TEQ –UFF - Sistemas de Instrumentação e Controle
Profa. Ninoska Bojorge
Lista 3 – Sistemas de Instrumentação e Controle de Processos
Questão 1
O fato de que a função de transferência da Temperatura/Resistência de um sensor de
temperatura seja mais ou menos linear do que a função de transferência de
Temperatura/Tensão de um termopar. Que impacto essa função tem sobre a decisão de
escolher entre um termopar ou um RTD para uma aplicação de medição de temperatura?
Questão 2
Medidores de vazão por turbina são quase autoexplicativos em sua operação. Comparar e
contrastar o medidor de fluxo por turbina versus o medidor padrão de vazão por placa de
orifício como um dispositivo de medição. Quais são algumas das vantagens de medidores
de turbina em relação às placas de orifício? Existem desvantagens significativas? Além
disso, comparar a linearidade do sinal entre as duas tecnologias de medição de vazão:
sabemos que placas de orifício exigem caracterização de raiz quadrada para obter uma
resposta linear para vazão. É a mesma afirmação para medidores de turbina? Por que ou
por que não?
Questão 3
Descreva o principio de medição dos sensores-transmissores de vazão mássica por
Coriolis e Identifique as vantagens que este instrumento tem sobre outras tecnologias de
medição de fluxo mássico de modo que os tornam dignos de seu preço elevado em
algumas aplicações. Quais são essas vantagens e desvantagens (além de custo
relativamente alto)?.
Questão 4
Um dispositivo pneumático extrator da raiz quadrada tem uma escala calibrada de 3 a 15
PSI para entrada e a saída. Complete a tabela de valores para este relé, assumindo
perfeita calibração (erro zero). Certifique-se de mostrar o seu trabalho de cálculos.
Sinal de
entrada (PSI)
5
13
Percentagem do
Span entrada (%)
Percentagem do
Span saída (%)
Sinal de saída (PSI)
50
30
80
15
7
12
Questão 5
O medidor de vazão por turbina do fluido que se desloca no interior da tubulação aciona
um rotor montado axialmente dentro do medidor de vazão. A velocidade deste rotor é
proporcional à velocidade de deslocamento do fluido no processo. Logo, um sensor (pickup magnético) acoplado ao corpo do medidor, tem seu campo magnético alterado a cada
passagem de uma das pás do rotor, gerando um pulso elétrico que é amplificado e
processado na forma de frequência ou corrente, segundo a relação, f = kQ , onde, f é a
frequência em Hertz (pulsos por segundo) , k é o fator de calibração em pulsos por galão e
Q a vazão volumétrica em litros por segundos. Se esse dispositivo é empregado para a
medição de água de resfriamento necessária para um grande gerador de energia e utiliza
um circuito eletrônico para converter os pulsos da bobina do detector em um sinal
1
TEQ –UFF - Sistemas de Instrumentação e Controle
Profa. Ninoska Bojorge
analógico de corrente de 4-20 mA. O fator ”k" para o elemento de turbina é de 99
pulsações por litro, e a saída analógica de 4-20 mA ajustada para uma faixa de vazão de 0
a 500 GPM. Complete a seguinte tabela de valores para esse transmissor, assumindo uma
perfeita calibração (erro zero). Mostre os cálculos.
Vazão medida
(GPM)
Sinal do detector
pick-up (Hz)
Percentagem do span
(%)
Sinal de saída
(mA)
250
412
305
780
63
49
10
16
Questão 6
Suponha que se está medindo a vazão de uma solução levemente ácida, utilizando um
sensor magnético para medir a vazão. A condutividade do ácido está dentro da faixa
aceitável para este medidor, e por isso funciona muito bem. Agora, suponha que a solução
ácida cresce em força (maior concentração de ácido). Isto irá aumentar a condutividade da
solução, porque agora há mais íons disponíveis para transportar uma corrente elétrica.
Que efeito isso terá sobre a calibração do sensor magnético de vazão? Será que alguém
tem que re-calibrar o medidor de vazão a fim de novamente medir corretamente a vazão
do ácido? Se assim for, este vai ser um zero ou uma mudança de span? De que maneira
será o zero e/ ou mudança do span, maior ou menor? Explique sua resposta.
Questão 7
O sistema de Flare é uma forma segura de evitar sobrepressão em unidades industriais,
evitando que, devido a situações de anormalidades como pressão no interior das linhas e
equipamentos ultrapassem os valores máximos admissível de operação. Geralmente são
usados nas industrias de petróleo, onde hidrocarbonetos pressurizados são rapidamente
queimados no topo do Flare, longe de qualquer produto que possa ser inflamável. No
seguinte diagrama P&ID esquematiza como acontece na maioria dos sistemas de flare,
onde um tambor tipo Knockout é usado para separar vapores do líquido, de modo que
somente os vapores sejam enviados para a ponta do Flare para ser queimados. Qualquer
líquido captado é drenado para o sistema de esgoto de água-oleosa (OWS): Suponha que
o pessoal de operações numa refinaria deseja monitorar a vazão total de material de
hidrocarboneto queimado no Flare. Engenheiros de processos estão debatendo que tipo(s)
de medidor(es) de vazão podem ser usado(s) para essa tarefa, e onde exatamente ele
deve ser colocado no sistema de tubulação. Para os seguintes tipos de tecnologias de
sensores de vazão, determinar se cada um desses sensores pode ou não ser aplicado a
este problema. Justifique
• Placa de orifício / venturi / etc
• Deslocamento positivo
• Turbina
• Vortex
• Magnético
• Ultra-sons (Doppler)
• Ultra-sônico (tempo de trânsito)
• Coriolis
2
TEQ –UFF - Sistemas de Instrumentação e Controle
Profa. Ninoska Bojorge
3