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1 Prof. : Luís Gonzaga M. M. Oliveira INSTRUMENTAÇÃO E AUTOMAÇÃO CURSO: ENGENHARIA DE PROJETOS INDUSTRIAIS Disciplina: (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira • Luís Gonzaga M. M. Oliveira – Técnico em Eletrônica – CEFET-MG – Engenheiro Eletricista – PUC-MG – Especialista em Automação - UFMG e JICA – Técnico e Engenheiro em Instrumentação nas áreas de siderurgia e celulose – Coordenação de Engenharia e Projetos na área de celulose – luis.gonzaga.mmo@uol.com.br 2 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira •História do controle e automação •Projetos básicos de instrumentação •Projetos detalhados de instrumentação •Medição de pressão •Medição de nível •Medição de vazão •Medição de temperatura •Elementos finais de controle •Documentação do projeto Engenharia de Projetos Industriais - Instrumentação 3 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Engenharia de Projetos Industriais - Instrumentação •Avaliações •Projeto sobre o fluxograma do processo fictício: 30 pontos. •2 Avaliações múltipla escolha ao final de cada aula: 10 e 20 pontos. 4 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Engenharia de Projetos Industriais Automação •Introdução à Automação •TA e TI •Supervisório •PLC •SDCD •PIMS •MÊS •Avaliações •Projeto sobre programação de PLC: 30 pontos. •Avaliação múltipla escolha ao final da aula: 10 pontos. 5 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Engenharia de Projetos Industriais Instrumentação e Automação •Bibliografia •https://sites.google.com/site/instrumentacaoeautomacao/home •BEGA, Egídio A. (org.). Instrumentação Industrial. 3ª ed. São Paulo: Interciência, 2.011. •LIPTÁK, Béla (org.) Process Measurement and Analysis - vol. I. 4th ed. New York: CRC Press, 2.006. •LIPTÁK, Béla (org.) Process Measurement and Optimization - vol. II. 4th ed. New York: CRC Press, 2.006. •SENAI. Instrumentação Básica I. Espírito Santo, 1.999. •SENAI. Instrumentação Básica II. Espírito Santo, 1.999. 6 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira https://sites.google.com/site/instrumentacaoeautomacao/home http://docente.ifrn.edu.br/gustavosouza/2012.2/3-qui-int-1v/Instrumentacao Basica II - Vazao- Temperatura e Analitica - SENAI.pdf/view Evolução do Controle, Instrumentação e Automação Luís Gonzaga M. M. Oliveira 7 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Tópicos • Processos contínuos e sequenciais • Aplicações de automação em processos contínuos • Aplicações de automação em processos sequenciais 8 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira 9 Manter um carro na estrada monitora-se a trajetória/ velocidade/ tráfego atua-se sobre volante/ acelerador/ freio controla-se a trajetória segurança: guard-rails/ muretas Tomar uma ducha quente x Figura imprópria para este horário monitora-se temperatura/ vazão da água atua-se sobre as torneiras controla-se a temperatura (e vazão, se der) segurança: box maior que o jato da ducha Controle de orçamento monitora-se o saldo bancário atua-se sobre desembolsos controla-se o orçamento segurança: poupança? (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Processos • Processamento de uma matéria-prima com uso de energia para gerar um produto especificado • Um sistema a ser controlado 10 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Definições de Controle de Processos Cachaça Limão Açúcar R,S,T Gelo Controle contínuo SDCD PLC Controle sequencial Caipirinha CCM Motores 11 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Processos Contínuos • Aquele que, por um longo período, recebe uma entrada constante e do qual é requerido produzir uma saída contínua constante • O objetivo do controle é manter o produto dentro das especificações, apesar dos distúrbios 12 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Processos Contínuos 13 Tau (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira C:/Users/Luis/Documents/Instrumentação/Simuladores/Processo quimTau/Tau.exe Processos contínuos 14 Controlador (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Processos contínuos - Histórico • Primeiros controles com a inteligência humana 15 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Processos contínuos - Histórico • A inteligência passou a ser mecânica – 1787 16 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira C:/Users/Luis/Documents/Instrumentação/POS_GRADUAÇÃO/1 Introdução/Cópia de govern[1].mpeg 17 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Processos contínuos - Histórico • Com a tecnologia de transmissão de sinais à distância, a inteligência passou gradualmente a ser centralizada em painéis remotos • Primeiros controladores remotos ainda eram mecânicos 18 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira 19 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira 20 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Processos contínuos - Histórico • Surgimento dos primeiros controladores eletrônicos (analógicos) 21 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Processos contínuos - Histórico 22 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Processos contínuos - Histórico 23 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Processos contínuos - Histórico • Surgimento dos controladores digitais microprocessados ( SDCD e CLP) • Uma única CPU controlando diversas variáveis • Inteligência centralizada 24 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Processos contínuos - Histórico 25 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Processos contínuos - Histórico 26 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Processos contínuos - Internet 27 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Processos contínuos - Histórico 28 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Processos contínuos - Histórico • Facilidades de transferência de informação a outros níveis gerenciais dentro da empresa 29 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira 30 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira 31 DEENP - (Marcos) ENGS ÁREA 240 HF-Bus B 02 04 32 28 29 30 31 ÁREA 220 HF-Bus A ÁREA 230 01/02/03 04/05 ÁREA 210 RB1/Eva2 06 07 08 17 18 20 121 V Net 06/07/08 09/11 TG2 AC450 MB300 AF100 TCP - IP ABB AC80 131/132 UTILITES / BOILERS CHEMICAL PLANT DRYING MACHINES DIGESTER / BLEACHING ENGS 25 20 ÁREA 117 39 40 41 42 43 44 45 50 49 48 47 46 51 113/142/142A/B/143/144/145/162 V-NET EPRT Hcopy 125 / 127/227/161 35 38 37 36 23 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 21 Massa L1/L2 222 / 231/122 10/22 64 63 62 61 50 15 212/215/216/ 117/118/ 113/115/116/ TCP/IP 63 64 61 62 59 60 54 55 58 05 02 03 07 08 09 EPRT 163/263 23 54 55 241/151/145/152/154/155/157/254/257 12 09 01 03 56 57 58 59 64 28 29 Hcopy 217/218/221 30 31 PIMS 56 PIMS 341/357 PIMS RMS RMS RMS RMS RMS RMS RMS (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Processos contínuos - Internet 32 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Processos contínuos - Fieldbus • Link de comunicação digital bidirecional entre os dispositivos no nível de campo e de controle para substituir o padrão 4-20 mA • Tecnologia aberta e inter-operável que permite a migração das funções de controle para os dispositivos de campo 33 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Processos contínuos - Fieldbus 34 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Processos contínuos - Fieldbus 35 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Processos contínuos - Fieldbus 36 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Processos sequenciais 37 C:/Users/Luis/Documents/Instrumentação/POS_GRADUAÇÃO/1 Introdução/MOV04107.AVI C:/Users/Luis/Documents/Instrumentação/POS_GRADUAÇÃO/1 Introdução/MOV04108.AVIProcessos sequenciais 38 • Quadros de relés (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Processos sequenciais 39 • Quadros de relés (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Processos sequenciais CLP ( PLC ) 40 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Processos sequenciais CLP ( PLC ) 41 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Processos sequenciais CLP ( PLC ) 42 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Processos sequenciais CLP ( PLC ) 43 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Processos sequenciais • Robôs 44 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira C:/Users/Luis/Documents/Instrumentação/POS_GRADUAÇÃO/1 Introdução/Industrial Robotics.flv Processos sequenciais • Robôs 45 Braços mecânicos que executam tarefas pré-programadas numa ordem definida e repetitiva. Muito “obedientes” e não adoecem, garantindo a qualidade do serviço executado. (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira 46 Perguntas ? (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Automation.flv Automation.flv (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira 47 OBRIGADO! Projetos de Instrumentação 48 PROJETO BÁSICO SEQUÊNCIA DE PROJETO E INSTALAÇÃO DE INSTRUMENTAÇÃO PROJETO DETALHA- DO INSTALAÇÃO e MONTAGEM COMISSIO- NAMENTO START-UP (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Liís Gonzaga M. M. Oliveira Projeto Básico 49 Projeto Básico • Conhecer como funciona o processo da planta industrial • Necessidades de instrumentação e automação para seu controle • Instalações, produto manipulado, meio-ambiente, segurança, classificação de áreas • Um bom projeto deve ter como premissa a colocação da planta em funcionamento no menor tempo possível, com a melhor instrumentação envolvida e com o menor custo possível 50 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Projeto Básico • Os documentos mais importantes a serem desenvolvidos nesta fase são: – Critérios de Projeto (“Concept Project”) – Fluxograma de Processo (“Process