AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL

Assista aqui esta vídeo aula de Automação Industrial: Nesta aula você compreenderá como os processos industriais estão sendo controlados e monitorados visando melhorar a produtividade das máquinas e agregar confiabilidade ao processo.

CONCURSO FAFEN PETROBRAS - AULA 2

Esta aula aborda o funcionamento do CLP: O Controlador Lógico Programável é tema da área de Eletrônica, Instrumentação e Automação. Portanto é importante para os que vão concorrer aos cargos da área técnica e operacional. Como por exemplo: Técnico de Operação, Técnico de Instrumentação e Técnico de Manutenção Elétrica. Acompanhe...

CONCURSO FAFEN PETROBRAS - AULA 1

Aula de Eletrônica: Acompanhe aqui esta aula de Eletrônica (Conhecimentos Específicos), que está no Edital Oficial do Concurso Fafen Petrobras para os Cargos de Técnico em Instrumentação, Técnico de Manutenção Elétrica e Técnico em Operação. Compre sua Apostila Completa em CD-ROM.

INJEÇÃO ELETRÔNICA DIRETA

Injeção Eletrônica Direta: Observe detalhadamente os quatro tempos do motor de combustão Ciclo Otto. O combustível pulverizado (já em forma gasosa) está representado pela cor verde. Ao misturar-se com o ar aspirado na admissão e ser comprimido, resulta na combustão. Ou seja, energia térmica transformada em energia mecânica. Comente!

TERMOSTATO

O termostato é uma chave comandada pela temperatura. Uma chave elétrica muda os estados dos seus contatos quando a temperatura atinge determinados valores críticos. Por exemplo, por economia e segurança, um condicionador de ar deve ser desligado quando a temperatura do ambiente atingir um valor alto determinado e deve ser religado quando a temperatura atingir um valor baixo determinado. Ajustes convenientes no termostato permitem que o condicionador opere entre estes dois valores críticos de temperatura. O termostato é um modo simples e barato de executar o controle liga-desliga de processos envolvendo temperatura. O termostato também pode servir de proteção de um sistema de controle de temperatura. Um controlador convencional fornece uma temperatura constante, dentro da banda proporcional. Quando, por algum problema do controlador ou do sistema, o controlador perde o controle e a temperatura tende para valores perigosos de muito baixa ou muito alta temperatura, o pressostato desliga o sistema.

VARIÁVEIS DE CONTROLE

Para controlar um processo o CLP usa informações vindas de sensores. Através das instruções gravadas em sua memória interna ela comanda os atuadores, que exercem o trabalho sobre o sistema. Conceitualmente designa-se o sensores de entradas e os atuadores de saídas, sendo que ambas podem ser representadas matematicamente por variáveis. Em automação, estas podem ser dividias em analógicas e digitais. As variáveis analógicas são aquelas que variam continuamente com o tempo. Elas são comumente encontradas em processos químicos advindas de sensores de pressão, temperatura e outras variáveis físicas. As variáveis discretas, ou digitais, são aquelas que variam discretamente com o tempo.

IHM: INTERFACE HOMEM-MÁQUINA

Interface Homem-Máquina é um equipamento que possibilita ao operador a monitoração e interação com a máquina ou processo industrial. Através de um display de texto ou tela gráfica, a IHM cumpre a função de apresentar de forma inteligível o status de sinais de sensores e atuadores, válvulas, motores, valores de variáveis de processo, alarmes e indicações de falhas. Através de um teclado ou tela sensível ao toque (touch screen) possibilita de forma interativa a realização de comandos, acionamento de atuadores, alterações de Set Points (valores ideais determinados pelo operador), mudança de manual para automático e definição de limites de funcionamento.

TECNOLOGIA - MOTOR DE PASSO PNEUMÁTICO

Engenheiros da Universidade Johns Hopkins, Estados Unidos, apresentaram um novo motor de passo que não possui partes metálicas e não precisa de eletricidade para funcionar. Ainda assim, ele é muito mais preciso do que uma mão humana.

Sem metal e sem eletricidade, o novo motor poderá ser utilizado com segurança para acionar equipamentos médicos robotizados, controlados remotamente, para retirar material para biópsias ou como auxiliar nas terapias que empregam imageamento por ressonância magnética.

