Conhecimentos básicos de instrumentos
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Sistematologia DCS* dê uma olhada
Trecho do conteúdo é o seguinte: Noções básicas de instrumentação química (I), Conceitos básicos e conversão de unidades 1. O que é água macia? Ou seja, água desmineralizada. Refere-se à água na qual os íons Ca2+ e Mg2+ foram removidos, sendo exigido que a dureza da água seja ≤ 0,02 mmol/t. 2. O que é água desmineralizada? Água desionizada é a água da qual os íons negativos e positivos foram removidos por meio do método de troca iônica. Os indicadores são: condutividade elétrica ≤ 10 s/cm; SiO2 ≤ 100 g/t. 3. O que significa vaporização? O processo pelo qual uma substância passa do estado líquido para o estado gasoso é chamado de vaporização. 4. O que é restrição de fluxo? O fenômeno em que a velocidade do fluido aumenta abruptamente e a pressão diminui, devido à redução súbita da seção transversal do canal pelo qual o fluido flui, é chamado de restrição de fluxo. 5. O que é pressão? A pressão é a força que atua verticalmente sobre uma unidade de área. 6. O que é pressão relativa? Pressão absoluta? Vácuo? Qual é a relação entre os três? A pressão em condições de vácuo absoluto é chamada de pressão absoluta de volume. Já a pressão expressa em relação ao zero absoluto é denominada pressão absoluta. O valor indicado no manômetro, utilizado para medir a pressão do fluido, é chamado de pressão relativa. Trata-se da diferença entre a pressão absoluta do fluido e a pressão atmosférica naquele local. Se a pressão absoluta do fluido a ser medido for inferior à pressão atmosférica, a pressão indicada pelo manômetro será negativa. Esse valor é chamado de vácuo. Pressão relativa = Pressão absoluta – Pressão atmosférica.
Vácuo = Pressão atmosférica – Pressão absoluta.
1 Pa = 1 N/m².
1 MPa = 10⁶ Pa.
1 mmHg = 133 Pa.
1 mmH₂O = 9,81 Pa.
1 kgf/cm² = 9,8066×10⁴ Pa.
1 atm = 1,013×10⁵ Pa.
1 psi = 6,9 kPa.
1 bar = 10⁵ N/m².
Existem três escalas de temperatura comuns: a escala Celsius (°C), a escala Fahrenheit (°F) e a escala Kelvin (K). A relação entre os três valores é: ℃ = 5/9(?F – 32) ； ℃=K-273.15 (II) – Instrumentos de medição de pressão 1. Como escolher um manômetro? A escolha do manômetro deve ser feita de acordo com as exigências do processo de produção, considerando de maneira adequada o tipo, modelo, faixa de medição e grau de precisão do manômetro. Ao fazer a escolha, levam-se em consideração principalmente os seguintes fatores: (1) Tratar de maneira diferente conforme a pressão do meio a ser medido seja estável ou não. Ao medir a pressão estável, o valor máximo de pressão do meio não deve exceder 2/3 da escala total do manômetro. Para garantir a precisão das medições do manômetro, o valor da pressão do meio a ser medido deve ser pelo menos 1/3 da escala total do manômetro. (2) A precisão do manômetro é determinada com base no maior erro de medição permitido pelos critérios do processo de produção. Sempre que possível, evite usar instrumentos com precisão excessiva, desde que isso não comprometa as necessidades de produção. (3) Ao fazer a escolha, é necessário levar em consideração as propriedades do meio a ser medido, optando assim por manômetros de uso geral ou manômetros especializados. 2. Como verificar se há graxa no manômetro de pressão de oxigênio? ------ (VI) Instrumentos e válvulas de regulação automática 1. O que é um sistema de regulação automática? Qual é a sua composição? É um sistema criado para realizar o ajuste automático de alguns parâmetros críticos no processo de produção. Dessa forma, quando esses parâmetros são afetados por fatores externos e saem do seu estado normal, o sistema consegue ajustá-los automaticamente de volta aos valores especificados. Esse sistema é chamado de sistema de controle automático. Sua composição é: objeto de regulação, elemento de medição, transmissor, regulador automático, atuador. 2. O que é o objeto de regulação? Valor dado e desvio? Nos sistemas de controle automático, os equipamentos de produção cujos parâmetros de processo precisam ser ajustados são chamados de objetos de controle. Os valores de processo que devem ser mantidos durante a produção são denominados valores de referência. Nos sistemas de controle automático, costuma-se usar a diferença entre o valor de referência e o valor medido como desvio. Quando o valor de referência é maior que o valor medido, há um desvio positivo; já quando o valor de referência é menor que o valor medido, há um desvio negativo. 3. O que é um circuito de controle? Um circuito composto pelos elementos de medição do processo de medição, pelo controlador e pelos atuadores é chamado de circuito de controle. 4. Como é constituído um circuito de controle simples? Geralmente, é composto por um transmissor de detecção, um objeto de regulação, um regulador e um atuador. 