Flow Diagram - PFD”) – Fluxograma de Engenharia (“Piping and Instrumentation – P&I”) – Folha de dados do Processo “Process Data Sheet” – Lista de Instrumentos – Planta de Classificação da Área 51 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Critérios de Projeto • Condensação de todos os detalhes sobre o processo e o trabalho a ser realizado • Deve constar objetivo, a descrição de processo, necessidades de controle para o processo, requisitos de equipamentos, detalhes de construção, matéria-prima e produto final, capacidades do sistema, requisitos de segurança e futuras expansões • Exemplo: N-1882 da Petrobrás 52 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Critérios de Projeto • Seleção de instrumentos; • Requisitos de instalação de instrumentos • Seleção de painéis e salas de controle; • Alimentação elétrica e pneumática; • Simbologia, unidades e escalas: • Sistemas de intertravamento; • Seleção de válvulas 53 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Fluxograma de Processo • PFD – Process Flow Diagram ou Balanço de Material • Engenheiro de Processo ou Químico • Linhas de fluxo e suas características físicas, não mostrando a instrumentação envolvida • Principais equipamentos de processo • Informações de processo que indicam as condições de operação de cada equipamento ou linha (vazão, pressão, temperatura, viscosidade, etc.), balanço de material • Representação gráfica do processo e uma tabela constando os dados do processo 54 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Fluxograma de Processo 55 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Fluxograma de Engenharia • P&I – Piping and Instrumentation • Engenheiro de Instrumentação • Inclui detalhes do processo e dos equipamentos • Os equipamentos, tubulações, motores, válvulas, instrumentação para controle e seus tags são incluídos em um ou mais desenhos (P&I) 56 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Fluxograma de Engenharia 57 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Fluxograma de Engenharia 58 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Fluxograma de Engenharia • Instrumentos In-line e On-line devem estar claramente indicados através de correta simbologia • Requisitos de by-pass ou válvulas de bloqueio, filtros ou válvula de dreno devem estar no P&I • Conexões de instrumentos em vasos devem claramente indicar se serão montados no topo ou na lateral • Um instrumento que necessite de um ponto de amostra dedicado no topo ou no lado de um vaso deve ser mostrado como um ponto independente no P&I, e caso mais de um instrumento divida este ponto, eles devem estar sendo mostrado na mesma tomada 59 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira PLANTA • Grupo de equipamentos que funciona conjuntamente, cuja finalidade é desenvolver uma dada operação. 60 Definições Básicas MALHA • Conjunto de instrumentos, interligados entre si que tem com objetivo transmitir, indicar, registrar e/ou controlar uma grandeza (Variável de Processo) PROCESSO • Processamento de uma matéria-prima com uso de energia para gerar um produto especificado;um sistema a ser controlado. (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira 61 Definições Básicas Processo Malha (loop) (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Características dos Instrumentos de Medição • Faixa de Medição (range), Campo de Medida • Largura de Faixa (Span), Alcance • Histeresis • Exatidão 62 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Faixa de Medição (Range) • É o conjunto de valores compreendidos dentro dos limites superior e inferior da capacidade de medição ou de transmissão do instrumento. 63 3 4 ºC 3 5 ºC 3 6 ºC 3 7 ºC 3 8 ºC 3 9 ºC 4 0 ºC 4 1 ºC 4 2 ºC 4 3 ºC 4 4 ºC 4 5 ºC • Diz-se então que o RANGE do termômetro acima é de 34 à 45ºC, ou seja, o termômetro pode medir valores entre 34 e 45ºC. (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Largura de Faixa (Span) • É o variação máxima de valores que pode ser medida por um instrumento. • É obtida através da diferença entre os valores superior e inferior da faixa de medição (RANGE) do instrumento. 64 3 4 ºC 3 5 ºC 3 6 ºC 3 7 ºC 3 8 ºC 3 9 ºC 4 0 ºC 4 1 ºC 4 2 ºC 4 3 ºC 4 4 ºC 4 5 ºC • Diz-se então que o SPAN do termômetro acima é de 11ºC, ou seja, o termômetro pode ter uma variação máxima de temperatura de 11ºC. (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Histerese • Maior diferença entre a indicação na subida e na descida da variável medida em um instrumento • É dado em tantos por cento do Span e fornecido pelo fabricante. 65 100 100 (%) Saída (%) Entrada 0 Sentido Ascendente Sentido Descendente (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Classificação de Instrumentos de Medição • Por Função • Por Sinal de Transmissão ou Suprimento 66 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Classificação por Função • Detector • Transmissor • Indicador • Registrador • Conversor • Unidade Aritmética • Integrador • Controlador • Válvula 67 Detector Transmissor Válvula Atuador Indicador Integrador Controlador Conversor (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Classificação por Sinal de Transmissão ou Suprimento • Tipo Pneumático * Utiliza Ar Comprimido ( Nitrogênio, Gás Natural) * 0,2 a 1,0 kgf/cm² (Sistema Internacional) ou 3 a 15 psi (Sistema Inglês) * Vantagem - Pode ser usado em ambientes explosivos. * Desvantagens - Necessário tubulação e equipamentos auxiliares; Distâncias pequenas (100m); Difícil detecção de vazamentos; Não pode ser conectado diretamente ao computador; Resposta Lenta. 68 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Classificação por Sinal de Transmissão ou Suprimento • Tipo Hidráulico * Utiliza Óleo Hidráulico * Vantagem - Gera grandes forças, resposta rápida. * Desvantagens - Necessário tubulação, equipamentos auxiliarese inspeção periódicas; Não pode ser conectado diretamente ao computador. 69 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Classificação por Sinal de Transmissão ou Suprimento • Tipo Elétrico * Utiliza sinais elétricos de corrente ou tensão. * 4 a 20mA (Grandes distâncias) ou 1 a 5V (Até 15m). * Vantagem - Longas distâncias; Alimentação e Transmissão de sinal pelo mesmo par de fios; Sem necessidade de equipamentos auxiliares; Fácil conexão ao computador; Fácil instalação; Facilita a execução de operações matemáticas. * Desvantagens - Necessário técnico especializado, Cuidados especiais em áreas de risco; Cuidados especiais no encaminhamento de cabos e fios de sinal; Cabos de sinal devem ser protegidos contra ruídos. 70 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Classificação por Sinal de Transmissão ou Suprimento • Tipo Digital * Utiliza “pacotes de informações”. * Vantagem - Não necessita ligação ponto a ponto por instrumento; Par Trançado ou Fibra Óptica; Imune a Ruídos; Permite configuração, diagnóstico e calibração em qualquer ponto da malha; Menor custo final. * Desvantagens - Vários protocolos; Perda de informações e/ou controle de malhas com rompimento no cabo. 71 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Classificação por Sinal de Transmissão ou Suprimento • Via Rádio * Utiliza ondas de rádio. * Faixa de freqüência especifica. * Vantagem - Sem cabos de transmissão de sinal; Utilizado para máquinas móveis. * Desvantagens - Alto custo inicial; Necessita de técnicos altamente especializados. • Via Modem * Utiliza sinais em freqüência, fase ou amplitude. * Vantagem - Baixo custo de instalação; Longas distâncias. * Desvantagens -Necessita de técnicos especializados; Baixa velocidade; Sujeito a interferências externas. 72 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Simbologia Conforme ABNT (NBR-8190) • Tipos de Conexões 73 • Conexão do processo, ligação ou suprimento ao instrumento • Sinal pneumático ou sinal indefinido para diagramas de processo • Sinal elétrico • Tubo capilar (sistema cheio) • Sinal hidráulico • Sinal eletromagnético ou sônico (sem fios) (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira • Código de Identificação de Instrumentos 74 • Identificação Funcional T RC 1ª letra Letras subseqüentes • Identificação da Malha 210 A Nº da Malha Sufixo (normalmente não é utilizado) Simbologia Conforme ABNT (NBR-8190) (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Significado das Letras de Identificação 75 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Significado das Letras de Identificação 76 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira • FI • TR • LSLH • PIC • TSALH • WI • FT • TT • FQ • FY√ • FYI/P • TRC 77 Significado das Letras de Identificação (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Identificação de instrumentos de Campo e Painel 78 Símbolo Geral de Instrumento Montado localmente (Campo) Montado entre o painel e o campo Montado no painel Montagem Local Instrumento de função única Instrumento de função múltipla Montagem no painel Instrumento de função única Instrumento de função múltipla (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira 79 Instrumentação de Vazão Placa de Orifício Medidor Venturi Tubo Pitot Válvulas de Controle Válvula com atuador pneumático de diafragma Válvula com atuador elétrico (senoidal ou motor) Válvula com atuador hidráulico ou pneumático tipo pistão Válvula manual Válvula com atuador pneumático de diafragma (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira 80 Exemplo: FR-210 FCV-210 FE-210 FT-210 FIC-210 4 ~ 20mA 1 ~ 5V 4 ~ 20mA 4 ~ 20mA TUBULAÇÃO DO PROCESSO FY-210 I/P Simbologia Conforme ABNT (NBR-8190) (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira 81 Simbologia Conforme ABNT (NBR-8190) (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira 82 Simbologia Conforme ABNT (NBR-8190) (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira 