizados com bastante eficiência e precisão, apesar de possuírem, em alguns casos, o custo elevado. Atualmente, existe uma grande disponibilidade de tecnologias que podem ser aplicadas na medição e monitoração de nível. Em algumas aplicações, cujo grau de risco é elevado, as normas específicas apontam Para um sistema de intertravamento com sensores de posição, redundância no elemento secundário etc.

3.3.1) Medição de Nível por Radiação

Esse medidores se diferencia pelo fato de serem totalmente isentos contato com os produtos que estão sendo medidos. Pois não faz utilização de dispensando sondas ou outras técnicas que mantêm contato com sólidos tornando assim possível realizar a manutenção desses medidores, em qualquer momento, sem a interferência ou mesmo a paralisação do processo.

3.3.2) Medição de Nível por Ultra som

Usa-se onda sonora, cuja frequência de oscilações é acima de 20khz. Essa frequência e gerada quando uma força externa excita as moléculas de um meio elástico, e esta excitação é transferida de molécula à molécula do meio, com uma velocidade que depende da elasticidade e inércia das mesmas. Sendo assim, quando uma força externa excita as moléculas de um meio elástico, e esta excitação é transferida de molécula à molécula do meio, com uma velocidade que depende da elasticidade e inércia das mesmas. Os materiais piezo elétricos tem como características uma produção de uma frequência quando uma tensão elétrica é aplicada. Assim, eles podem ser

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usados como geradores de ultrassom, compondo, portanto, os transmissores Inversamente, quando este recebe um sinal e frequência, resulta o aparecimento de uma tensão elétrica em seu terminal. Nesta modalidade, o material piezo-elétrico é usado como receptor do ultrassom.

3.3.3) Medição de Nível por Radar

por apresentar resultados de elevada confiabilidade. De acordo com o processamento de sua portadora, destacam-se os modelos que trabalham em regime pulsado e os que operam em onda contínua modulada em frequência (radar modelo FMCW, de frequency modulation continuous wave). Em sua aplicação como instrumento de medição de nível, empregam ondas eletromagnéticas na faixa de micro-ondas com baixa potência. Em aplicações industriais, este sensor é montado no topo do recipiente a ser monitorado e seu feixe é dirigido para baixo, perpendicular à superfície do produto. Isto faz o sinal enviado ser refletido e retornar diretamente para o sensor. Como vantagens, não precisam ter contato com o fluido a presenta alta precisão, utiliza antena externa isolada do processo e não tem necessidade de recalibração do instrumento quando se alterarem as condições do processo.

3.4) Chave de nível

São dispositivos utilizados no processo para manter o ponto fixo de nível. O ponto fixo uma vez que seja alcança se faz necessário a adoção de medidas para se manter uma boa operação do processo dentro dos padrões de segurança.

A chave de nível pode ligar uma bomba, acionar um alarme e, até mesmo desencadear um sequência de ações dentro do processo após o nível atingir o ponto fixo. As chaves de nível geralmente fonecem como saída somente um dentre dois estados que é energizado/desenergizado, para as chaves elétricas ou pressurizados / despressurizados para as chaves hidráulicas ou pneumáticas. Para executar tais tarefas as chaves possuem basicamente duas partes que são os detectores de nível e circuito de saída.

O detector que fica localizado no equipamento manda informação para o circuito de saída a presença ou ausencia do nível .

3.4.1) Chave de nível múltiplo tipo bóia magnética

Possui como principais atrativos sua grande simplicidade de operação e manuseio, baixo custo de instalação e facilidade de ajuste. Pode ser utilizado em uma vasta gama de aplicações, efetuando o controle preciso do nível de praticamente qualquer tipo de líquido. Seu funcionamento não é afetado pôr determinadas características que podem variar no processo, como pôr exemplo: temperatura, densidade, condutividade, pressão, espuma a alterações na mistura.

Características

Controle múltiplo de nível, facilidade e rapidez de ajuste, fácil instalação e manutenção, materiais em contato com o processo resistente à corrosão, sistema de controle de nível altamente confiável e versátil e de baixo custo.

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Princípio de funcionamento

Consiste no livre movimento de uma bóia magnética em tubo guia, de acordo com a variação que ocorre com o nível do líquido. No interior deste tubo guia encontram-se sensores magnéticos (reed switches) posicionados em locais predeterminados pelo cliente que são acionados pela passagem da bóia.

Aplicação

Pode ser utilizado para o controle de nível de vários tipos de líquidos como : água, fluidos combustíveis (álcool, gasolina, óleo diesel, querosene, lubrificantes), fluidos corrosivos, etc. Permite o controle de bombas, implementação de alarmes (sonoros ou visuais), controle de válvulas, etc.