Motor de passo

Os motores de passo já estão por todo lugar, em equipamentos de automação industrial e em robôs. Mas você deve ter vários deles aí mesmo na sua casa, dentro da sua impressora e do disco rígido do seu computador.

Ao contrário dos motores comuns, que giram continuamente, os motores de passo movimentam-se em pequenos passos - movimentos incrementais que podem chegar a frações de grau. Isso lhes dá uma precisão imbatível. Além da precisão de posição, eles também oferecem uma exatidão incomparável no número de rotações por minuto. É por isso que eles são utilizados nos discos rígidos.

Cirurgia robotizada

O conceito e o desempenho dos motores de passo é tudo o que precisam os médicos e engenheiros que estão desenvolvendo equipamentos de cirurgia robotizada. "Inúmeras biópsias em órgãos como a próstata atualmente são feitas às cegas porque os tumores são tipicamente invisíveis aos equipamentos de imageamento hoje utilizados," explica o Dr. Dan Stoianovici.

Mas os motores de passo tradicionais não servem para a medicina. Os metais e os ímãs utilizados em sua fabricação não se dão com máquinas sensíveis como os equipamentos de ressonância magnética. Menos ainda a eletricidade que os faz funcionar, com seus ruídos eletromagnéticos associados.

Motor de passo pneumático

Foi por isso que a equipe do Dr. Stoianovici decidiu construir um motor de passo pneumático. "Nosso novo motor compatível com a ressonância magnética e nosso robô derivado dele conseguem encontrar os tumores. Isso deverá aumentar a precisão na localização e coleta das amostras de tecido, reduzir os erros de diagnóstico e também melhorar a terapia."

O robô-cirurgião a que se refere o pesquisador foi construído utilizando-se seis motores de passo pneumáticos.

O motor é feito inteiramente de plástico, cerâmica e borracha, e é acionado por luz e ar comprimido. Batizado de PneuStep ("pneu" de pneumático e "step" de passo), o motor tem três pistões conectados por uma série de engrenagens plásticas e cerâmicas.

O fluxo de ar que movimenta o motor pneumático é controlado por computador. "Nós conseguimos movimentos precisos e suaves do motor com passos de 50 micrômetros," diz Stoianovici. Isso é muito mais preciso do que a mão do mais treinado cirurgião humano.

Fonte: Inovação Tecnológica

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.
• O fieldbus é uma rede local (LAN) para automação e instrumentação de controle de processos, com capacidade de distribuir o controle no campo. Este padrão permite comunicação entre uma variedade de equipamentos, tais como: transmissores, válvulas, controladores.
• Estes podem ser de fabricantes diferentes e ter controle distribuído (cada instrumento tem a capacidade de processar um sinal recebido e enviar informações a outros instrumentos para correção das variáveis do processo: pressão, vazão, temperatura).
• Esta tecnologia é controlada pela Fieldbus Foundation, uma organização não lucrativa que consiste em mais de 100 dos principais fornecedores e usuários de controle e instrumentação do mundo.
• O Fieldbus mantém muitas das características operacionais do sistema analógico 4-20 mA, tais como uma interface física padronizada da fiação, os dispositivos alimentados por um único par de fios e as opções de segurança intrínseca, mas oferece uma série de benefícios adicionais aos usuários.
• Com a interoperabilidade (interação entre diferentes dispositivos), um dispositivo Fieldbus pode ser substituído por um dispositivo similar com maior funcionalidade de um outro fornecedor na mesma rede do Fieldbus, mantendo as características originais. Isto permite aos usuários mesclar dispositivos de campo e sistemas de vários fornecedores.
• Dispositivos individuais Fieldbus podem também transmitir e receber a informação de multivariáveis, comunicando-se diretamente um com o outro sobre o barramento Fieldbus, permitindo que novos dispositivos sejam adicionados ao barramento sem interromper o controle.
• Com o Foundation Fieldbus, as variáveis múltiplas de cada dispositivo podem ser trazidas ao sistema de controle da planta para a análise, arquivo, análise de tendência, estudos de otimização de processo e geração de relatórios.
• Com o Fieldbus, as variáveis múltiplas de cada dispositivo podem ser trazidas ao sistema de controle da planta para a análise, arquivo, análise de tendência, estudos de otimização de processo e geração de relatórios. Estas características permitem maior desempenho e produtividade mais elevada da planta.
• As potencialidades de diagnóstico ampliadas da planta industrial, com a utilização do Fieldbus permitem a aplicação das manutenções preditiva e preventiva , evitando paradas não programadas.