83 Simbologia Conforme ABNT (NBR-8190) (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira • Desenhar malhas conforme fluxogramas de processo • Malha de indicação e controle de vazão na tubulação de enchimento do tanque • Malha de medição e indicação de nível no tanque • Malha de indicação de temperatura no tanque • Instrumentos eletrônicos 4 a 20 mA 84 Simbologia Conforme ABNT (NBR-8190) (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira • Malha de indicação e controle de vazão na tubulação de enchimento do tanque • Instrumentos eletrônicos 4 a 20 mA 85 Simbologia Conforme ABNT (NBR-8190) (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira • Malha de medição e indicação de nível no tanque • Malha de indicação de temperatura no tanque • Instrumentos eletrônicos 4 a 20 mA 86 Simbologia Conforme ABNT (NBR-8190) I I (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Projeto Básico 2 87 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Fluxograma de Engenharia 88 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Folha de Dados de Processo para Instrumentos • Informações de processo básicas que permitirão a correta seleção e dimensionamento dos instrumentos • Serviço, produto, condições mínimas, normais e máximas das principais variáveis, condições de alarme, segurança, etc • Agrupar em um único documento todas as informações do processo necessárias para a especificação dos instrumentos • Se qualquer uma das informações necessárias da folha de dados do processo não estiver disponível, o engenheiro de instrumentação deve notar a falta desta informação e obtê-la com o engenheiro de processo ou o departamento de produção 89 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira 90 Folha de Dados (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Folha de Dados • Revisão – Quando algum dado constante da folha for revisto, assinalar com o número da revisão e a linha na qual este dado se localiza. • Identificação – Indicar a identificação do instrumento (“tag”) de acordo com a sistemática adotada. • Fluido (Estado) – Especificar o fluido de processo e entre parêntesis seu estado físico; se o estado físico for evidente a partir da designação do fluido, sua indicação é dispensável. 91 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Folha de Dados - Vazão • Vazão: Fornecer os valores de vazão normal, máxima e mínima. • Pressão: Indicara a pressão normal, máxima e mínima, a montante do elemento primário. • Temperatura: Fornecer os valores das temperaturas normal, máxima e mínima. • Densidade: Para líquidos, fornecer as densidades relativas nas condições de referência (temperatura de referência) e nas condições de operação (temperatura normal). Para gases utilizar o mesmo procedimento ou preferencialmente indicar o peso molecular e fatores de compressibilidade. • Peso molecular: Informar no caso de vapores e gases. 92 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Folha de Dados - Vazão • Fator de compressibilidade: Para vapores e gases informar o valor do fator de compressibillidade nas condições de referência (pressão e temperatura de referência) e nas condições de operação (pressão e temperatura normais). Se o fator de compressibilidade for omitido, será considerado igual a 1. • Viscosidade: Indicar a viscosidade nas condições normais de operação. • Ponto de Atuação: Quando o instrumento for uma chave de vazão, fornecer a vazão correspondente ao ponto de atuação da chave nas unidades indicadas para as vazões normal, máxima e mínima. 93 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Folha de Dados - Pressão • Pressão: Fornecer os valores de pressão normal, máxima e mínima. • Temperatura: Fornecer os valores da temperatura normal, máxima e mínima. • Ponto de Atuação: Quando o instrumento for um pressostato, indicar a pressão correspondente ao ponto de atuação. 94 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Folha de Dados - Temperatura• Temperatura: Fornecer os valores da temperatura normal, máxima e mínima. • As temperaturas máxima e mínima geralmente corresponderão à temperatura de projeto mecânico dos equipamentos aos quais os instrumentos estão ligados. • Pressão: Fornecer os valores de pressão normal, máxima e mínima. • Ponto de Atuação: Quando o instrumento for um termostato, indicar o valor da temperatura correspondente ao ponto de atuação. 95 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira 96 Folha de Dados (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Folha de Dados - Nível • Nível: Indicar os níveis normal, máximo e mínimo. • Densidade relativa • Para líquidos a densidade relativa será dada em relação à densidade da água na temperatura de referência. Para gases e vapores, a densidade relativa será dada em relação ao ar nas condições de referência. • As condições de referência, salvo indicação em contrário, serão: • Para líquidos...........................20ºC • Para vapores e gases..............1,013 Bar e 0ºC (CNTP) 97 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Folha de Dados - Nível • Equipamento: Indicar a identificação do equipamento, o tipo de acordo com croquis numerados e as dimensões principais em milímetros. • Fluido: No caso de interfaces líquido/gás ou vapor especificar apenas o fluido inferior. Para interfaces líquido/líquido, especificar ambos líquidos inferior e superior. • Pressão: Fornecer a pressão normal, máxima e mínima. • Temperatura: Fornecer os valores das temperaturas normal, máxima e mínima. 98 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Folha de Dados - Nível • Densidade: No caso de interface líquido/gás ou vapor, informar a densidade relativa do líquido. No caso de interface líquido/líquido, fornecer ambas densidades. • Viscosidade: Indicar a viscosidade do(s) líquido(s) nas condições normais de operação. • Ponto de Atuação: Quando o instrumento for uma chave de nível, indicar o nível correspondente ao ponto de atuação da chave. 99 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira 100 Folha de Dados (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Folha de Dados - Válvulas • Vazão: Fornecer os valores de vazão normal, máxima e mínima. • Pressão: Dar os valores da pressão normal, máxima e mínima a montante da válvula de controle. • Pressão diferencial (P): Fornecer a queda de pressão na válvula de controle na vazão normal, máxima e com a válvula totalmente fechada. Os dois primeiros valores serão usados para os cálculos dos CV’s normal e máximo. O diferencial de pressão com a válvula fechada será usado para dimensionamento do atuador e também para estimar o CV mínimo, e consequentemente a faixa de CV nas quais a válvula deverá operar. • Temperatura: Fornecer os valores das temperaturas normal, máxima e mínima. 101 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira 102 Lista de Instrumentos Nº : Nº Cliente: Folha Nº: Rev.: Por: Verif.: Data: FLUXO- GRAMA FOLHA DE ESPECIF. DIAGRAMA DE MALHA DIAGRAMA INTERTRAV. PLANTA INSTRUM. NOTAS: LISTA DE CABOSTAG TÍPICOS DE MONTAGEMINSTRUMENTO NOTASFAIXA UNID. LISTA DE INSTRUMENTOS PROJETO - CLIENTE SERVIÇO LOC. T-Tubulação E-Equipamento C-Campo F-Fornecido p/ Terceiros CLP-Sistema Supervisório (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Lista de instrumentos • Índice dos instrumentos da planta industrial, ordenados pelas suas identificações (TAG´s) • Serviço, fluxograma, equipamentos ou linha onde são instalados, desenhos dos detalhamentos de instalação elétrica, pneumática, de processo, diagrama de malha, planta de instrumentação pneumática, planta de instrumentação elétrica, isométrico ou planta de tubulação, fabricante e modelo dos instrumentos. • Normalmente é A3. • Instrumentos deverão ser agrupados por variável e ordenados por malhas ou serviço que estão executando, seguindo a ordem numérica de identificação (tag) 103 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Lista de instrumentos • SERVIÇO: Preenchido com a função a qual o instrumento ou a malha que o mesmo pertence está realizando. Normalmente existe mais de um instrumento executando um mesmo serviço. • LOC. (Localização): Preenchido com o local em que o instrumento está instalado. Normalmente as opções mais comum são: Painel; Linha ou Tubulação; Equipamento; Campo ou CLP. • TAG: Preenchido com o tag do instrumento. • FLUXOGRAMA: Preenchido com o código do documento “Fluxograma de Engenharia – P&ID”. • INSTRUMENTO: Descrição resumida do instrumento, por exemplo: Indicador de nível. 104 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Lista de instrumentos • FOLHA DE ESPECIFICAÇÃO: Preenchido com o código do folha de especificação. • FAIXA E UNID.: Valores retirados da folha de especificação do instrumento. • DIAGRAMA DE MALHA; INTERTRAVAMENTO; TÍPICOS DE MONTAGEM; LISTA DE CABOS E PLANTA DE INSTRUMENTAÇÃO: Preenchido com o código do documento relativo ao instrumento. 105 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Projetos de Instrumentação e Automação 106 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Projeto Detalhado • Desenvolvidos os cálculos de engenharia e seus memoriais, desenhos e diagramas, especificações de instrumentos, requisições de compra, organização de literaturas e documentos. • Necessário um sistema para manter o controle e rastreabilidade da documentação devido ao aumento de volume. • Documentos contemplem as seguintes informações: – Número – Título – Tipo – Tamanho – Data de criação – Data de Revisões – Nota das revisões 107 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Projeto Detalhado • Documentos mais importantes a serem desenvolvidos – Memorial de cálculo de instrumentos – Folha de Especificação de Instrumentos – Diagrama de fiação ou ligação – Diagrama de malha – Diagrama lógico – Diagramas de detalhamento típico de instrumentos – Planta de encaminhamentos de cabos – Planta de encaminhamentos de cabos na sala de controle – Desenhos de painel – Especificações de instrumentos, folha de dados, memoriais, informações de fabricantes, etc. podem também ser numerados e arquivados. 