5. Quais são as características dos circuitos de controle em cascata? O sistema de controle em cascata pertence aos sistemas de controle com valor fixo; o valor de saída do regulador principal serve como valor de referência para o regulador secundário, e o valor de saída deste último é enviado para a válvula de controle. O regulador principal tem a função de controlar os valores fixos, enquanto o regulador secundário atua no controle adaptativo. Em comparação com os sistemas de controle de circuito único, os circuitos de controle em série possuem as seguintes características: ⑴ Eles têm uma capacidade mais rápida e eficaz de superar as perturbações que chegam ao circuito secundário. Graças à introdução do circuito secundário, **a qualidade do controle é melhorada**. ⑵ É possível melhorar as características do objeto. ⑶ É possível eliminar o impacto das características não lineares da válvula de regulação. ⑷ É possível levar em consideração duas variáveis, principal e secundária. 6. O que é controle automático? Refere-se ao controle do processo de produção sem intervenção humana, no qual os instrumentos de medição no local (como medidores de temperatura, KTD/TC, transmissores, etc.) medem as variáveis do processo (pressão, temperatura, vazão, etc.). Esses valores são convertidos em sinais padrão, que são utilizados para acionar os atuadores e controlar as variáveis do processo de modo que elas se aproximem dos valores desejados, até que a diferença seja eliminada. Esse processo é chamado de controle automático. 7. Quais são os termos mais utilizados nos sistemas de controle automático? Objeto de controle: O dispositivo, máquina ou processo de produção que precisa ser controlado é chamado de objeto de controle. Variável controlada: A grandeza física dentro do objeto a ser controlado que deve manter um valor definido (próximo de um valor fixo ou variando de acordo com uma lei predeterminada) é chamada de variável controlada. Variável de operação: Grandeza física ou energia transmitida ao dispositivo de controle para manipular e manter a variável controlada no valor definido. 8. Quais são os dois tipos de sistemas de controle automático? Existem dois tipos de sistemas de controle: sistemas de controle em malha aberta e sistemas de controle em malha fechada. 9. De quais partes é composto o circuito de controle em loop fechado? É composto por várias partes: detecção, transmissão, regulação e atuação. 10. Quais são os tipos de sistemas de controle em loop fechado? ⑴ Sistema de controle de valor fixo ； ⑵ Sistema de controle adaptativo ； ⑶ Sistema de controle por programa (sequencial). 11. Quais são os principais tipos de sistemas de controle? Existem, principalmente, sistemas de controle em cascata, sistemas de controle uniforme, sistemas de controle por razão e sistemas de controle por faixas. 19. O que é o valor OP? OP é o valor de saída, o sinal que o controlador envia ao atuador. 20. O que é o valor PV? PV é o valor medido, que corresponde ao valor da variável do processo obtido pelos componentes de medição. 21. Como utilizar corretamente um sistema de controle em cascata? Primeiro, use o controle remoto manual para fazer com que os parâmetros principais se aproximem ou se igualem ao valor definido, e que os parâmetros secundários também fiquem estáveis. Em seguida, mude o regulador secundário de modo manual para automático. Depois que o circuito secundário passar a operar em modo automático, ajuste o controlador principal para que os parâmetros principais se aproximem ou se igualem ao valor definido. Quando o circuito secundário estiver estável, o regulador principal também pode ser colocado em modo automático. Durante a operação, deve-se utilizar primeiro o circuito secundário e, só depois, o circuito principal, garantindo assim uma transição sem perturbações. 22. Como regular a operação de alternância manual–automática? Durante o processo de troca, deve-se garantir uma transição sem perturbações. Antes de passar para o controle automático, é necessário primeiro realizar um controle manual, de modo que a variável controlada fique estável no valor definido. Somente após o estado do sistema se estabilizar por um determinado período é que se pode passar para o modo automático. Durante a transição, é essencial que a pressão no sistema manual permaneça constante, ou seja, que a abertura da válvula não mude; caso contrário, isso causará perturbações indesejadas. 23. De acordo com a fonte de energia utilizada pelo instrumento, em que duas grandes categorias os instrumentos podem ser divididos? Podem ser divididos em: ⑴ Reguladores de ação direta (reguladores autônomos) ； ⑵ Os reguladores de ação indireta, dependendo da fonte de energia utilizada, são divididos em reguladores elétricos, reguladores pneumáticos e reguladores de nível de líquido. 24. De quais duas partes é composto o válvula reguladora de membrana pneumática? A válvula de regulação de membrana pneumática é composta por dois componentes: o atuador (cabeça da membrana) e o mecanismo de regulação (corpo da válvula). O atuador é responsável por gerar a força necessária, enquanto o mecanismo de regulação controla o fluxo do fluido.