3.4.2) Chave de nível bóia lateral

Desenvolvida para controlar o nível de líquidos em tanques ou reservatórios, sendo instalada sempre lateralmente. São extremamente fáceis de instalar, manusear e operar, não necessitando de alimentação elétrica para sua operação, uma vez que utiliza um simples contato seco. Seu funcionamento não é afetado por determinadas características como variações que possam ocorrer de pressão e temperatura (desde que dentro dos limites especificados), condutividade ou a presença de espuma, gases/vapores sobre o líquido.

Características

Baixo custo, fácil de instalar e ajustar, requer manutenção mínima, operação sem alimentação elétrica, versátil e utilizável em uma infinidade de aplicações.

Princípio de funcionamento

Uma bóia presa em uma de suas extremidades a uma haste transmite o movimento do líquido no interior do tanque a um magneto preso à outra extremidade desta mesma haste.

Por meio de acoplamento magnético, este movimento é transferido a outro magneto existente no interior do invólucro (sem nenhum contato físico com o magneto anterior), provocando a comutação de um contato elétrico.

Aplicação

Alarme de nível alto/baixo, controle de nível através de dispositivos como bombas ou válvulas envolvendo os mais diversos produtos como água, produtos químicos, entre outros, seja em tanques ou reservatórios são algumas aplicações típicas desta chave.

3.4.3) Chave de nível tipo bóia pêra

A chave tipo bóia pêra é um regulador de nível extremamente simples e confiável, utilizado em uma ampla gama de aplicações, como por exemplo :controle de nível alto/baixo, alarmes ou automação de dispositivos elétricos como bombas, válvulas, etc.Devido ao seu design exterior e ao material com que é fabricado (polipropileno), é indicado para os mais diversos meios : desde água potável até efluentes e esgotos.

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Principio de funcionamento

A chave de nível é suspensa por um cabo de PVC e possui no interior de seu invólucro selado um microcontato e uma pequena esfera de metal.

Conforme o nível sobe ou desce, a esfera acompanha a inclinação da bóia. A mudança do contato (comutação) acontece somente quando o ângulo de inclinação for maior que 45º.

O ajuste do ponto de atuação é feito através do contrapeso que acompanha a bóia, podendo estar localizado em qualquer posição ao longo do cabo.

3.4.4) Chave de nível tipo condutiva

A chave de nível condutiva foi desenvolvida para o controle de nível de produtos líquidos condutivos, podendo controlar até 6 níveis diferentes na versão remota e até 2 pontos na versão compacta, bem como efetuar um controle diferencial, operando bombas, válvulas, ou qualquer outro dispositivo. O instrumento consiste basicamente de um ou mais sensores (ou eletrodos), um invólucro onde estes são conectados e uma unidade eletrônica, que pode ser integral ou remota contendo a saída de relês.

Características

Aplicável no controle de nível de uma ampla gama de líquidos, controle independente (até 6 pontos) ou diferencial, Seguro (utiliza tensão e corrente alternados de baixos valores )não ocorre eletrólise e simples de instalar e ajustar.

Princípio de funcionamento

Baseia-se na condutividade do líquido, isto é, na sua habilidade em conduzir eletricidade. As hastes são energizadas com baixa tensão alternada (não há risco de eletrólise) e o comprimento de cada uma determina o nível exato onde a chave atuará. À medida que o nível do líquido sobe e atinge os sensores, fecha-se o circuito elétrico formado pelos eletrodos, líquido condutivo e referência, provocando a atuação do respectivo relê. A referência pode ser a própria parede do tanque no caso deste ser metálico.

Aplicação

A chave de nível condutiva é utilizada em diversas aplicações envolvendo líquidos condutivos como água, efluentes, produtos químicos agressivos ou não, alimentícios, entre outros.

Alarme de nível alto/baixo em tanques, reservatórios ou poços profundos ou o controle de bombas/válvulas são algumas das aplicações típicas.

3.4.5) Chave de nível capacitiva

A chave de nível capacitiva pode ser utilizada para detectar o nível de uma ampla faixa de produtos como pós, granulados, líquidos condutivos ou isolantes, corrosivos ou inflamáveis, polpas, etc., oferecendo confiabilidade, estabilidade e durabilidade a um baixo custo.

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Uma vez que não apresenta partes móveis, requer manutenção mínima. O instrumento consiste basicamente de um sensor (sonda) e uma unidade eletrônica.

Características

Aplicável no controle de nível de uma ampla gama de produtos, sem partes móveis – requer manutenção mínima, imune à formação de incrustações na sonda e sensibilidade ajustável.

Princípio de funcionamento

A operação da chave de nível tipo capacitiva baseia-se na variação da capacitância.Todos os produtos possuem uma característica denominada constante dielétrica, cujo valor é maior que aquela apresentada pelo ar (K=1).

A sonda do instrumento e a parede do tanque ou reservatório (ou ainda uma haste de referência caso o tanque não seja metálico) atuam como as placas de um capacitor. No momento em que o produto entra em contato com a sonda, ocorre uma variação da capacitância – devido à diferença de constantes dielétricas – que é captada pelo circuito eletrônico, provocando a atuação do relê.