108 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Folha de Especificações • Objetivos – Facilidade no estabelecimento dos dados mínimos necessários à especificação dos instrumentos; – Uniformização da terminologia; – Padronização na apresentação dos dados, permitindo critérios uniformes de análise de especificações, cotações, ordens de compra, inspeção e recebimento; – Aumento de eficiência no processamento das informações, desde a concepção inicial até a operação dos sistemas de instrumentação e controle 109 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Folha de Especificações • Identificação (tag), serviço, dados operacionais e características técnicas que permitam sua completa definição para fins de aquisição do instrumento. • Devem ser elaborados utilizando-se formulários padronizados. – Procedimento PRINST/1 do IBP – Norma ISA-20-1981 “Formulários de especificação de instrumentos, elementos primários e válvulas de controle para medição e controle de processo” • Para realizar um boa e completa especificação de instrumento, deve-se conhecer o princípio de funcionamento do mesmo, conceitos de normas de classificação elétricas e mecânicas de equipamentos e instrumentos 110 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Folha de Especificações • Instrumentos diversos • Anunciadores de alarme • Termômetros bimetálicos e poços • Termopares e poços • Instrumentos de temperatura (bulbo cheio) • Placas de Orifíco e flanges • Medidores magnéticos de vazão • Visores de nível • Chave de nível (bóia ou empuxo) • Instrumentos de nível (tipo capacitância) • Pressostatos • Transmissores de pressão diferencial • Válvulas de controle • Válvulas controladoras de nível • Instrumentos de painel 111 • Anunciadores de alarme – Gravaçãode Plaquetas • Termostatos • Bulbos de resistência e poços • Rotâmetros • Transmissores tipo turbina • Totalizador local de vazão • Indicadores de nível de tanque • Instrumentos de nível (empuxo) • Manômetros • Transmissores de pressão • Instrumentos de pressão • Válvulas termostáticas • Válvulas controladoras de pressão • Válvulas motorizadas eletricamente • Válvulas motorizadas pneumaticamente • Válvulas solenóide (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira 112 Nº REV 0 UNIDADE: FOLHA _ de _ PROJETO: CLIENTE: 1 IDENTIFICAÇÃO 2 SERVIÇO 3 IDENTIFICAÇÃO DA LINHA 4 DIÂM ETRO DA LINHA 5 6 7 DIÂM ETRO, CLASSE E FACE 8 ALCANCE 9 CALIBRAÇÃO 10 M AT. DO TUBO M EDIDOR 11 M AT. DO REVESTIM ENTO 12 M AT. DO FLANGE 13 TIPO DO ELETRODO 14 M AT. ELETRODO 15 LIGAÇÃO DA BOBINA 16 PRECISÃO 17 REPETIBILIDADE 18 ALIM ENTAÇÃO 19 CLASSIFICAÇÃO DO INVÓLUCRO 20 CONEXÃO ELÉTRICA 21 VELOCIDADE ( m/s ) 22 23 24 25 M ONTAGEM 26 SINAL DE SAÍDA 27 COM PRIM ENTO CABO DE SINAL 28 CLASSIFICAÇÃO DO INVÓLUCRO 29 CONEXÃO ELÉTRICA 30 ALIM ENTAÇÃO 31 TIPO 32 INDICAÇÃO 33 34 PLAQUETA DE IDENTIFICAÇÃO 35 ANEL DE ATERRAM ENTO 36 ANEL DE PROTEÇÃO 37 38 39 40 41 42 FLUIDO ESTADO FÍSICO 43 PRESSÃO NORM AL 44 PRESSÃO M ÁX. PRESSÃO M ÍNIM A 45 TEM P. NORM AL TEM P. M ÁXIM A 46 VAZÃO NORM AL 47 VAZÃO M ÁX. VAZÃO M ÍNIM A 48 DENSIDADE COND. OPER. STAND. 49 VISCOSIDADE TEM P.OPER. AM B. 50 SÓLIDOS EM SUSPENSÃO 51 PESO M OLECULAR 52 CONDUTIVIDADE ELÉTRICA 53 54 55 FABRICANTE 56 M ODELO 57 UNIDADES: PRESSÃO (bar) TEMPERATURA (ºC) VISCOSIDADE (cP) DENSIDADE (kg/m³) VAZÃO (m³/h) NOTAS: SIM - 0,1% 700500 T R A N S M IS S O R A C E S S Ó R IO S G E R A L M E D ID O R CLARIFICADO PARA ETA EFLUENTE TRATADO PARA ETA SIM - 0,1% 2 5 0 AM B. AM B. 0 49 1000 INTEGRAL FIT-01 - 4 a 20 mA,LINEAR,ISOLADO NEOPRENE EM SÉRIE AÇO CARBONO 0 a 70 m³/h 10" 150# FP STANDARD 1,53 0 a 500 m³/h 0 a 1675 m³/h FIT-02 6" 4" 150# FP 0 a 270 m³/h 14" NEM A 4 1/2" NPT(F) - NEM A 4 110 / 220 Vca M ICROPROCESSADO - M ICROPROCESSADO SIM - DIGITAL 2 5 0 SI M - AISI 316 - EFL. TRAT. LÍQUIDO MEDIDORES MAGNÉTICO DE VAZÃO FOLHA DE ESPECIFICAÇÃO C O N D IÇ Õ E S D E O P E R A Ç Ã O EFL. BRUTO LÍQUIDO 350 1000 1 AM B. AM B. 1 AISI 304 AISI 316 0,5% DO VALOR M EDIDO 0,1% DO VALOR M EDIDO DO TRANSM ISSOR NEM A 4 1/2" NPT(F) 1/2" NPT(F) INTEGRAL AISI 304 NEOPRENE AÇO CARBONO STANDARD AISI 316 EM SÉRIE 0,5% DO VALOR M EDIDO 0,1% DO VALOR M EDIDO DO TRANSM ISSOR SIM - DIGITAL SI M - AISI 316 - 1,33 110 / 220 Vca 4 a 20 mA,LINEAR,ISOLADO - NEM A 4 1/2" NPT(F) (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira 113 Nº REV 0 UNIDADE: FOLHA _ de _ PROJETO: CLIENTE: 1 IDENTIFICAÇÃO 2 SERVIÇO 3 IDENTIFICAÇÃO DA LINHA 4 DIÂM ETRO DA LINHA 5 6 7 DIÂM ETRO, CLASSE E FACE 8 ALCANCE 9 CALIBRAÇÃO 10 M AT. DO TUBO M EDIDOR 11 M AT. DO REVESTIM ENTO 12 M AT. DO FLANGE 13 TIPO DO ELETRODO 14 M AT. ELETRODO 15 LIGAÇÃO DA BOBINA 16 PRECISÃO 17 REPETIBILIDADE 18 ALIM ENTAÇÃO 19 CLASSIFICAÇÃO DO INVÓLUCRO 20 CONEXÃO ELÉTRICA 21 VELOCIDADE ( m/s ) 22 23 24 25 M ONTAGEM 26 SINAL DE SAÍDA 27 COM PRIM ENTO CABO DE SINAL 28 CLASSIFICAÇÃO DO INVÓLUCRO 29 CONEXÃO ELÉTRICA 30 ALIM ENTAÇÃO 31 TIPO 32 INDICAÇÃO 33 34 PLAQUETA DE IDENTIFICAÇÃO 35 ANEL DE ATERRAM ENTO 36 ANEL DE PROTEÇÃO 37 38 39 40 41 42 FLUIDO ESTADO FÍSICO 43 PRESSÃO NORM AL 44 PRESSÃO M ÁX. PRESSÃO M ÍNIM A 45 TEM P. NORM AL TEM P. M ÁXIM A 46 VAZÃO NORM AL 47 VAZÃO M ÁX. VAZÃO M ÍNIM A 48 DENSIDADE COND. OPER. STAND. 49 VISCOSIDADE TEM P.OPER. AM B. 50 SÓLIDOS EM SUSPENSÃO 51 PESO M OLECULAR 52 CONDUTIVIDADE ELÉTRICA 53 54 55 FABRICANTE 56 M ODELO 57 UNIDADES: PRESSÃO (bar) TEMPERATURA (ºC) VISCOSIDADE (cP) DENSIDADE (kg/m³) VAZÃO (m³/h) NOTAS: SIM - 0,1% 700500 T R A N S M IS S O R A C E S S Ó R IO S G E R A L M E D ID O R CLARIFICADO PARA ETA EFLUENTE TRATADO PARA ETA SIM - 0,1% 2 5 0 AM B. AM B. 0 49 1000 INTEGRAL FIT-01 - 4 a 20 mA,LINEAR,ISOLADO NEOPRENE EM SÉRIE AÇO CARBONO 0 a 70 m³/h 10" 150# FP STANDARD 1,53 0 a 500 m³/h 0 a 1675 m³/h FIT-02 6" 4" 150# FP 0 a 270 m³/h 14" NEM A 4 1/2" NPT(F) - NEM A 4 110 / 220 Vca M ICROPROCESSADO - M ICROPROCESSADO SIM - DIGITAL 2 5 0 SI M - AISI 316 - EFL. TRAT. LÍQUIDO MEDIDORES MAGNÉTICO DE VAZÃO FOLHA DE ESPECIFICAÇÃO C O N D IÇ Õ E S D E O P E R A Ç Ã O EFL. BRUTO LÍQUIDO 350 1000 1 AM B. AM B. 1 AISI 304 AISI 316 0,5% DO VALOR M EDIDO 0,1% DO VALOR M EDIDO DO TRANSM ISSOR NEM A 4 1/2" NPT(F) 1/2" NPT(F) INTEGRAL AISI 304 NEOPRENE AÇO CARBONO STANDARD AISI 316 EM SÉRIE 0,5% DO VALOR M EDIDO 0,1% DO VALOR M EDIDO DO TRANSM ISSOR SIM - DIGITAL SI M - AISI 316 - 1,33 110 / 220 Vca 4 a 20 mA,LINEAR,ISOLADO - NEM A 4 1/2" NPT(F) (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Folha de Especificações • Classificação do invólucro IP XX 114 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira 115 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Folha de Especificações • Classificação da área 116 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira 117 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira 118 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Folha de Especificações • Materiais – Atenção especial com as partes molhadas ( em contato com fluído a ser medido ) – Inox 304 ou 316 – Neoprene – Teflon – Monel – Tântalo 119 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Medição de Pressão 120 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Medição de Pressão • Pressão atmosférica, manométrica ou relativa, absoluta, pressão diferencial. • Unidades práticas de pressão: mmHg, mmH2O, atm, kgf/cm2, psi • 8.3.1.2 Os elementos sensores do tipo “Bourdon” são os recomendados para os instrumentos de medição local de pressão. [Prática Recomendada] 121 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Medição de Pressão 122 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Medição de Pressão 123 •8.3.5.1 O manômetro com amortecedor de pulsação deve ser instalado em serviço onde haja pulsação do fluido de processo, como em descarga de bombas alternativas e em sucção e descarga de compressores alternativos. (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Medição de Pressão 124 8.3.5.3 Em linhas e equipamentos com líquido e em temperaturas elevadas, que possam danificar o instrumento, deve ser previsto e instalado comprimento adicional nas linhas de impulso, para a dissipação térmica necessária. Para aplicações onde o fluido de processo seja vapor, utilizar tubo sifão ou serpentina de resfriamento. (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Medição de Pressão • 8.3.5.4 Para linhas onde o fluido de processo seja corrosivo, viscoso, solidificável ou tenha combinação destas propriedades, os instrumentos de pressão devem: – a) manômetros: utilizar diafragma de selagem; 125 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Medição de Pressão • 8.3.1.1 Para qualquer medição de pressão, cujo sinal deva ser levado a mais de 10 m do ponto de medição, deve ser utilizado um transmissor de pressão. • 8.3.3.1 Os transmissores de pressão devem possuir as seguintes características: – a) serem eletrônicos, inteligentes e programáveis, com a transmissão do sinal no mesmo meio físico que a alimentação elétrica; – b) poderem operar em 24 Vcc, com sinal de saída linear em 4 mA a 20 mA, com uma resistência de carga mínima de 500 Ω; – c) serem padronizados em toda a planta de forma a facilitar a manutenção. 