Vácuo = Pressão atmosférica – Pressão absoluta.
1 Pa = 1 N/m².
1 MPa = 10⁶ Pa.
1 mmHg = 133 Pa.
1 mmH₂O = 9,81 Pa.
1 kgf/cm² = 9,8066×10⁴ Pa.
1 atm = 1,013×10⁵ Pa.
1 psi = 6,9 kPa.
1 bar = 10⁵ N/m².
Existem três escalas de temperatura comuns: a escala Celsius (°C), a escala Fahrenheit (°F) e a escala Kelvin (K). A relação entre os três valores é: ℃ = 5/9(?F – 32) ； ℃=K-273.15 (II) – Instrumentos de medição de pressão 1. Como escolher um manômetro? A escolha do manômetro deve ser feita de acordo com as exigências do processo de produção, considerando de maneira adequada o tipo, modelo, faixa de medição e grau de precisão do manômetro. Ao fazer a escolha, levam-se em consideração principalmente os seguintes fatores: (1) Tratar de maneira diferente conforme a pressão do meio a ser medido seja estável ou não. Ao medir a pressão estável, o valor máximo de pressão do meio não deve exceder 2/3 da escala total do manômetro. Para garantir a precisão das medições do manômetro, o valor da pressão do meio a ser medido deve ser pelo menos 1/3 da escala total do manômetro. (2) A precisão do manômetro é determinada com base no maior erro de medição permitido pelos critérios do processo de produção. Sempre que possível, evite usar instrumentos com precisão excessiva, desde que isso não comprometa as necessidades de produção. (3) Ao fazer a escolha, é necessário levar em consideração as propriedades do meio a ser medido, optando assim por manômetros de uso geral ou manômetros especializados. 2. Como verificar se há graxa no manômetro de pressão de oxigênio? ------ (VI) Instrumentos e válvulas de regulação automática 1. O que é um sistema de regulação automática? Qual é a sua composição? É um sistema criado para realizar o ajuste automático de alguns parâmetros críticos no processo de produção. Dessa forma, quando esses parâmetros são afetados por fatores externos e saem do seu estado normal, o sistema consegue ajustá-los automaticamente de volta aos valores especificados. Esse sistema é chamado de sistema de controle automático. Sua composição é: objeto de regulação, elemento de medição, transmissor, regulador automático, atuador. 2. O que é o objeto de regulação? Valor dado e desvio? Nos sistemas de controle automático, os equipamentos de produção cujos parâmetros de processo precisam ser ajustados são chamados de objetos de controle. Os valores de processo que devem ser mantidos durante a produção são denominados valores de referência. Nos sistemas de controle automático, costuma-se usar a diferença entre o valor de referência e o valor medido como desvio. Quando o valor de referência é maior que o valor medido, há um desvio positivo; já quando o valor de referência é menor que o valor medido, há um desvio negativo. 3. O que é um circuito de controle? Um circuito composto pelos elementos de medição do processo de medição, pelo controlador e pelos atuadores é chamado de circuito de controle. 4. Como é constituído um circuito de controle simples? Geralmente, é composto por um transmissor de detecção, um objeto de regulação, um regulador e um atuador. 5. Quais são as características dos circuitos de controle em cascata? O sistema de controle em cascata pertence aos sistemas de controle com valor fixo; o valor de saída do regulador principal serve como valor de referência para o regulador secundário, e o valor de saída deste último é enviado para a válvula de controle. O regulador principal tem a função de controlar os valores fixos, enquanto o regulador secundário atua no controle adaptativo. Em comparação com os sistemas de controle de circuito único, os circuitos de controle em série possuem as seguintes características: ⑴ Eles têm uma capacidade mais rápida e eficaz de superar as perturbações que chegam ao circuito secundário. Graças à introdução do circuito secundário, **a qualidade do controle é melhorada**. ⑵ É possível melhorar as características do objeto. ⑶ É possível eliminar o impacto das características não lineares da válvula de regulação. ⑷ É possível levar em consideração duas variáveis, principal e secundária. 