Devido ao seu princípio de funcionamento, é indicada para o controle de nível (alto ou baixo) de vários produtos, tanto sólidos como líquidos (pós, granulados, polpas, líquidos corrosivos, inflamáveis, etc.), permitindo operar alarmes, válvulas outro tipo de controle.

Devido ao seu princípio de funcionamento, é indicada para o controle de nível (alto ou baixo) de vários produtos, tanto sólidos como líquidos (pós, granulados, polpas, líquidos corrosivos, inflamáveis, etc.), permitindo operar alarmes, válvulas outro tipo de controle.

3.5) Medição de nível capacitivo

Este medidor utiliza como principio a variação da capacitância existente entre a haste deste instrumento ( que está em contato com o material) , o material e a parede do tanque( pode ser usada também uma haste de referência). Este transmissor éutilizado na medição contínua do nível de produtos líquidos ou sólidos armazenados em tanques ou silos de diferentes formatos ou dimensões. Nesta medição, o reservatório funciona como um capacitor e o nível é medido pela capacitância medida que dependerá da altura do fluido no tanque. Dois projetos básicos são muito usados: um que usa a parede-tanque como uma placa do capacitor e outro que contém internamente ambas as placas. Em ambos os casos, funcionam através da detecção de mudança na capacitância quando cobertos pelo material armazenado.Logo, o material existente funciona como dielétrico e consequentemente, a sua variação gera uma variação da capacitância sendo possível assim determinar o nível deste reservatório.

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Príncipio de funcionamento

A capacitância é medida através de um circuito em ponte AC, excitado por um oscilador de alta frequência ( 500 kHz a 1,5 MHz). Ao variar o nível no interior do vaso, altera-se as proporções entre o líquido e o vapor. A constante dielétrica de muitos líquidos apresentam variações quase linear, com o nível possibilitando assim a utilização desta sonda para estas medições.

Transmissor de nível capacitivo

A medição de nível por capacitância também pode ser feita sem contato, através de sondas de proximidade. A sonda consiste de um disco compondo uma das placas do capacitor. A outra placa é a própria superfície do produto ou a base do tanque.

4) MEDIÇÃO DE VAZÃO20

4.1) Sistema de medição de vazão por pressão diferencial (placa, bocal e venturi).

A pressão diferencial é produzida por vários tipos de elementos primários, colocados na tubulação de forma tal que o fluido passa através deles. Sua função é aumentar a velocidade do fluido diminuindo a área da seção em um pequeno comprimento para haver uma queda de pressão. A vazão pode então, ser medida a partir desta queda.

Uma vantagem primordial dos medidores de vazão por P é que os mesmos podem ser aplicados numa grande variedade de medições, envolvendo a maioria dos gases e líquidos, inclusive fluidos com sólidos em suspensão, bem como fluídos viscosos, em uma faixa de temperatura e pressão bastante ampla. Um inconveniente deste tipo de medidor é a perda de carga que o mesmo causa ao processo. A placa de orifício é o dispositivo que provoca a maior perda de carga “irrecuperável” (de 40 a 80% do P gerado).

Placa de orifício: Dos muitos dispositivos inseridos numa tubulação para se criar uma pressão diferencial, o mais simples e mais comum empregado é o da placa de orifício.

Consiste em uma placa precisamente perfurada, e instalada perpendicularmente ao eixo de tubulação.

É essencial que as bordas do orifício estejam sempre perfeitas, porque, se ficarem imprecisas ou corroídas pelo fluido, a precisão da medição será comprometida. Costumeiramente, são fabricadas com aço inox, monel, latão, etc., dependendo do fluido.

Vantagens: Desvantagens:

Instalação fácil Alta perda de cargaEconômica Baixa RangeabilidadeConstrução simples

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Manutenção e troca simples

Tipos de orifícios:

Concêntrico Excêntrico Segmental

a) Orifício concêntrico: este tipo de placa é utilizado para líquidos, gases e vapores que não contenham sólidos em suspensão.

b) Orifício excêntrico: utilizado quando se tem fluido com sólidos em suspensão, que possam ser retirados e acumulados na fase da placa. Para tanto, o orifício está posicionado na parte inferior, dentro do tubo.

c) Orifício segmental: esta placa tem a abertura para passagem de fluido, disposta em forma de segmento de círculo. É destinada para uso em fluidos laminados e com alta porcentagem de sólidos em suspensão.

4.1.1) Bocal de vazão:

O Bocal de vazão (Flow nozzle) é, em muitos aspectos, um meio termo entre a placa de orifício e o tubo Venturi. O perfil dos bocais de vazão permite sua aplicação em serviços em que o fluido é abrasivo e corrosivo. O perfil de entrada é projetado de forma a guiar a veia até atingir a seção estrangulada do elemento de medição, seguindo uma curva elíptica (projeto ASME) ou pseudoelíptica (projeto ISA). Seu principal uso é em medição de vapor com alta velocidade, recomendado para tubulações > 50 mm.