126 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Medição de Pressão 127 Transmissor Temperatura do Circuito Temperatura da Capsula Pressão Estática Pressão Diferencial Sensor Diagnóstico (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Medição de Pressão 128 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M.Oliveira Medição de Pressão 129 Sensor tipo célula capacitiva (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Medição de Pressão 130 Sensor tipo strain gauge ( fita extensiométrica ) (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Medição de Pressão • 8.3.5.4 Para linhas onde o fluido de processo seja corrosivo, viscoso, solidificável ou tenha combinação destas propriedades, os instrumentos de pressão devem: – a) manômetros: utilizar diafragma de selagem; – b) transmissores: ser instalados com pote de selagem ou selo diafragma, conforme a necessidade. 131 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Medição de Pressão 132 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Medição de Pressão 133 Nº REV 0 UNIDADE: FOLHA _ de _ PROJETO: CLIENTE: 1 IDENTIFICAÇÃO 2 SERVIÇO 3 IDENTIFICAÇÃO DA LINHA 4 TIPO 5 CONEXÃO AO PROCESSO 6 CONEXÃO ELÉTRICA 7 CLASSIFICAÇÃO DA ÁREA 8 CLASSIF. DO INVÓLUCRO 9 M ONTAGEM 10 11 TIPO DO ELEM ENTO 12 ALCANCE 13 FAIXA ( CALIBRAÇÃO ) 14 CL.PRESSÃO SOBREPRESSÃO 15 FLUIDO DE ENCHIM ENTO 16 17 PRECISÃO LINEARIDADE 18 REPETIBILIDADE HISTERESE 19 20 21 SINAL SAÍDA IM PED. CARGA 22 ALIM ENTAÇÃO SIST. TRANSM IS. 23 PROTOCOLO P/ COM UNIC. DIGITAL 24 CONSUM O 25 ELEM ENTO 26 FLANGES E ADAPTADORES 27 ANÉIS EM "O" 28 VÁLVULAS DE VENT E DRENO 29 PARAFUSOS PORCAS 30 INVÓLUCRO/PINTURA 31 COR 32 33 34 TIPO 35 CONEXÃO AO PROCESSO 36 DIAFRAGM A 37 M ATERIAL CORPO SUP. INFERIOR 38 CAPILAR ARM ADURA 39 COM PRIM ENTO DO CAPILAR 40 FLUIDO DE ENCHIM ENTO 2 41 42 FLUIDO ESTADO FÍSICO 43 PRESSÃO NORM AL 1 44 PRESSÃO M ÁX. PRESSÃO M ÍNIM A 1 45 TEM P. NORM AL TEM P. M ÁXIM A 46 DENSIDADE REL. STAND. 47 VISCOSIDADE TEM P.OPER. AM B. 48 SÓLIDOS EM SUSPENSÃO NÃO 49 PESO M OLECULAR 50 INDICADOR LOCAL 51 KIT P/ M ONTAGEM EM TUBO DE 2" 52 M ANIFOLD INTEGRAL 3 VIAS 53 PLAQUETA DE IDENTIFICAÇÃO 54 55 FABRICANTE 56 M ODELO 57 UNIDADES: PRESSÃO (bar) TEMPERATURA (ºC) VISCOSIDADE (cP) NOTAS: AISI 316 - - FOLHA DE ESPECIFICAÇÃO - -- - VAPOR RESINA GASOSO SM AR SM AR EFLUENTE GASOSO C O N D . O P E R . A C E S S . DIGITAL - - AISI 316 - SIM G E R A L T R A N S M IS S O R M A T E R IA IS S E L O D IA F R A G M A NOTA 2 DIGITAL REM OTO 2" 300# FR PADRÃO FABRICANTE AISI 304 5 m ( CONFIRM AR ) AISI 316 L AISI 316 AISI 316 AISI 304 - AISI 316 L - ALUM ÍNIO/POLIÉSTER DIFERENCIAL VER SELO PG13.5 ZONA 1, GRUPO II B, T4 IP65 INTEGRAL - DIGITAL 0,06 0,8 -0,04 25 190 - NÃO - - - DIAFRAGM A - - FLUORLUBE 0,1% SPAN 4 a 20 mA - - - 2 FIOS PROFIBUS - PA AISI 316 L 12 mA - - - - - INTEGRAL DIAFRAGM A FLUORLUBE 0,1% SPAN -1 a 2 bar -0,2 a 1 bar 20 bar- 12 mA - - AISI 316 L DIAFRAGM A 20 bar FLUORLUBE 0,1% SPAN -1 a 2 bar -0,2 a 1 bar - - - - - 2 FIOS PROFIBUS - PA AISI 316 L PG13.5 INTEGRAL M ANOM ÉTRICO 3" 300# FR ZONA 1, GRUPO II B, T4 IP65 - - - - M ANOM ÉTRICO 1/2" NPT ( F ) PG13.5 ZONA 1, GRUPO II B, T4 IP65 PTFE - ALUM ÍNIO/POLIÉSTER PADRÃO FABRICANTE - - 0,06 0,8 -0,04 - - - - - 40 - 120 180 - - - - - PADRÃO FABRICANTE - ALUM ÍNIO/POLIÉSTER AISI 316 PTFE AISI 316 AÇO INOX AÇO INOX AISI 316 L PTFE - - 25 90 0 a 0,05 bar 0 - 0,025 bar - 10 bar - 500 24 Vdc 2 FIOS ÁGUA+SOLV. 0 0,02 0 L+GAS. - AISI 316 SIM NÃO TRANSMISSORES DE PRESSÃO DIFERENCIAL 121LT01 121PT01 121FT01 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira 134 Nº REV 0 UNIDADE: FOLHA _ de _ PROJETO: CLIENTE: 1 IDENTIFICAÇÃO 2 SERVIÇO 3 IDENTIFICAÇÃO DA LINHA 4 TIPO 5 CONEXÃO AO PROCESSO 6 CONEXÃO ELÉTRICA 7 CLASSIFICAÇÃO DA ÁREA 8 CLASSIF. DO INVÓLUCRO 9 M ONTAGEM 10 11 TIPO DO ELEM ENTO 12 ALCANCE 13 FAIXA ( CALIBRAÇÃO ) 14 CL.PRESSÃO SOBREPRESSÃO 15 FLUIDO DE ENCHIM ENTO 16 17 PRECISÃO LINEARIDADE 18 REPETIBILIDADE HISTERESE 19 20 21 SINAL SAÍDA IM PED. CARGA 22 ALIM ENTAÇÃO SIST. TRANSM IS. 23 PROTOCOLO P/ COM UNIC. DIGITAL 24 CONSUM O 25 ELEM ENTO 26 FLANGES E ADAPTADORES 27 ANÉIS EM "O" 28 VÁLVULAS DE VENT E DRENO 29 PARAFUSOS PORCAS 30 INVÓLUCRO/PINTURA 31 COR 32 33 34 TIPO 35 CONEXÃO AO PROCESSO 36 DIAFRAGM A 37 M ATERIAL CORPO SUP. INFERIOR 38 CAPILAR ARM ADURA 39 COM PRIM ENTO DO CAPILAR 40 FLUIDO DE ENCHIM ENTO 2 41 42 FLUIDO ESTADO FÍSICO 43 PRESSÃO NORM AL 1 44 PRESSÃO M ÁX. PRESSÃO M ÍNIM A 1 45 TEM P. NORM AL TEM P. M ÁXIM A 46 DENSIDADE REL. STAND. 47 VISCOSIDADE TEM P.OPER. AM B. 48 SÓLIDOS EM SUSPENSÃO NÃO 49 PESO M OLECULAR 50 INDICADOR LOCAL 51 KIT P/ M ONTAGEM EM TUBO DE 2" 52 M ANIFOLD INTEGRAL 3 VIAS 53 PLAQUETA DE IDENTIFICAÇÃO 54 55 FABRICANTE 56 M ODELO 57 UNIDADES: PRESSÃO (bar) TEMPERATURA (ºC) VISCOSIDADE (cP) NOTAS: AISI 316 - - FOLHA DE ESPECIFICAÇÃO - -- - VAPOR RESINA GASOSO SM AR SM AR EFLUENTE GASOSO C O N D . O P E R . A C E S S . DIGITAL - - AISI 316 - SIM G E R A L T R A N S M IS S O R M A T E R IA IS S E L O D IA F R A G M A NOTA 2 DIGITAL REM OTO 2" 300# FR PADRÃO FABRICANTE AISI 304 5 m ( CONFIRM AR ) AISI 316 L AISI 316 AISI 316 AISI 304 - AISI 316 L - ALUM ÍNIO/POLIÉSTER DIFERENCIAL VER SELO PG13.5 ZONA 1, GRUPO II B, T4 IP65 INTEGRAL - DIGITAL 0,06 0,8 -0,04 25 190 - NÃO - - - DIAFRAGM A - - FLUORLUBE 0,1% SPAN 4 a 20 mA - - - 2 FIOS PROFIBUS - PA AISI 316 L 12 mA - - - - - INTEGRAL DIAFRAGM A FLUORLUBE 0,1% SPAN -1 a 2 bar -0,2 a 1 bar 20 bar- 12 mA - - AISI 316 L DIAFRAGM A 20 bar FLUORLUBE 0,1% SPAN -1 a 2 bar -0,2 a 1 bar - - - - - 2 FIOS PROFIBUS - PA AISI 316 L PG13.5 INTEGRAL M ANOM ÉTRICO 3" 300# FR ZONA 1, GRUPO II B, T4 IP65 - - - - M ANOM ÉTRICO 1/2" NPT ( F ) PG13.5 ZONA 1, GRUPO II B, T4 IP65 PTFE - ALUM ÍNIO/POLIÉSTER PADRÃO FABRICANTE - - 0,06 0,8 -0,04 - - - - - 40 - 120 180 - - - - - PADRÃO FABRICANTE - ALUM ÍNIO/POLIÉSTER AISI 316 PTFE AISI 316 AÇO INOX AÇO INOX AISI 316 L PTFE - - 25 90 0 a 0,05 bar 0 - 0,025 bar - 10 bar - 500 24 Vdc 2 FIOS ÁGUA+SOLV. 0 0,02 0 L+GAS. - AISI 316 SIM NÃO TRANSMISSORES DE PRESSÃO DIFERENCIAL (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Medição de Nível 135 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Medição de Nível • 8.5.2.2 Os visores de nível tipo transparente devem ser utilizados nas seguintes aplicações: • a) produtos escuros; • b) interface de líquidos de coloração distinta; • c) destilados de densidade inferior 25 °API e resíduos destilados, produtos que ataquem o vidro com vapor d’água e soda cáustica, e que requerem a aplicação de proteção de Mica ou Kel-F; • d) quando se faz necessário o uso de sistema de lavagem para o visor (“flushing”). 136 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Medição de Nível 137 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Medição de Nível • 8.5.3.1 Em tanques de armazenamento devem ser utilizados medidores de nível de tecnologia Radar. 138 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Medição de Nível 139 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Medição de Nível 140 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Medição de Nível 141 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Medição de Nível 142 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Medição de Nível 143 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Medição de Nível 144 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Medição de Nível • 8.5.4.1 Para transmissão de sinais de nível, os instrumentos devem ser do tipo empuxo ou pressão diferencial. Instrumentos tipo ultra-sônico, rádiofreqüência e radioativos também podem ser utilizados, porém devem se restringir às aplicações específicas que justifiquem sua utilização. • 8.5.4.2 Os transmissores de nível devem ter as seguintes características: – a) serem eletrônicos, inteligentes e programáveis, com a transmissão do sinal no mesmo meio físico que a alimentação elétrica; • 8.5.4.3 Todas as partesem contato com o fluido de processo, tais como: flanges, deslocadores, diafragmas, bujões, devem ser, no mínimo, de aço inoxidável AISI 316, exceto quando as condições de processo exigirem outro material. 145 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Medição de Nível • Empuxo - Displacer 146 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Medição de Nível • Empuxo – Tubo de torque 147 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Medição de Nível • Pressão diferencial em tanques abertos 148 P = h . g (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Medição de Nível 149 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Medição de Nível • Tanques fechados 150 Selo Remoto (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Medição de Nível 151 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Medição de Nível 152 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Medição de Nível • Para o tanque abaixo calcular a faixa de medição do transmissor e nível: 153 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Medição de Vazão 154 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira 155 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Medição de Vazão • 8.4.1.1 Na medição de vazão devem ser utilizadas placas de orifício com transmissores de pressão diferencial. 