TRANSMISSÃO DE SINAIS NA INSTRUMENTAÇÃO

• A transmissão de sinais com equipamentos elétricos é feita utilizando sinais elétricos de corrente ou tensão.
• A tecnologia disponível no mercado em relação a fabricação de instrumentos eletrônicos micro processados é cada vez mais avançada, por este motivo é este o tipo de transmissão largamente utilizado na maioria das indústrias.
• Assim como na transmissão pneumática, o sinal é linearmente modulado em uma faixa padronizada (ranger) representando o conjunto de valores entre o limite mínimo e máximo de uma variável de um processo qualquer.
• Como padrão para transmissão a longas distâncias são utilizados sinais em corrente contínua variando de (4 a 20 mA) e para distâncias até 15 metros aproximadamente, também são utilizados sinais em tensão contínua de 1 a 5V.
• As vantagens dos transmissores de sinal elétrico são:

1. Permite transmissão para longas distâncias sem perdas.
2. A alimentação pode ser feita pelos próprios fios que conduzem o sinal de transmissão.
3. Necessita de poucos equipamentos auxiliares.
4. Permite fácil conexão aos computadores.
5. Fácil instalação.
6. Permite de forma mais fácil realização de operações matemáticas.
7. Permite que o mesmo sinal (4~20mA) seja “lido” por mais de um instrumento, ligando em série os instrumentos.

• Porém, existe um limite quanto à soma das resistências internas destes instrumentos, que não deve ultrapassar o valor estipulado pelo fabricante do transmissor.
• As desvantagens são:

1. Necessita de técnico especializado para sua instalação e manutenção.
2. Exige utilização de instrumentos e cuidados especiais em instalações localizadas em áreas de riscos.
3. Exige cuidados especiais na escolha do encaminhamento de cabos ou fios de sinais.
4. Os cabos de sinal devem ser protegidos contra ruídos elétricos.

• Os equipamentos de transmissão que utilizam sinal digital utilizam “pacotes de informações” sobre a variável medida que são enviados para uma estação receptora, através de sinais digitais modulados e padronizados.
• Para que a comunicação entre o elemento transmissor receptor seja realizada com êxito é utilizada uma “linguagem” padrão chamado protocolo de comunicação.
• As vantagens deste transmissor são:

1. Não necessita ligação ponto a ponto por instrumento.
2. Pode utilizar um par trançado ou fibra óptica para transmissão dos dados.
3. É imune a ruídos externos.
4. Permitem configuração, diagnósticos de falha e ajuste em qualquer ponto da malha.
5. Menor custo final.

• As desvantagens são:

1. Existência de vários protocolos no mercado, o que dificulta a comunicação entre equipamentos de marcas diferentes.
2. Caso ocorra rompimento no cabo de comunicação pode-se perder a informação e/ou controle de várias malhas.

• Nos sistemas de transmissão de sinais via rádio, o sinal ou um pacote de sinais medidos são enviados à sua estação receptora via ondas de rádio em uma faixa de freqüência específica.
• A vantagem dos sistemas via rádio são:

1. Não necessita de cabos de sinal.
2. Podem-se enviar sinais de medição e controle de máquinas em movimento.

• As desvantagens são:

1. Alto custo inicial.
2. Necessidade de técnicos altamente especializados.

INSTRUMENTAÇÃO

• A Instrumentação é a ciência que aplica e desenvolve técnicas para adequação de instrumentos de medição, transmissão, indicação, registro e controle de variáveis físicas em equipamentos nos processos industriais.
• Nas indústrias siderúrgicas, petroquímicas, alimentícias entre outras, a instrumentação é responsável pelo rendimento máximo do processo, fazendo com que toda energia cedida seja transformada em trabalho na elaboração do produto desejado.
• As variáveis físicas são conhecidas como variáveis do processo: pressão, volume e temperatura influem diretamente no processo de fabricação modificando as características do produto com a sua variação.
• O Técnico em Automação ou Instrumentista como é mais conhecido no mercado, é o profissional responsável pela montagem deste sistema de controle e monitoramento das variáveis através de instrumentos.
• Os instrumentos podem estar interligados entre si para realizar uma determinada tarefa nos processos industriais. A associação destes instrumentos chama-se malha e em uma malha cada instrumento executa uma função.
• Denominamos cada instrumento de acordo com a função que este irá executar dentro da malha específica. É extremamente importante que o profissional envolvido esteja familiarizado com os termos técnicos específicos da Instrumentação.
• Os Detectores são dispositivos com os quais conseguimos detectar alterações nas variáveis do processo. Pode ser ou não parte do transmissor, pelo fato de que às vezes estas variações são detectadas e não são transmitidas para a fonte de controle, como numa inspeção por exemplo.
• Os Transmissores são instrumentos que tem a função de converter sinais do detector em outra forma capaz de ser enviada à distância para um instrumento receptor, normalmente localizado no painel de controle. Os detectores percebem a variação de forma analógica e os transmissores convertem para sinal lógico para que seja possível a parametrização do processo.
• Os Indicadores demonstram o valor da quantidade medida pelo detector ou transmissor.
• Os Conversores são responsáveis por receber uma informação na forma de um sinal, alterar esta forma e a emitir como um sinal de saída proporcional ao de entrada.
• A Unidade Aritmética realiza operações nos sinais de valores de entrada de acordo com uma determinada expressão e fornece uma saída resultante da operação.
• O Integrador indica o valor obtido pela integração de quantidades medidas sobre o tempo.
• O Controlador compara o valor medido com o desejado de acordo com os parâmetros da programação, emite sinal de correção para a variável manipulada a fim de que essa diferença seja igual a zero.
• O Elemento Final de Controle é o dispositivo que tem a função de modificar o valor de uma variável para que esta alcance o valor desejado no processo de fabricação.