4.1.2) Tubo Venturi:

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O tubo Venturi combina dentro de uma unidade simples uma garganta estreitada entre duas seções cônicas e está usualmente instalado entre duas flanges, em tubulações. Seu propósito é acelerar o fluido e temporariamente baixar sua pressão estática. A recuperação de pressão em um tubo Venturi é bastante eficiente, como podemos ver na Figura a seguir, sendo seu uso recomendado quando se deseja um maior restabelecimento de pressão e o fluido medido carrega sólidos em suspensão. O Venturi produz um diferencial menor que uma placa de orifício para uma mesma vazão e diâmetro igual à sua garganta.

Em relação a tubulação vertical e horizontal o instrumento de medição de vazão mais utilizado é: Medidor magnético a instalação do medidor de vazão magnético é simples, contudo certos cuidados são necessários para evitar erros na medição provocados pela presença de ar e danos causados pela indução de vácuo, outro fator são as distancias mínimas para operar o medidor de forma a garantir uma linha com vazão laminar Itens a serem considerados na instalação: não instale o medidor em um ponto superior da tubulação, bolhas de ar acumuladas no tubo de medição causarão medições incorretas. Quando for instalar o tubo em um trecho horizontal procure por uma parte levemente ascendente, se não for possível garanta a velocidade adequada para impedir que ar, gases ou vapores se acumulem na parte superior do tubo. Na alimentação ou descargas abertas instale o tubo na parte inferior do tubo de medição em tubos com mais de 5 metros de comprimento instale a válvula de ar a jusante do medidor de vazão procure sempre instalar o medidor de vazão antes das válvulas de bloqueio ou controle. Instale o medidor de vazão no lado sucção da bomba podemos resumir que a instalação correta é deixar o tubo sempre preenchido com liquido.

Distâncias: Na figura abaixo mostramos as distancias que sempre deverão ser respeitadas para que se possa garantir uma medição correta:

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Na figura abaixo temos uma visão simplificada do medidor magnético de nossa planta de energia que é o Admag e na seqüência a foto deste modelo.

Medidor magnético de vazão modelo ADMAG

4.2) Medição de vazão tipo calha Parshal

O tipo Calha Parshall se dá através de uma relação determinada entre a altura da lamina do fluido na calha, que demonstra na escala graduada no interior da mesma e sua vazão.

Esta relação é pré- estabelecida e dividi-se em três partes distintas;

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a- Seção Convergente- A sua função e desacelerar o fluido na entrada e adequar a velocidade, diminuindo prováveis turbulência e aumentando a capacidade de precisão do equipamento.

b- Seção de Estrangulamento (Garganta)- Segunda seção do equipamento, onde o liquido é submetido a uma concentração produzida pelo estreitamento das laterais ou pela elevação do canal.

c- Seção Divergente ou de Alargamento- Posicionada na parte final do equipamento, após a seção de estrangulamento, sua finalidade é normalizar o fluxo.

Aplicação do medidor de vazão tipo calha Parshall

Sistemas de abastecimento de água, irrigação, estação de tratamento de esgoto e despejos industriais, processamento de dosagem, processo químicos e industriais em geral.

Característica do medidor de vazão tipo calha Parshall

a- Possui característica que o torna superior aos medidores normais, pois não necessita de uma cascata.

b- A perda de carga é menor que vertedouro ( medidor para canal aberto como a calha Parshall) de mesma capacidade, em especial nas condições de campo.

c- O equipamento deve ser montado com o mesmo nível do jusante e de montante.

d- Devem ser instaladas a válvulas que para o bloqueio da vazão do montante e jusante, para reparo e manutenção.

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e- Deverá ser instalado o gradeamento a montante, para captar resíduos sólidos que venham prejudicar o funcionamento do aparelho.

4.3) Medição de vazão de sólidos

Através de célula de carga especial (WE) detecta o peso em cima da esteira e um tacômetro (SE)detecta a velocidade da esteira.Estes dois sinais, em frequência, vão para um instrumento que faz a computação matemática para compor uma vazão mássica. A computação matemática feita pela CPU é a seguinte:Massa peso _______ = _________________Tempo velocidade

O sinal proporcional ao peso vem da célula de carga e o sinal proporcional à velocidadevem do tacômetro. A incerteza da computação para se obter vazão mássica, iQ, depende da incerteza do peso multiplicada por um fator de sensitividade, que é a derivada parcial da vazão em relação ao peso e da incerteza da velocidade multiplicada por outro fator de sensitividade, que é a derivada parcial da vazão em relação à velocidade. Outros medidores, como os radioativos, capacitivos, ultrassônicos, radares e sistemas de pesagem com células de carga, podem ser utilizados com bastante eficiência e precisão, apesar de possuírem, em alguns casos, o custo elevado .Atualmente, existe uma grande disponibilidade de tecnologias que podem ser aplicadas na medição e monitoração de nível. Em algumas aplicações, cujo grau de risco é elevado, as normas específicas apontam para um sistema de intertravamento com sensores de posição, redundância no elemento secundário etc.