156 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Medição de Vazão 157 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Medição de Vazão 158 Equação da continuidade (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Medição de Vazão 159 Relação entre p e Vazão p Vazão (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Medição de Vazão 160 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Medição de Vazão 161 Tipos de placas de orifício (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Medição de Vazão 162 Tipos de tomadas (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Medição de Vazão 163 Tipos de tomadas (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Medição de Vazão 164 Re > 2.320 turbulento Escoamento laminar (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Medição de Vazão 165 Onde: N = 0,0003962 ρ = adimensional (densidade relativa) QL = m3/h D = mm ΔP = mmH2O Onde: dL = kgf/m3 QUL = m3/h D = mm g = cSt (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Medição de Vazão 166 β = d / D d = Ø do orifício D = Ø int. da tubulação Trechos retos (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Medição de Vazão 167 Trechos retos (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Medição de Vazão 168 Trechos retos (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Medição de Vazão 169 Montagem do transmissor – medição de gases FT FT Plugs Válvulas de Vent TRANSMISSOR Válvulas de Bloqueio Orifício Tomadas na posição superior para aplicação em Gases Válvulas de Dreno Plugs Válvulas de Bloqueio X Evitar pontos baixos TRANSMISSOR Manifold 3-vias (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Medição de Vazão 170 Montagem do transmissor – medição de líquidos FT FT Válvulas de Bloqueio Manifold 3- vias Tomadas na posição inferior para aplicação em Líquidos Válvulas de Dreno Plugs Plugs Válvulas de Vent Válvulas de Bloqueio X Evitar pontos altos TRANSMISSOR Orifício (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Medição de Vazão 171 Montagem do transmissor – medição de vapores FT Tomadas na posição superior para aplicação em Vapor Válvulas de Dreno Plugs Válvulas de Bloqueio Orifício Manifold 3- vias (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Medição de Vazão • 8.4.2.1 Placas de orifício: – a) usar placas do tipo concêntrico, com bordo reto, instaladas entre flanges de orifício; – b) quando o nº de “Reynolds” da aplicação for inferior aos limites previstos para as placas de bordo reto na norma ISO 5167, devem ser utilizadas placas de bordo quadrante, ou entrada cônica, respeitados os limites estabelecidos na norma ABNT NBR 13225; – e) o material das placas deve ser aço inoxidável AISI 316, a menos que as condições de serviço exijam outro material; – i) a locação das tomadas para placas de bordo reto e quadrante deve se dar nos flanges de orifício; – j) não devem ser utilizadas tomadas locadas na tubulação; 172 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira C:/Users/Luis/Documents/Instrumentação/POS_GRADUAÇÃO/2 Projetos de Instrumentação e Automação/6 Projetos Detalhados - Vazão vert PUC.ppt Medição de Vazão • 8.4.1.2 Os demais tipos de instrumentos, tais como: medidores de área variável, deslocamento positivo, medidores tipo turbina, eletromagnéticos, “vortex”, ultra- sônicos e coriolis, podem ser usados onde sua utilização seja estritamente necessária pelas condições do processo. [Prática Recomendada] 173 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Medição de Vazão • 8.4.5 Medidores do Tipo Deslocamento Positivo – 8.4.5.1 Devem ser utilizados em serviços de totalização de vazão de líquidos, isentos de partículas, onde seja requerida pequena incerteza de medição. – 8.4.5.2 Não são recomendados para serviços com líquidos de viscosidade muito baixa, capazes de fluir pelas folgas do instrumento. – 8.4.5.3 Deve ser prevista a instalação de filtro a montante do medidor. 174 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Medição de Vazão 175 Deslocamento positivo (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Medição de Vazão • 8.4.6 Medidores Tipo Turbina – 8.4.6.1 Os medidores do tipo turbina devem ter sua aplicação limitada a sistemas de transferência para faturamento, onde se deseja menor incerteza que a alcançada pelos medidores do tipo deslocamento positivo ou medidores de pressão diferencial. – 8.4.6.2 Os medidores tipo turbina não são recomendados para fluídos com sólidos em suspensão, corrosivos ou erosivos que reduzam a vida útil da turbina. 176 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Medição de Vazão • Medição de volume – Turbina 177 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Medição de Vazão 8.4.8 Medidores Tipo Eletromagnéticos – 8.4.8.1 Medidores eletromagnéticos devem ter suas aplicações limitadas a líquidos com condutividade elétrica adequada a esse tipo de medidor. – 8.4.8.2 Medidores eletromagnéticos são recomendados onde se deseja medir vazão de lamas, fluídos com sólidos em suspensão ou outros fluídos de difícil medição com outros instrumentos, como fluídos corrosivos e abrasivos. São recomendados ainda onde se deseja a perda de carga na tubulação reduzida a um mínimo e onde se tenha fluídos com viscosidade, pressão, temperatura ou peso específico variando. [Prática Recomendada] 178 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Medição de Vazão 179 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Medição de Vazão 180 U = B . d . v B – intensidade do campo magnético d – diâmetro interno da tubulação v – velocidade do fluído (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Medição de Vazão 181 A instalação do elemento primário deve garantir que o tubo esteja sempre cheio. Os eletrodos devem ser montados em um plano horizontal, para evitar que haja circuito aberto causado por bolhas de ar no topo do tubo. (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Medição de Vazão 182 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Medição de Vazão 183 • Sem perda de carga • Sem partes móveis • Bidirecional • Fácil limpeza • Medição não é afetada por mudanças na viscosidade, densidade ou temperatura • Capaz de trabalhar desde produtos limpos até lama • Alto turndown •Trechos retos curtos ( ~ 5.D ) • Amplo range de materiais compatíveis (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Medição de Vazão 184 • Sem perda de carga • Sem partes móveis • Bidirecional • Fácil limpeza • Medição não é afetada por mudanças na viscosidade, densidade ou temperatura • Capaz de trabalhar desde produtos limpos até lama • Alto turndown •Trechos retos curtos ( ~ 5.D ) • Amplo range de materiais compatíveis (C) 2018 - LuísGonzaga M. M. Oliveira 185 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira 186 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Medição de Temperatura 187 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Medição de Temperatura 188 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Medição de Temperatura 189 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Medição de Temperatura • 8.2 Instrumentos de Temperatura • 8.2.1 Critérios de Seleção • 8.2.1.1 As indicações locais devem ser feitas com termômetros bimetálicos. • 8.2.3.1 Os termômetros bimetálicos devem ter as seguintes características gerais: – a) mostrador de, no mínimo, 100 mm de diâmetro; – b) conexão ao poço de 1/2” NPT; – c) haste de aço inoxidável AISI 316 com diâmetro externo de 6 mm; – d) incerteza de medição: 1 % do “span”; – e) caixa de plástico ou AISI 304, com grau de proteção IP-55; – f) ajuste de zero no ponteiro. 190 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Medição de Temperatura 191 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Medição de Temperatura • 8.2.1.2 Para indicação remota, os sensores utilizados devem ser termopares e termo-resistências. • 8.2.2.7 As termo-resistências devem ser do tipo 3 fios, de platina, padrão 100 ohms a 0 °C e devem obedecer aos padrões estabelecidos na norma IEC 60751. 192 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Medição de Temperatura • Termo-resistências (bulbos de resistência) 193 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Medição de Temperatura • A termo-resistência de platina é a mais usada industrialmente devido a sua grande estabilidade e exatidão. • Esta termoresistência tem sua curva padronizada conforme norma DIN-IEC 751-1985 e tem como características uma resistência de 100 a 0ºC. • Convencionou-se chamá-la de Pt-100, ( fios de platina com 100 a 0ºC ). • Sua faixa de trabalho vai de -200 a 650ºC, porém a ITS-90 padronizou seu uso até 962ºC, aproximadamente. 194 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Medição de Temperatura 195 Tipos de ligação - circuito de medição a 3 fios Tipos de ligação - circuito de medição a 2 fios (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Medição de Temperatura 196 •8.2.2.8 Todos os acessórios incluindo poço, cabeçote, blocos terminais e outros, devem ser fornecidos em conjunto pelo fabricante do termo-elemento. (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Medição de Temperatura 197 •8.2.2.4 Todas as ligações entre os termo-elementos e os cabos para transmissão de sinal devem ser realizadas no cabeçote dos termo-elementos. (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Medição de Temperatura 198 8.2.2.1 A nomenclatura, materiais, requisitos, limites de utilização e fios de extensão dos termopares devem estar de acordo com a norma ISA MC96.1. Todos os termopares devem ser do tipo K, exceto quando contra indicado tecnicamente. Termopares (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Medição de Temperatura A ( + ) B ( - ) T F T Q I 199 Efeito Seebeck (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Medição de Temperatura 200 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira 201 TABELA - Tipos e termopares e faixa de temperatura usual - vantagens e restrições. Elemento Positivo Elemento Negativo Faixa de temp. usual Vantagens Restrições Cobre Constantan - 184 a 370ºC 3.2.1 Resiste a atmosfera corrosiva. 3.2.2 Aplicável em atmosfera redutora ou oxidante abaixo de 310ºC. 3.2.3 Sua estabilidade o torna útil em temperaturas abaixo de 0ºC. 3.2.2 Oxidação do cobre acima de 310ºC. Ferro Constantan 0 a 760ºC 1) Baixo Custo. 3.2.3 Indicado para serviços contínuos até 760ºC em atmosfera neutra ou redutora. 3.2.4 Limite máximo de utilização em atmosfera oxidante de 760ºC devido à rápida oxidação do ferro. 3.2.5 Utilizar tubo de proteção acima de 480ºC. Chromel Constantan 0 a 870ºC 1) Alta potência termoelétrica. 2) Os elementos são altamente resistentes à corrosão, permitindo o uso em atmosfera oxidante. 