6. O que é controle automático? Refere-se ao controle do processo de produção sem intervenção humana, no qual os instrumentos de medição no local (como medidores de temperatura, KTD/TC, transmissores, etc.) medem as variáveis do processo (pressão, temperatura, vazão, etc.). Esses valores são convertidos em sinais padrão, que são utilizados para acionar os atuadores e controlar as variáveis do processo de modo que elas se aproximem dos valores desejados, até que a diferença seja eliminada. Esse processo é chamado de controle automático. 7. Quais são os termos mais utilizados nos sistemas de controle automático? Objeto de controle: O dispositivo, máquina ou processo de produção que precisa ser controlado é chamado de objeto de controle. Variável controlada: A grandeza física dentro do objeto a ser controlado que deve manter um valor definido (próximo de um valor fixo ou variando de acordo com uma lei predeterminada) é chamada de variável controlada. Variável de operação: Grandeza física ou energia transmitida ao dispositivo de controle para manipular e manter a variável controlada no valor definido. 8. Quais são os dois tipos de sistemas de controle automático? Existem dois tipos de sistemas de controle: sistemas de controle em malha aberta e sistemas de controle em malha fechada. 9. De quais partes é composto o circuito de controle em loop fechado? É composto por várias partes: detecção, transmissão, regulação e atuação. 10. Quais são os tipos de sistemas de controle em loop fechado? ⑴ Sistema de controle de valor fixo ； ⑵ Sistema de controle adaptativo ； ⑶ Sistema de controle por programa (sequencial). 11. Quais são os principais tipos de sistemas de controle? Existem, principalmente, sistemas de controle em cascata, sistemas de controle uniforme, sistemas de controle por razão e sistemas de controle por faixas. 19. O que é o valor OP? OP é o valor de saída, o sinal que o controlador envia ao atuador. 20. O que é o valor PV? PV é o valor medido, que corresponde ao valor da variável do processo obtido pelos componentes de medição. 21. Como utilizar corretamente um sistema de controle em cascata? Primeiro, use o controle remoto manual para fazer com que os parâmetros principais se aproximem ou se igualem ao valor definido, e que os parâmetros secundários também fiquem estáveis. Em seguida, mude o regulador secundário de modo manual para automático. Depois que o circuito secundário passar a operar em modo automático, ajuste o controlador principal para que os parâmetros principais se aproximem ou se igualem ao valor definido. Quando o circuito secundário estiver estável, o regulador principal também pode ser colocado em modo automático. Durante a operação, deve-se utilizar primeiro o circuito secundário e, só depois, o circuito principal, garantindo assim uma transição sem perturbações. 22. Como regular a operação de alternância manual–automática? Durante o processo de troca, deve-se garantir uma transição sem perturbações. Antes de passar para o controle automático, é necessário primeiro realizar um controle manual, de modo que a variável controlada fique estável no valor definido. Somente após o estado do sistema se estabilizar por um determinado período é que se pode passar para o modo automático. Durante a transição, é essencial que a pressão no sistema manual permaneça constante, ou seja, que a abertura da válvula não mude; caso contrário, isso causará perturbações indesejadas. 23. De acordo com a fonte de energia utilizada pelo instrumento, em que duas grandes categorias os instrumentos podem ser divididos? Podem ser divididos em: ⑴ Reguladores de ação direta (reguladores autônomos) ； ⑵ Os reguladores de ação indireta, dependendo da fonte de energia utilizada, são divididos em reguladores elétricos, reguladores pneumáticos e reguladores de nível de líquido. 24. De quais duas partes é composto o válvula reguladora de membrana pneumática? A válvula de regulação de membrana pneumática é composta por dois componentes: o atuador (cabeça da membrana) e o mecanismo de regulação (corpo da válvula). O atuador é responsável por gerar a força necessária, enquanto o mecanismo de regulação controla o fluxo do fluido.
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