4.4) Medidor de vazão ultra-sônico

Os medidores de vazão ultrassônico possuem dois tipos diferentes conforme abaixo: tempo de propagação ou tempo de trânsito e a efeito Doppler.

Para a maioria dos medidores ultrassônicos, a energia elétrica é usada para excitar um cristal piezoelétrico em sua frequência de ressonância. Esta frequência de ressonância é transmitida na forma de onda, viajando a velocidade do som, no fluido e no material onde o cristal está tocando.

4.4.1) Tipo Diferença de Tempo

O medidor de vazão ultra-sônico a diferença de tempo ou tempo de trânsito mede a vazão, medindo o tempo gasto pela energia ultra-sônica atravessar a seção do tubo, indo a favor e contra a vazão do fluido dentro da tubulação. O tempo de propagação da onda ultra-sônica, através do fluido, é diferente, quando no sentido da vazão e quando no sentido contrario.

A diferença no tempo de trânsito das ondas, a favor e contrario a vazão, é proporcional a vazão do fluido. Há uma diferença de tempo de propagação, por que quando a onda viaja contra a vazão, a sua velocidade é levemente diminuída e quando viaja a favor da vazão, a velocidade da onda sonora é levemente aumentada.

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Neste medidor, uma onda de pressão de alta freqüência é projetada, sob um ângulo preciso, através da tubulação.

Quando a onda é transmitida através do fluido na direção da vazão, sua velocidade aumenta.

Quanto ela é transmitida contra a direção da vazão, sua velocidade diminui. Do ângulo entre a trajetória da onda e a vazão do fluido e da velocidade da onda no fluido pode se determinar a velocidade média do fluido. A vazão volumétrica pode ser inferida desta medição da velocidade da vazão.

Princípio de operação do medidor ultra-sônico

Como a onda de ultra-som não pode ser dispersa pelas partículas no fluido, estes medidores são normalmente usados para medir a vazão de líquidos limpos. As precisões podem variar de ± l a ± 5% da vazão medida, com rangeabilidades de vazão de 10:1 a 40:1. Como estes medidores são não-intrusivos, a perda de carga permanente é essencialmente zero. Os transdutores podem ser grampeados do lado de fora da tubulação. O tipo mais simples e mais econômico envia uma única onda através do fluido e tem dois transdutores montados com ângulo de 180 graus afastado do tubo. O raio faz a média do perfil da velocidade ao longo de sua trajetória e não cruza a área do tubo. Isto toma o medidor dependente do perfil da velocidade, que, por este motivo, deve ser estável. Trechos retos de tubulação são normalmente recomendados para eliminar a distorção e os redemoinhos.

As bolhas de ar no fluido, ou os redemoinhos e os distúrbios gerados por acidentes antes do medidor podem espalhar as ondas de ultra-som, causando dificuldades na medição. As variações da temperatura do processo podem alterar a velocidade do som no fluido, piorando o desempenho do medidor. Há problemas com medições de pequenas vazões, pois há muito pequena diferença entre os tempos de transmissão a favor e contra a vazão do fluido.

4.4.2) Tipo Diferença de freqüência

No medidor a diferença de freqüência, ajustam-se as freqüências de dois osciladores, uma em fAB e a outra em fBA, onde se tem:

fAB = 1 / tAB

fBA = 1 / tBA

A relação entre a diferença das freqüências e a velocidade da onda é dada por:

Δf × L/2cosθ

Efeito Doppler

O efeito Doppler foi descoberto em 1842 e é usado atualmente em sistemas de radar (ar) e sonar (água) e em estudos médicos e biológicos. A demonstração prática do efeito Doppler é escutar o apito do trem ou a buzina do carro. A qualidade tonal (freqüência) é diferente para o observador estático quando o trem está também parado ou em movimento.Na aplicação industrial, quando um raio ultra-sônico é projetado em um fluido não-homogêneo, alguma energia acústica é refletida de volta para o elemento sensor. Como o fluido está em movimento com relação ao elemento sensor e o som espalhado se move com o

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fluido, o sinal recebido difere do sinal transmitido de um certo desvio de freqüência, referido como o desvio de freqüência Doppler. Este desvio de freqüência é diretamente proporcional a vazão.