1) Baixa estabilidade em atmosfera redutora. Chromel Alumel 0 a 1260ºC 3.3.1 Indicado para atmosfera oxidante. 3.3.2 Para faixa de temperatura mais elevada fornece rigidez mecânica melhor do que os tipos S ou R e vida mais longa do que o tipo J. Vulnerável em atmosferas redutoras, sulfurosas e gases como SO2 e H2S, requerendo substancial proteção quando utilizado nestas condições. Platina 10% Rhodio Platina 0 a 1480ºC 1) Indicado para atmosferas oxidantes. 1. Apresenta boa precisão a altas temperaturas. 4.1.3 Vulnerável à contaminação em atmosferas que não sejam oxidante. Platina 13% Rhodio Platina 4.1.3.1 Para altas temperaturas, utilizar isoladores e tubos de proteção de alta alumina. Platina 30% Rhodio Platina 6% Rhodio 870 a 1705ºC 4.1.3.2 Melhor estabilidade do que os tipos S ou R. 4.1.3.3 Melhor resistência mecânica. 4.1.3.4 Mais adequado para altas temperaturas do que os tipos S ou R. 4.1.3.5 Não necessita de compensação de junta de referência, se a temperatura de seus terminais não exceder 50ºC. 1) Vulnerável a contaminação em atmosferas que não sejam oxidantes. 2) Utilizar isoladores e tubos de proteção de alta alumina. K E J T S R B (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Medição de Temperatura 202 8.2.2.2 Os termopares e termo-resistências devem ter isolamento mineral e bainha em aço inoxidável AISI 316. Nos casos onde não seja aplicável o uso de poços de proteção, o material da bainha deve ser especificado de acordo com as condições do meio. (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Medição de Temperatura 203 8.2.2.6 Os termopares devem ter junta de medição isolada (não aterrada). Caso haja necessidade de otimização no tempo de resposta, deve ser analisado a utilização de junta de medição aterrada ou diâmetro da bainha inferior a 6 mm. (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Medição de Temperatura 204 8.2.1.3 Para dimensionamento do comprimento das hastes, devem ser observados os valores indicados no ANEXO C. (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Medição de Temperatura 205 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Elementos Finais de Controle 206 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Válvulas de controle • 8.6 Válvulas de Controle • 8.6.1 Seleção • 8.6.1.1 Para serviços usuais, dos seguintes tipos, listados em ordem de preferência da PETROBRAS, devem ser utilizados respeitados os respectivos limites de aplicabilidade: – a) válvulas globo gaiola; – b) válvulas globo convencionais de assento simples ou duplo; – c) válvulas rotativas. • Nota: Outros tipos de válvulas podem ser utilizadas em casos onde os tipos citados não possam ser aplicados. [Prática Recomendada] 207 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Válvulas de Controle • Partes de uma válvula » Atuador 208 Diafragma Mola Haste (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Válvulas de Controle • Partes de uma válvula » Corpo 209 Haste Castelo Gaxeta Obturador Sede (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Válvulas de Controle 210 Globo Borboleta Esfera segmentada Macho Diafragma Gaveta (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Válvulas de controle • 8.6.1.4 Válvulas tipo gaiola balanceada devem ser utilizadas em aplicações de elevados ΔP, exceto quando se tratar de fluidos sujos, com sólidos em suspensão ou muito viscosos. • 8.6.1.6 Para seleção entre as válvulas globo convencionais, sede simples ou sede dupla, devem ser observados os seguintes critérios: – a) sede simples: classe de vedação superior a III; (conforme norma FCI 70-2) menor vazão mínima controlável ou corpo menor que 1 1/2”; – b) sede dupla: classe de vedação igual ou inferior a III e elevados valores de ΔP. 211 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Válvulas de Controle • Por que válvula globo? 212 Válvulas Globo são assim chamadas por possuírem um formato globular na cavidade onde o fluxo escoa. (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. OliveiraVálvulas de Controle • Globo sede simples e gaiola 213 Válvulas de controle • 8.6.1.7 Obturadores de assento duplo devem ser providos de guias na parte superior e inferior. • 8.6.1.14 As válvulas globo de 3 vias do tipo divergente/convergente podem ser usadas em serviços em que se requeira um desvio/mistura de fluxo, desde que observados os limites de controlabilidade e o diâmetro máximo de 6”. Como alternativa, pode-se utilizar 2 válvulas em configuração “split-range”. [Prática Recomendada] 214 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Válvulas de Controle • Globo sede dupla, 3 vias e bi-partida 215 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Válvulas de controle • 8.6.1.8 As válvulas borboleta podem ser aplicadas onde se requeira coeficiente de vazão CV elevado, substituindo as válvulas globo em tamanhos maiores que 6” ou em serviços onde se tenha pequeno diferencial de pressão disponível para perda na válvula. [Prática Recomendada] • 8.6.1.9 Para aplicações de válvulas borboleta, onde não se admitam vazamentos, as sedes com materiais especiais antivazamento podem ser utilizados, respeitando-se as limitações de pressão e temperatura dos materiais. [Prática Recomendada] • 8.6.1.13 As válvulas esfera podem ser usadas em grandes vazões de líquidos com sólidos em suspensão, onde o ΔP for elevado, para operações de corte ou de controle “on- off”. [Prática Recomendada] 216 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Válvulas de Controle • Borboleta e esfera 217 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Válvulas de controle • 8.6.2.1 A característica de vazão deve ser escolhida de acordo com o seguinte critério: seja X = (ΔP)/(ΔPs), onde: ΔP é o diferencial de pressão na válvula na condição de vazão normal de operação, ΔPs é o diferencial de pressão dinâmico total do sistema em que a válvula está inserida, incluindo o próprio ΔP da válvula, na vazão normal de operação. Logo, valores estáticos de pressão não devem ser considerados, então: – a) para X ≥ 0,6 utilizar característica linear; – b) para 0,4 < X < 0,6 utilizar característica parabólica modificada; – c) para 0,3 ≤ X ≤ 0,4 utilizar característica igual percentagem; – d) cuidados devem ser tomados nos casos em que X < 0,3, pois a capacidade de controle da válvula fica comprometida nessa faixa. – excepcionalmente, quando a perda de carga não é conhecida, deve ser usada característica de igual percentagem; 218 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Válvulas de Controle • Curvas inerentes de vazão 219 Este tipo de válvula se caracteriza pelo fato de que acréscimos iguais no curso da haste produzem porcentagens iguais de acréscimo em relação à vazão do momento. Em números, uma variação de 10% de abertura, entre 50 a 60% do máximo, varia a vazão de 14 a 21% da vazão máxima. Os mesmos 10% de abertura, na mesma válvula entre 80 a 90% da varia a vazão de 46 a 69%. (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Válvulas de Controle • Curvas inerentes de vazão 220 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Válvulas de Controle • Classes de vedação 221 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Válvulas de Controle • Classes de vedação 222 Class II 0.5% Rated Capacity 1,000 X.005 5 GPM Figure 1-5. ANSI Class II Capacity Class III 0.1% Rated Capacity 1,000 X.001 1GPM Figure 1-6. ANSI Class III Capacity Class V 0.0005 mL/in. port dia./psid 3 X 0.0005 0.0015 X 100A 0.1 (minimum test psid) mL per minute (port diameter) Figure 1-8. ANSI Class V Capacity Class IV 0.01% Rated Capacity 1,000 X.0001 0.1GPM Figure 1-7. ANSI Class IV Capacity (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Válvulas de Controle 223 • Classes de vedação Class VI 0.9 mL/minuto, ou 6 bolhas por minuto (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Válvulas de controle • 8.6.5 Atuadores • 8.6.5.1 Os atuadores das válvulas de controle devem ser pneumáticos com retorno por mola. • 8.6.5.2 Para os atuadores tipo diafragma o “range” de operação deve ser de 0,2 kgf/cm2 a 1,0 kgf/cm2 para aplicações normais e de 0,4 kgf/cm2 a 2,0 kgf/cm2 em aplicações de elevados ΔP. • 8.6.5.3 Para os atuadores tipo pistão o valor superior do “range” deve ser de 4,5 kgf/cm2. • 8.6.5.4 Outros atuadores, tais como: hidráulico, eletro- hidráulico e motor elétrico, devem ser restritos a serviços especiais. 224 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Válvulas de Controle • Atuadores – Diafragma 225 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Válvulas de Controle • Atuadores – Cilindro pneumático 226 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Válvulas de Controle • Atuadores – Posição de segurança por falha 227 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Válvulas de Controle • Dimensionamento de uma válvula – Cálculo do CV • CV: “número de galões de água em condições normais que passam por minuto através da válvula mantendo- se uma queda de pressão de 1 psi” • N1 e N6: constantes numéricas em função das unidades usadas 228 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Válvulas de controle • 8.6.4 Dimensionamento • 8.6.4.1 Para o dimensionamento das válvulas de controle deve ser utilizada a norma ISA 75.01, sendo também de verificação obrigatória os seguintes itens: – a) rangeabilidade (CVMÁX/CVMIN); – b) tipo de escoamento (subcrítico, vaporização, cavitação e bifásico); – c) influência de viscosidade; – d) nível de ruído segundo as normas ISA 75.17 e IEC 60534-8-4; – e) limite de velocidade na entrada da válvula; – f) diâmetro mínimo em escoamentos compressíveis, para evitar velocidades sônicas. 