Processos Industriais - Automação - Aula 08

Máquinas Térmicas: São Sistemas Termodinâmicos que trocam calor e trabalho com o meio externo. Os Motores à combustão interna,por exemplo,recebem calor de uma fonte externa(combustível+ar) e transformam parte desse calor em trabalho mecânico. Ciclos de Combustão: Quando os cientistas buscavam aperfeiçoar suas máquinas, estes estabeleceram, que teriam que fugir da imagem do princípio de funcionamento da combustão externa, ou seja, das máquinas à vapor, alvo de inúmeros acidentes envolvendo seus protótipos de veículos de passeio. Portanto, definiram que suas máquinas obedeceriam tempos de funcionamento, para combustão de uma mistura numa câmara vedada, gerando energia mecânica, originada do aproveitamento de parte da energia térmica resultante dos tempos de funcionamento. Esse ciclo foi definido por Beau de Rochas e implementado com sucesso pelo engenheiro alemão Nikolaus Otto em 1876, e posteriormente por Étienne Lenoir e Rudolf Diesel. Ciclo OTTO: 1ºtempo Admissão: A válvula se abre admitindo uma mistura de ar+combustível, pulverizando-o em forma gasosa. Nesse momento, o pistão está descendo. 2ºtempo Compressão: Ao subir, o pistão vem comprimindo a mistura contida na câmara de combustão, visando atingir o ponto máximo. Nesse instante, a mistura começa a aquecer, devido ao contato com as partes quentes do bloco do motor. 3ºtempo Combustão: No ponto máximo, ponto morto superior(PMS), essa mistura recebe uma descarga elétrica (centelha). O resultado desta reação termoquímica, é a geração de uma ação exotérmica, quando então a mistura libera calor, forçando o pistão para baixo (PMI) ponto morto inferior, com extrema força, movimentando o conjunto pistão/biela, que transmitem este movimento ao virabrequim, gerando assim, a energia mecânica. 4ºtempo Descarga: Nesse tempo, o pistão começa novamente a subir, expulsando os gases queimados, através da válvula de escape, completando dessa forma os quatro tempos de um motor à combustão. Motores de combustão interna também são popularmente chamados de motores a explosão. Esta denominação, apesar de freqüente, não é tecnicamente correta. De fato, o que ocorre no interior das câmaras de combustão não é uma explosão de gases. O que impulsiona os pistões é o aumento da pressão interna da câmara, decorrente da combustão. O que pode-se chamar de explosão é uma detonação dos gases, que deve ser evitada nos motores de combustão interna, a fim de proporcionar maior durabilidade dos mesmos e menores taxas de emissões de poluentes atmosféricos provenientes da dissociação de gás nitrogênio. Basta observar, por exemplo, os motores utilizados nas provas de "arrancada", onde o desgaste é intenso, devido à desproporção de mistura dos gases, conseguindo apenas uma média de 5 arrancadas por cada motor montado. Depois disso, vão direto para a retífica, para serem reconstruídos. Motores Diesel: Neste ciclo, os tempos funcionam de maneira semelhante ao ciclo Otto, a diferença entre eles, se dá apenas na Admissão(1ºtempo), onde este aspira somente ar, com ausência de combustível, que só será pulverizado na compressão(2ºtempo), onde o contato com o ar atmosférico comprimido e já aquecido(contato com as partes quentes do motor), resulta na combustão, devido à propriedade termodinâmica apresentada pelo óleo diesel. Essa diferença entre os combustíveis, confere ao ciclo Diesel, a propriedade de ser a máquina térmica que mais se aproxima do rendimento idealizado por Carnot. Temperatura de Trabalho: Uma importante característica dos motores, é a transformação gasosa ocorrida no interior das câmaras de combustão. Nos motores Diesel, o aumento de temperatura, resultante da combustão, situa-se entre 600°C e 800°C e a pressão resultante entre 65 a 130 Kgf/cm², respectivamente. Já no ciclo Otto, estando utilizando gasolina como combustível, a temperatura alcança uma variação entre 800° e 1000° e a pressão entre 60 e 80 Kgf/cm². Essa diferença no desempenho, mostra a superioridade alcançada nos motores Diesel, que com uma temperatura média de trabalho(menor que nos motores do Ciclo Otto),apresentam maior pressão interna nas câmaras de combustão. Consequentemente, apresentam maior rendimento funcional. Isso explica, o fato dos motores tradicionais(álcool/gasolina/gnv), terem suas temperaturas de trabalho aumentadas, nos últimos cinco anos, buscando melhorar a eficiência na queima dos combustíveis. Diferenças entre ciclo Real e Teórico: Existem vários fatores que diferenciam o funcionamento dos motores quando estes são expostos ao ciclo real, observe a seguir estas diferenças: a) Perdas por bombeamento: No ciclo teórico a aspiração e descarga são feitas à pressão constante, enquanto que no ciclo real isto não acontece. b) Perdas pela combustão não instantânea: No ciclo teórico, o calor é introduzido instantaneamente e a pressão constante, enquanto que no real isto não ocorre. c) Perdas pela dissociação do combustível: No ciclo teórico não existe dissociação do combustível, enquanto que no real ele se dissocia em elementos tais como CO2, H2, O ,CO e outros compostos, absorvendo calor(roubando energia). d) Perdas devido à abertura antecipada da válvula de descarga: Na teoria a abertura da válvula de descarga é considerada instantânea, enquanto que no real ela se abre antes do pistão atingir o PMI. e) Perdas de calor: Na teoria, as perdas de calor são nulas enquanto que no real elas são sensíveis, devido à necessidade de refrigeração dos cilindros(arrefecimento). Regimes de Funcionamento: Os Motores Diesel apresentam diferentes regimes de funcionamento: a) Diesel Lento: Trabalham a uma rotação de 400 a 800 RPM. Grandes e robustos, são empregados em navios e grandes sistemas de acionamento. b) Diesel Normal: Trabalham com rotações que variam de 800 a 2000 RPM. Geralmente empregados como estacionários, para acionamento de geradores de energia elétrica. c) Diesel Veloz: Apresentam rotações maiores que 2000 RPM. São estes motores que atualmente estão sendo utilizados nos veículos de passeio.