Estes medidores não são normalmente usados com fluidos limpos, porque uma quantidade mínima de partículas ou bolhas de gás deve estar no fluido. As bolhas de gás podem ser criadas no fluido para fins de medição. A precisões geralmente variam de + 2 a ± 5% da vazão medida. Não há usualmente restrições para a vazão ou para os números de Reynolds, exceto que a vazão deve ser suficientemente rápida para manter os sólidos em suspensão.

Aplicações

Como com o tempo de trânsito e outros medidores de vazão, a tubulação deve estar completamente cheia, para se ter a medição da vazão correta. O transdutor, com efeito, Doppler indica a velocidade em uma tubulação parcialmente cheia, desde que o transdutor esteja abaixo do líquido na tubulação.

Os fabricantes especificam a distancia mínima do medidor para os provocadores de distúrbio, como válvula, cotovelo, te, bombas, tipicamente 10 a 20 D antes e 5 D depois do medidor. O medidor a efeito Doppler se baseia nas bolhas ou partículas no fluido para refletir a energia ultrassônica. Os fabricantes especificam o limite mínimo de concentração e tamanho de sólidos ou bolhas nos líquidos para operação confiável e precisa. Os medidores ultra-sônicos a efeito Doppler são efetivos com líquidos misturados com sólidos (slurries). Porem, quando a mistura é altamente concentrada, as ondas ultra-sônicas não penetra suficientemente no fluido, por causa da reflexão no fluido próximo da parede da tubulação, que se move muito lentamente.Variações na densidade da mistura também introduzem erro.O medidor a efeito Doppler opera independente do material da tubulação, desde que ele seja condutor sônico. Tubulação de concreto, barro e ferro muito poroso, podem absorver a energia ultra-sônica e podem não trabalhar bem com um medidor tipo Doppler. Deve-se tomar cuidado com tubo de plástico reforçado com fibra de vidro; os resultados são excelentes com tubulação de plástico, como de PVC.

O medidor é geralmente barato para comprar, para instalar e para usar. Entretanto, a necessidade de múltiplos conjuntos de transdutores aumenta o custo da instalação. Muitas vezes, os transdutores são montados do lado de fora da tubulação.

4.5) Chave de vazão (fluxostato)

As chaves de fluxo são dispositivos que atuam na detecção da vazão em determinados pontos do range de trabalho(medição) em uma escala de 0 a 100%. A função principal das chaves de fluxo é o envio de sinal on/off para o hardware do sistema de controle utilizado nos processos industriais.

As chaves de fluxo possuem uma parte sensora e outra parte que é o circuito de saída. A primeira informa ao circuito de saída sua condição atual de vazão referente ao ponto de controle. O circuito de saída informa ao controle quanto à condição de fluxo no momento. As principais chaves de vazão utilizadas são os fluxostatos tipo palheta e o eletromagnético.

4.5.1) Fluxostato tipo palheta

Esta chave possui uma palheta que é movimenta proporcionalmente à vazão em uma tubulação. O princípio desta chave está baseado na força que um fluido em movimento pode gerar na placa tipo palheta. Conforme a vazão atinge o valor de ajuste para o chaveamento, a

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palheta se movimentará acionando assim um contato switch que se encontra na parte do circuito de saída que está separada da parte sensora e consequentemente da parte molhada do processo.

Essas chaves não são indicadas para gases e líquidos com alta viscosidade, pastosos com tendência a agregar na palheta sensora, mas são ideias para fluidos limpos com baixa viscosidade e com baixo índice de sólidos em suspensão.

Fluxostato tipo palheta

4.5.2) Fluxostato tipo eletromagnético

Seu príncipio é a lei de Faraday, onde ocorre a geração de uma tensão induzida em um condutor que se movimenta em direção de um campo magnético. Isso também acontece na medição e detecção do fluxo, visto que o fluido condutivo se movimenta em direção ao campo magnético , e este é gerado por um par de bobinas. A tensão induzida é proporcional a velocidade do fluido e ela é captada por um par de eletrodos incorporados ao sensor. Os eletrodos captam a tensão induzida e a enviam ao amplificador de sinal. Depois, essa tensão vai para um circuito eletrônico microprocessado e o transforma em sinal de vazão através de cálculos.

A parte sensora é composta por um par de bobinas pequenas e outro de eletrodos encapsulados internamente a uma pequena haste, um pequeno circuito eletrônico também faz parte da unidade sensora. A unidade de saída é composta de um circuito receptor que avalia o sinal, e conforme a chave estiver ajustada para o chaveamento(controle do fluxo), poderá ser acionado o relé de saída ou mantido na mesma condição.

As aplicações típicas deste tipo de chave englobam líquidos de alta viscosidade, sujos, com sólidos em suspensão, os quais estão mais comumente presente na indústria química, tratamento água, esgoto e efluentes além da metalúrgica.