229 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Válvulas de controle • 8.6.4.2 Quanto a rangeabilidade, devem ser observados os seguintes critérios: • a) a vazão máxima a ser controlada deve ser limitada a 90 % do curso disponível da válvula de controle; • b) a vazão mínima a ser controlada deve ser limitada a 10 % do curso disponível da válvula de controle; • c) levando-se em consideração a vazão mínima, normal e máxima através da válvula, o coeficiente de vazão escolhido para a válvula (CV da válvula) deve ser: – - (CVMIN /CV) > 0,10; – - 0,30 < (CVNORMAL /CV) < 0,70; – - (CVMAX/CV) < 0,90; • d) caso não seja possível enquadrar esses limites, deve-se utilizar 2, ou mais válvulas de controle, em configuração “split range”. 230 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Válvulas de Controle • Dimensionamento de uma válvula – Dados quanto ao fluxo • Vazão ( máxima, normal e mínima ) • Pressão à montante e jusante – Dados quanto ao fluido • Estado físico • Densidade ou peso específico • Temperatura • Viscosidade • Pressão de vapor – Geometria da tubulação 231 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Válvulas de Controle • Dimensionamento de uma válvula – Cálculo do CV • Fp, Fy e Fr: fatores de correção de geometria, de fluxo crítico e de número de Reynolds 232 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Válvulas de controle • 8.6.4.3 A cavitação incipiente ou total é indesejável, sendo portanto necessário eliminar, no projeto tal condição, através de uma das seguintes alternativas: – a) selecionar válvula de controle tal que seu fator de recuperação de pressão elimine a condição de cavitação; – b) instalar uma ou mais válvulas de controle a jusante da válvula de controle inicialmente considerada, de modo a reduzir o valor de ΔP na válvula; nesse caso é necessário garantir que nenhuma dessas válvulas esteja ainda em cavitação; – c) utilizar válvula de controle com internos anti-cavitantes. 233 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Aplicações Severas • Alto nível de ruído (> 90 dBA) • Temperatureaacima de 400 ºC • Combinação de alta pressão (> 600#) e pequena vazão. • Cavitação (alto dP em líquidos). • Flashing (P2 < Pressão de Vapor) • Aplicações em processos erosivos • Aplicações em processos corrosivos O que é aplicação severa? 234 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Cavitação P1 P2 P2 P1 Pv Pv=Pressão de vapor 235 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Cavitação - Implosão das bolhas 236 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Flashing – Evaporação súbita P2 P1 P1 P2 Pv 237 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Danos por Cavitação 238 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Danos por Flashing 239 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Acessórios para Aplicações Severas Whisper Trim I Whisper Trim III WhisperFlo Trim Cavitrol III Trim Atuadores Especiais Controle de Cavitação DST Trim 240 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Acessórios para Aplicações Severas Nº REV 0 UNIDADE: FOLHA 6 de 6 PROJETO: CLIENTE: 1 IDENTIFICAÇÃO 3 LINHA 4 DIÂM .entr./Sch. DIÂM .saída./Sch. 5 FLUXOGRAM A 6 CLASSIFIC. DA ÁREA (IEC) 7 TIPO 8 DIÂM ETRO / CLASSE / FACE 9 M AT. CORPO M AT. FLANGES 10 ACABAM ENTO FACE DOS FLANGES 11 CASTELO 12 GAXETAS 13 PRISIONEIROS PORCAS 14 LUBRIFICADOR VALV. ISOLAÇÃO 15 FOLE 16 Nº DE SEDES ORIFÍCIO 17 VAZÃO TENDE A 18 CLASSE DE VEDAÇÃO (ANSI B16.104) 19 CARACTERÍSTICA 20 M AT. OBTURADOR REVESTIM . 21 M AT. DA SEDE REVESTIM . 22 TIPO DA GUIA 23 M AT. DA GUIA REVESTIM . 24 M AT. DA HASTE REVESTIM . 25 TIPO 26 FECHA COM ABRE COM 27 POSIÇÃO NA FALHA AR 28 CONEXÃO PNEUM ÁTICA 29 30 TIPO 31 CARACTERÍSTICA 32 ENTRADA SAÍDA 33 ALIM ENTAÇÃO PNEUM ÁTICA 34 CONEX. ELÉTRICA CONEX. PNEUM ÁT. 35 CLAS. DE PROT. DO INVÓLUCRO (IEC) 36 37 PLAQUETA DE IDENTIFICAÇÃO 38 FILTRO REGULADOR C/ M ANÔM . 39 VÁLV.SOLENÓIDE CH. FINS CURSO 40 41 FLUÍDO ESTADO FÍSICO 42 VAZÃO NORM AL 43 VAZÃO M ÍNIM A VAZÃO M ÁXIM A 44 TEM P. NORM AL TEM P. M ÁXIM A 45 PRESSÃO VAZÃO NORM AL 46 ENTRADA VAZÃO M ÁX.VAZÃO M ÍN. 47 PRESSÃO VAZÃO NORM AL 48 SAÍDA VAZÃO M ÁX.VAZÃO M ÍN. 49 DP DE SHUT-OFF DP DINÂM ICO 50 GR. ESP. COND.OPER.GR. ESP. a 20 C 51 VISCOSIDADE CONDIÇÕES OPERAÇÃO 52 PRESSÃO VAPOR PRESSÃO CRÍTICA 53 % DE VAPORIZAÇÃO A JUSANTE 54 P. M OLEC. k = cp/cv Z 55 VOL. ESP. ENTR. VOL. ESP. SAÍDA 56 GRAU DE SUPERAQUECIM ENTO 57 CV CALC. M ÍN./ NOR./ M ÁX. RUÍDO 58 CV SELECIONADO / FL 59 FABRICANTE 60 M ODELO 61 UNIDADES: PRES. (bar.G) VAZÃO (m3/h ) TEM P. (ºC) DENSID. (Kg/m³) VISCOS. (cP) VOL. ESPEC. ( m3/Kg ) HV-01 HV-02 FOLHA DE DADOS VÁLVULAS DE CONTROLE G E R A L IN T E R N O S A T U A D O R C O N D IÇ Õ E S D E O P E R A Ç Ã O P O S IC . A C E S . C O R P O 2 SERVIÇO 241 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Projeto Detalhado 242 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Projeto Detalhado • Documentos mais importantes a serem desenvolvidos – Memorial de cálculo de instrumentos – Folha de Especificação de Instrumentos – Diagrama de fiação ou ligação – Diagrama de malha – Diagrama lógico – Diagramas de detalhamento típico de instrumentos – Planta de encaminhamentos de cabos – Planta de encaminhamentos de cabos na sala de controle – Desenhos de painel – Especificações de instrumentos, folha de dados, memoriais, informações de fabricantes, etc. podem também ser numerados e arquivados. 243 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Projeto Detalhado • DIAGRAMA DE LIGAÇÃO OU FIAÇÃO – Detalhes de ligação dos condutores de sinal e blindagem e as réguas terminais que interligam os instrumentos de campo aos demais componentes do sistemas de instrumentação. – Réguas terminais de passagem, localizadas em caixas de junção – Réguas terminais de rearranjo localizadas em painéis locais, armários de rearranjo ou painéis centrais. 244 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira 245 Projeto Detalhado • DIAGRAMA DE MALHA – Esquemático que mostra de forma individual os componentes de uma malha de controle ou indicação/registro de uma variável de processo e suas interligações. – Baseado na norma ISA-5.4-1991. – Utilizados em vários momentos, tais como: projeto, construção, start-up, operação, manutenção e modificação. 246 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Projeto Detalhado • Deve conter no mínimo as seguintes informações: – Função da malha; – Identificação dos dispositivos; – Indicação da relação com outras malhas incluindo conexão a circuitos de intertravamento e/ou sequenciamento e suas respectivas identificações, assim como set-point remoto de malhas em cascata, circuitos de segurança e bloqueio, etc.: – Identificação numérica e/ou colorida de todos os terminais elétricos, pneumáticos e hidráulico nos instrumentos, painéis, caixas de junção, armários, etc.; – Identificação da localização física dos instrumentos representados; – Ligação às fontes de energia mostrando os valores de tensão e/ou pressão; – Linhas de processo e equipamentos; – Ações e posições de segurança em caso de falha (eletrônica, pneumática ou ambas) dos vários dispositivos de controle, tais como: controladores, chaves, válvulas de controle, válvulas solenóides e transmissores (se ação reversa). 247 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira 248 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira 249 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira 250 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Projeto Detalhado • TÍPICO DE INSTALAÇÃO DE INSTRUMENTOS • São desenhos que mostram os vários detalhes de instalação de instrumentos e acessórios. Podem ser classificados em: – Fixação de instrumentos e acessórios (detalhes de montagem, mostrando os suportes dos instrumentos, as caixas de junção, as bandejas, etc.) – Instalação de processo (indicativos da instalação dos instrumentos junto aos equipamentos e tubulações de processo). Deverá caracterizar os materiais de instalação necesários para montagem (classe de pressão, diâmetros das tomadas, tipo de material, etc.) – Instalação de ar (esquemático de instalação mostrando o suprimento de ar e as interligações pneumáticas dos instrumentos discriminando todos os materiais necessários à montagem). – Instalação elétrica dos instrumentos (esquemático mostrando o material necessário à instalação elétrica dos instrumentos, observando sempre a classificação de área onde os mesmos estão localizados). 251 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira 252 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Projeto Detalhado • DIAGRAMA LÓGICO – O diagrama funcional lógico e de controle tem como função estabelecer uniformidade de símbolos e regras na elaboração de documentos que forneceram informações para controle, intertravamento binário e sequencial em partida, operação, alarme e bloqueio de equipamentos e processos nos vários segmentos industriais. – Os símbolos a serem utilizados nos diagramas são normalizados pela ISA 5.2. 253 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira 254 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira 255 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira Projeto Detalhado • DESENHOS DE PAINEL OU TELA GRÁFICA – Normalmente apresentado através dos seguintes desenhos: – Arranjo (Lay-out) do painel (Desenho contendo o arranjo frontal do painel, com instrumentos, botoeiras, anunciadores, lâmpadas). – Detalhe de construção do painel (Desenho contendo uma vista traseira e lateral que mostra: canaletas, barra de terminais, barra de terra, caixas de chave-fusívies, prateleiras de instrumentos, etc). Este desenho deverá ser também emitido para os armários de rearranjos de cabos. – Detalhe de furação do painel (Desenho contendo as dimensões dos cortes na chaparia necessários à montagem dos instrumentos). – Semi-gráfico do painel (Desenho que mostra os desenhos que constituirão o semi--gráfico das diversa seções do painel). 256 (C) 2018 - Luís Gonzaga M. M. Oliveira 257 (C) 2018 - Luís Gonzaga