Processos Industriais - Automação - Aula 07

O curso de Automação propicia uma formação tecnológica generalista com conhecimentos teóricos e práticos de processos industriais, e uma cultura geral sólida para absorver novas tecnologias, atuando de forma crítica e criativa na identificação e resolução de problemas, de forma contextualizada, considerando os aspectos relevantes da nossa realidade. A Automação proporciona ao profissional conhecimentos de controle de processos, instrumentação, dispositivos eletrônicos, circuitos elétricos, acionamentos de máquinas elétricas, equipamentos eletro-hidráulicos, eletro-pneumáticos e de redes industriais dedicados à automação e instrumentação industrial. O curso de Automação tem um crescente campo de atuação nas indústrias, que cada vez mais têm buscado tecnologia de última geração, equipamentos modernos e a automatização de seus processos de produção. No campo profissional, poderá atuar na indústria siderúrgica, celulose e papel, naval e aeronáutica, metalúrgica e metalmecânica, alimentícia, mármore e granito, pisos, azulejos e cerâmica, plásticos e similares, petroquímica e em todos os segmentos do setor eletroeletrônico. As Caldeiras são máquinas térmicas de combustão externa que operam na fabricação de vapor. Este elemento denominado vapor é um fluido gasoso resultante do aquecimento da água no interior das caldeiras. A termodinâmica classifica os fluidos gasosos como detentores de maior pressão do que os fluidos líquidos. Existe no estudo dos gases uma relação diretamente proporcional ao volume, à temperatura e à pressão associando a variação destas grandezas físicas da seguinte maneira: Se a pressão do fluido gasoso (vapor) aumentar, teremos também aumentados sua temperatura e seu volume. No caso particular das caldeiras isto ocorre com o aumento da temperatura da água, ao ser transformada em vapor, causando um aumento da pressão interna pelo fato do volume do fluido gasoso ter aumentado. Este processo é identificado como propriedade termodinâmica característica de uma substância que apresenta maior ou menor probabilidade de gerar energia. A energia térmica gerada por uma caldeira deve ser direcionada ao seu uso sem que ocorram possibilidades de vazamento, pois, a pressão interna de uma caldeira é maior que a pressão atmosférica e um vazamento representa um deslocamento de fluidos na busca do equilíbrio térmico, que pode gerar um deslocamento de gases em um ambiente, resultando em um acidente de graves proporções. Na Segurança do Trabalho, as caldeiras estão ligadas à Norma Regulamentadora Nº 13, que trata também dos vasos de pressão. Para que possamos relacionar Energia Térmica ao deslocamento de uma "força", lembramos da panela de pressão, inventada pelo cientista francês Denis Papin, que resulta em uma aplicação de uma condição onde o sistema tem sua pressão interna variada pelo aumento de sua temperatura. Se uma panela de pressão tiver sua vedação comprometida irá literalmente explodir, deslocando a pressão atmosférica ao seu redor, destruindo completamente o ambiente em que estava sendo utilizada pela projeção do deslocamento da sua estrutura sólida. Agora podemos comparar as proporções de uma panela de sete litros com uma caldeira onde certamente temos a razão de 1:100 considerando as devidas proporções e necessidades de aplicação desta caldeira. Na caldeira, além do deslocamento de sua pressão interna, contaremos com o deslocamento também de sua robusta estrutura metálica e sua parte interna toda composta de tijolos refratários. Esta explosão tem características definidas na física como sendo uma entropia, desordem no sistema que resulta em perdas nas características deste mesmo sistema. Quando temos uma caldeira funcionado de forma normal afirmamos que existe aproveitamento da energia gerada internamente, que significa a definição de entalpia. As caldeiras flamotubulares são aquelas em que os fumos ou gases resultantes da queima de um combustível estejam passando por dentro de tubos que estão em contato com a água transferindo calor, aumentando assim a temperatura até a faixa de 100º, onde a mesma atinge o calor latente, que altera o estado do fluido de líquido para gasoso.Chamamos este ciclo de água - vapor. Uma alteração sofrida por este vapor no instante da sua transferência para as linhas de serviço resulta numa formação de um fluido condensado, o qual, é reaproveitado no mesmo processo. As caldeiras aquatubulares são aquelas que dispõem de uma formação de tubos contendo água que ficam em contato com uma chama onde aumenta a energia interna pela transferência de calor resultando no mesmo ciclo água - vapor - condensado. O controle e o monitoramento das caldeiras ocorre de maneira constante visando manter a segurança da operação e o rendimento térmico deste equipamento. O rendimento térmico da caldeira flamotubular é normalmente mais baixo e o espaço ocupado por ela é proporcionalmente maior, embora atualmente já existam modelos compactos desse tipo de caldeira. Apesar dessas restrições, seu emprego pode ser indicado de acordo com as necessidades particulares de cada processo industrial, sendo adequado para pequenas instalações industriais. A necessidade de caldeiras de maior rendimento, rapidez de geração de grandes quantidades de vapor com níveis de pressão mais elevados, levou ao surgimento da caldeira aquatubular. Nesse tipo de caldeira, os tubos que, nas caldeiras flamotubulares, conduziam gases aquecidos, passaram a conduzir a água, o que aumentou muito a superfície de aquecimento, aumentando bastante a capacidade de produção de vapor.