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Aplicação de fluxostato magnético

5) MEDIÇÃO DE TEMPERATURA

5.1) Medição de temperatura com termômetros de dilatação de líquidos

O objetivo de se medir e controlar as diversas variáveis físicas em processos industriais é obter produtos de alta qualidade, com melhores condições de rendimento e segurança, a custos compatíveis com as necessidades do mercado consumidor. Nos diversos segmentos de mercado, sejam eles químico, petroquímico, siderúrgico, cerâmico, farmacêutico, vidreiro, alimentício, papel e celulose, hidrelétrico nuclear entre outros,a monitoração da variável temperatura é fundamental para a obtenção do produto final especificado. Termometria significa “Medição de Temperatura”. Eventualmente o termo Pirometria é também aplicado com o mesmo significado, porém, baseando-se na etimologia das palavras, podemos definir:

Pirometria: Medição de altas temperaturas, na faixa em que os efeitos de radiação térmica passam a se manifestar.

Criometria: Medição de baixas temperaturas, ou seja, próximas ao zero absoluto de temperatura.

Termometria: Termo mais abrangente que incluiria tanto a Pirometria quanto a Criometria.

5.1.1) Termômetros de dilatação de líquido em recipiente metálico.

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Neste termômetro, o líquido preenche todo o recipiente e sob o efeito de um aumento de. Temperatura dilata-se, deformando um elemento extensível (sensor volumétrico).

5.2) Medição de temperatura com termômetros bimetálicos

Principio de funcionamento

O termômetro de dilatação de sólidos ou termômetros bimetálicos consiste no fenômeno de dilatação linear doa metais com a temperatura. Sendo:

Característica de construção:

O termômetro bimetálico possui duas laminas de metais com o coeficiente de dilatação diferente sobreposta, assim forma uma só peça. Variando a temperatura do conjunto, apresentando um encurvamento que é proporcional a temperatura. Em ação a lamina é enrolada em um espiral ou hélice que aumenta a sensibilidade. O termômetro mais usado é o de lamina helicoidal, e consiste em tubo calorífico, bom condutor fixado no eixo que por sua vez desloca-se na escala.

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O mais usado é o invar (aço com 64% Fe e 36% Ni) com baixo coeficiente de dilatação, sendo o latão como meta de alto coeficiente de dilatação. As faixas de trabalho dos

termômetros bimetálicos vão de -50 a 800º C, sua escala é bastante linear. Possui exatidão na ordem +/- 1%.

5.3) Medição de temperatura com termorresistência

As termorresistências, ou termômetros de resistência, são sensores de alta precisão e excelente leitura. O seu funcionamento baseia-se na variação da resistência elétrica de modo proporcional à temperatura do meio em que são colocadas. Se bem que a lei de variação da resistência de acordo com a temperatura pode ser aplicada a qualquer condutor elétrico , o elemento sensor na maioria dos casos é feito de platina e níquel e encapsulados em bulbos de cerâmica ou vidro. As termorresistências, por apresentarem, excelentes características tornaram-se num dos sensores de medição de temperatura mais utilizados numa ampla faixa de utilização em processos industriais. São também um dos principais sensores padrão em laboratórios de calibração.

5.3.1) Principio de funcionamento

Os bulbos de resistência são sensores que se baseiam no princípio de variação da resistência.Em função da temperatura os matérias mais utilizados para fabricação deste tipos de sensores são platina cobre e níquel que são metais que apresenta características de:

Alta resistividade permitindo melhor sensibilidade do sensor Tem alto coeficiente de variação de resistência com a temperatura Tem rigidez durabilidade para ser transformado em fio finos

5.4) Pirômetros de radiação e fotoelétrico

É todo instrumento industrial dedicado a medição de temperatura sem o contato direto com o corpo ou material a ser aferido.

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Aplicam se quando a temperatura ultrapassa o limite de utilização dos termopares ou quando outros fatores tornam a medição remota conveniente.Os pirômetros podem ser fixos dedicados à medição de um processo, ou portáteis conforme abaixo:

Pirômetros ópticos- Operam a temperaturas acima de 500 / 600 °C, nas quais o material começa a emitir radiação no espectro visível (incandescência), até uns 5000 °CPirômetros infravermelhos que Cobrem a faixa aproximada de 0 °C até 4000 °C, captando a energia radiante no espectro infra vermelho. Eventualmente abrangem também o espectro visível e o início do espectro ultravioleta

Princípios

A lei de Stefan- Boltzman e o corpo negro

Esta lei resulta dos experimentos de Josef Stefan e das deduções de Ludwig Boltzman, e estabelece a relação entre a temperatura de um corpo e a energia térmica irradiada.Sua expressão é

W =ε. K .Texp. 4

Onde: W = energia irradiada (ou emitida) por unidade de áreaε= emissividade do corpoK = constante de Stefan-BoltzmanT = temperatura em °KA emissividade é definida como a relação entre a energia irradiada pelo corpo num determinado comprimento de onda e a energia que seria irradiada por um corpo negro neste comprimento de onda, à mesma temperatura.ε= W / Wn portanto 0≤ε≤1

Corpo Negro

É aquele que apresenta ε= 1, e é considerado padrão de emissão. Na prática alguns corpos têm comportamento muito próximo ao do corpo negro. Quando isto não ocorre, as medições de temperatura baseadas na lei de Stefan- Boltzman devem ser corrigidas em função da emissividade.A radiação térmica emitida pelos corpos é desprezível fora da faixa de 0,3 a 20 microns, dentro da qual a radiação entre 0,35 e 0,75 microns corresponde ao espectro visível. A energia total emitida, para fins de determinação da temperatura, é dada pela área delimitada pela curva.Refletância e transmitânciaAlém do efeito da emissividade, a medição da temperatura de um corpo pode sofrer a influenciada energia refletida pelo corpo, ou transmitida através dele. Se o corpo possuir alta refletância e estiver próximo ou circundado por um meio de temperatura superior à dele, o pirômetro indicará uma temperatura superior a real. O mícron é unidade usual de medida do comprimento de onda, correspondendo a 0,001mm ou a10.000 angstroms

5.4.1) Pirômetros ópticos

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São instrumentos adotados para estabelecer pontos acima de 1064,43 °C na I.P.T.S. Baseiam se na comparação da radiação visível emitida por um corpo (fonte externa), com a radiação do filamento de uma lâmpada padrão.Igualam se os brilhos variando se a corrente que alimenta o filamento e/ou inserindo se filtros calibrados no percurso da radiação da fonte externa.

Observamos o diagrama simplificado de um pirômetro óptico conforme abaixo:

1 – objetiva; 2 – filtros; 3 – filamento; 4 – filtro; 5 – ocularEncontram se modelos sofisticados nos quais o olho do operador é substituído por um detector e a lâmpada padrão é empregada na calibração automática. O sistema incorpora um ajuste de emissividade e é comandado por um microprocessador. O foco pode ser automático e a objetiva pode permitir a variação do ângulo de captação.

5.4.2)Pirômetros infravermelhos

Também chamados radiômetros, permitem a medição até de temperaturas um pouco abaixo de 0°C, usando detectores a termopar ou semicondutores especiais cobrindo o espectro infravermelho. Podem apresentar todos os recursos descritos para os pirômetros ópticos, como foco automático, ângulo variável e comando microprocessador. A existência de modelos compactos, portáteis e de custo acessível abriu uma vasta gama de aplicações na manutenção, onde são usados para detectar maus contatos em instalações elétricas e sobre aquecimento de equipamentos elétricos e mecânicos, como mancais. Um exemplo de sua sensibilidade é a facilidade com que se localiza, à distância de alguns metros, a posição de um reator no interior da calha de uma lâmpada fluorescente.

5.5) Termostato

O termostato é uma chave digital criada em 1915 que envia um sinal on-off para o sistema de controle de acordo com o ajuste de temperatura previamente definido. Compara o valor da temperatura de processo e compara com o ajuste de set-point, caso esta fora do valor predeterminado este sinal pode ser usado para acionar uma alarme, por exemplo.

Seu funcionamento baseia-se no princípio da dilatação dos corpos. Exemplo de elemento sensor são as tiras bimetálicas, constituídas por metais diferentes, rigidamente ligados e de diferentes coeficientes de expansão térmica. Assim, quando um bimetal é submetido a uma variação de temperatura, será forçado a curvar-se, pois os metais não se dilatam igualmente. Esse encurvamento pode ser usado para estabelecer ou interromper um circuito elétrico, que põe em movimento o sistema de correção.

Outro tipo de elemento sensor combina as variações de temperatura com variações de pressão para ativar mecanismos corretores. Um recipiente de metal, de volume variável, cheio de líquido ou gás, ligado a um bulbo por um tubo fino, é exemplo desse tipo de sensor. As mudanças de temperatura sofridas pelo fluido do recipiente principal são comunicadas ao bulbo pelo tubo de ligação; como o volume do bulbo é fixo, resulta da mudança de temperatura uma variação na pressão do fluido contido; essa variação transmite-se ao recipiente principal, provocando alteração de seu volume e compensando, dessa forma, o aumento ou diminuição de temperatura.

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Outro sistema utilizado é o elétrico, tendo a resistência do fio como elemento sensor.

Esquema básico de um termostato

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6) CONCLUSÃO

Com um mercado cada vez mais automatizado e a busca cada vez maior por qualidade dos produtos, a instrumentação está presente trazendo o conhecimento para que o profissional desta área possa aplicá-los afim de alcançar as metas e melhorar o seu processo. Ao final desta pesquisa percebe-se que os tópicos apresentados são apenas uma pequena parte deste vasto mundo de controle das variáveis de processo as quais estão presentes até mesmo nas residências e são indispensáveis para o sistema produtivo de muitas plantas e processos.

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7) REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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