Processos Industriais - Automação - Aula 06

O curso de Automação propicia uma formação tecnológica generalista com conhecimentos teóricos e práticos de processos industriais, e uma cultura geral sólida para absorver novas tecnologias, atuando de forma crítica e criativa na identificação e resolução de problemas, de forma contextualizada, considerando os aspectos relevantes da nossa realidade. A Automação proporciona ao profissional conhecimentos de controle de processos, instrumentação, dispositivos eletrônicos, circuitos elétricos, acionamentos de máquinas elétricas, equipamentos eletro-hidráulicos, eletro-pneumáticos e de redes industriais dedicados à automação e instrumentação industrial. O curso de Automação tem um crescente campo de atuação nas indústrias, que cada vez mais têm buscado tecnologia de última geração, equipamentos modernos e a automatização de seus processos de produção. No campo profissional, poderá atuar na indústria siderúrgica, celulose e papel, naval e aeronáutica, metalúrgica e metalmecânica, alimentícia, mármore e granito, pisos, azulejos e cerâmica, plásticos e similares, petroquímica e em todos os segmentos do setor eletroeletrônico. Em todos os processos industriais o calor representa fator de influência na transformação de substâncias envolvidas na batelada. O aumento das cargas energéticas da mistura que origina o produto sofre reações físico-químicas que alteram a composição de cada substância, influindo na propagação do calor para outras substâncias da receita podendo assim alterar as características de toda a receita, gerando nesta batelada subprodutos ou mesmo resíduos da produção industrial. Portanto em alguns processos teremos que controlar a quantidade de calor gerado por reação, adicionado de maneira intencional ou mesmo retirado do processo. Como sabemos, existem processos em que a carga energética é transferida através de reação endotérmica e o produto tem sua composição alterada pela ação do calor latente. Para que os processos industriais apresentem regularidade e conformidade na formulação é necessário que parte deste calor obtido pela carga energética seja dissipado de forma natural, forçada com deslocamento de ar ou em contato com a água.A dissipação forçada a ar é aplicada com a utilização de ventiladores ou exaustores para deslocar o calor, transferindo-o para o meio externo.Esta dissipação ocorre diretamente nos trocadores de calor por onde passam as substâncias sujeitas à variação de temperatura. Nos ciclos fechados a variação da temperatura irá certamente contribuir para a variação de pressão e volume (variáveis de processo). A dissipação através de contato com a água no processo de troca de calor é utilizado nas torres de resfriamento onde uma combinação de controles de bombeamento e deslocamento promovem a redução de temperatura no processo. Na aplicação da termodinâmica, para que dois corpos troquem calor é necessário que haja variação na energia destes corpos. A troca de calor se dará sempre do corpo de maior carga energética, buscando o equilíbrio entre os corpos. Esta é na realidade a interpretação da segunda lei da termodinâmica. Ao atingir a temperatura de equilíbrio, a energia não se acaba e sim se transforma em novas propriedades energéticas. As trocas térmicas podem ser trocas secas ou úmidas, são trocas secas quando envolvem uma variação na temperatura (calor sensível),nos processos de condução e convecção por exemplo. Trocas úmidas envolvem alterações no estado molecular dos corpos e substâncias sem ocorrer variação energética no sistema (principalmente com a água), nos fenômenos de evaporação e condensação.

Noções de Instrumentação - Aula 1

INSTRUMENTAÇÃO 

• É a ciência que aplica e desenvolve técnicas para adequação de instrumentos de medição, transmissão, indicação, registro e controle de variáveis físicas em equipamentos nos processos industriais.Nas indústrias de processos tais como siderúrgica, petroquímica, alimentícia, papel, etc. 
• A instrumentação é responsável pelo rendimento máximo de um processo, fazendo com que toda energia cedida, seja transformada em trabalho na elaboração do produto desejado. As principais variáveis de um processo são: 
• PRESSÃO 
• NÍVEL 
• VAZÃO 
• TEMPERATURA 

CLASSIFICAÇÃO DE INSTRUMENTOS DE MEDIÇÃO 

• Existem vários métodos de classificação de instrumentos de medição. Os instrumentos podem estar interligados entre si para realizar uma determinada tarefa nos processos industriais. A associação desses instrumentos chama-se malha e em uma malha cada instrumento executa uma função.

Classificação por Função

• Detector: São dispositivos com os quais conseguimos detectar alterações na variável do processo. Pode ser ou não parte do transmissor. 
• Transmissor: Instrumento que tem a função de converter sinais do detector em outra forma capaz de ser enviada à distância para um instrumento receptor, normalmente localizado no painel. 
• Indicador: Instrumento que indica o valor da quantidade medida enviado pelo detector,transmissor, etc. 
• Registrador: Instrumento que registra graficamente valores instantâneos medidos ao longo do tempo, valores estes enviados pelo detector, transmissor, controlador etc. 
• Conversor: Instrumento cuja função é a de receber uma informação na forma de um sinal,alterar esta forma e a emitir como um sinal de saída proporcional ao de entrada. 
• Unidade Aritmética: Instrumento que realiza operações nos sinais de valores de entrada de acordo com uma determinada expressão e fornece uma saída resultante da operação. 
• Integrador: Instrumento que indica o valor obtido pela integração de quantidades medidas sobre o tempo. 
• Controlador: Instrumento que compara o valor medido com o desejado e, baseado na diferença entre eles, emite sinal de correção para a variável manipulada a fim de que essa diferença seja igual a zero.
• Elemento final de controle: Dispositivo cuja função é modificar o valor de uma variável que leve o processo ao valor desejado. 

Classificação por Sinal de Transmissão ou Suprimento 

• Os equipamentos podem ser agrupados conforme o tipo de sinal transmitido ou o seu suprimento. A seguir será descrito os principais tipos: 
• Tipo pneumático: é utilizado um fluido gasoso comprimido, cuja pressão é alterada conforme o valor que se deseja representar. Nesse caso a variação da pressão do fluido é linearmente manipulada numa faixa específica, padronizada internacionalmente, para representar a variação de uma grandeza desde seu limite inferior até seu limite superior. O padrão de transmissão ou recepção de instrumentos pneumáticos mais utilizado é de 0,2 a 1,0 kgf/cm² (aproximadamente 3 a 15 psi no Sistema Inglês). Os sinais de transmissão analógica normalmente começam em um valor acima do zero para termos uma segurança em caso de rompimento do meio de comunicação. O fluido gasoso mais utilizado para transmissão é o ar comprimido, sendo também o nitrogênio e em casos específicos o gás natural. 
• 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.
• Tipo elétrico: a transmissão é realizado utilizando sinais elétricos de corrente ou tensão. É o tipo de transmissão mais utilizado nas indústrias. Assim como na transmissão pneumática, o sinal é linearmente modulado em uma faixa padronizada representando o conjunto de valores entre o limite mínimo e máximo de uma variável de um processo qualquer. Como padrão para transmissão a longas distâncias são utilizados sinais em corrente contínua variando de (4 a 20 mA) e para distâncias até 15 metros aproximadamente, também utilizase sinais em tensão contínua de 1 a 5 volts.
• Tipo digital: os “pacotes de informações” sobre a variável medida são enviados para uma estação receptora, através de sinais digitais modulados e padronizados. Para que a comunicação entre o elemento transmissor receptor seja realizada com êxito é utilizada uma “linguagem” padrão chamado protocolo de comunicação. 
• Via rádio: o sinal ou um pacote de sinais medidos são enviados à sua estação receptora via ondas de rádio em uma faixa de freqüência específica.