Lista Instrumentação – prof. Edson Duarte
Nov/10
1) Uma questão que freqüentemente se apresenta na instrumentação industrial
é qual o valor de uma determinada grandeza que o instrumento está
transmitindo para a unidade de controle. Como já vimos estes sinais são
padronizados e os transmissores trabalham com sinais padronizados de 0 a 20
mA (padrão americano), 4 a 20mA e 0 a 10V, estes instrumentos
adequadamente calibrados e aferidos transmitem a informação da grandeza
medida numa relação de 0 a 100%, ou seja, em uma transmissão de um sinal
de 4 a 20mA, 4 mA indica 0% e 20mA indica 100%.
Trabalhando com esta padronização pode-se operar com instrumentos de
diversos fabricantes e controladores interligados entre si que eles irão se
comunicar entre si.
Na figura 1 tem-se uma curva típica de um instrumento que transmite de 4 a
20mA um valor de pressão que varia de 500 psi (0% de sua escala) a 2000 psi
(100%) de sua escala.
Faixa ou range: 500 a 2000 psi
Span: 1500 psi
Exatidão:
% do Fundo de escala (% do FE)
% do Span
% do valor lido
A medida de 750 psi, temos:
1% do valor de fundo de escala:
750 ± (2000. 0,001) = 750 ± 2 psi
1% do valor do span: 750 ±
(1500. 0,001) = 750 ± 1,5 psi
1% do valor do lido: 750 ± (750. 0,001) = 750 ± 0,75 psi
Qual o valor de corrente para a pressão indicada de 750 psi?
2000-500
2000 psi
16 mA
750 psi
x
16-4
x-4
750-500
500 psi
2000 - 500
-------------- 16 - 4
750 – 500
--------------
x-4
4 mA
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2000 - 500
-------------- 16 - 4
750 – 500
--------------
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1500 . (x-4) = 250 . 12
1500.x – 6000 = 3000
x-4
1500.x = 3000 + 6000
1500 . x = 9000
x = 9000/1500
x = 6 mA
Esta questão foi resolvida utilizando uma regra de três para fazer a
interpolação dos valores intermediários, pode-se também resolver este
exercício calculando a equação da reta, que neste caso seria uma equação do
primeiro grau na forma: y = a.x + b.
A unidade de controle do processo recebe as informações dos instrumentos na
faixa de 4 a 20mA, 0 a 20mA e 0 a 10V, que correspondem proporcionalmente
as variáveis medidas, então pode-se saber qual é o valor da pressão de um
vaso lendo os sinais de corrente ou de tensão. Ao conectar um amperímetro no
transmissor de pressão a corrente lida foi de 12,5 mA, qual o valor da pressão
indicada no sensor de pressão? Usar a figura 1.
2000 - 500
Y-500
2000 psi
16 mA
Y psi
12,5 mA
500 psi
4 mA
16 - 4
12,5 - 4
2000 - 500
--------------------- 16 - 4
Y – 500
---------------------
12,5 - 4
1500 . (12,5 - 4) = (Y – 500) . 12
12750 = 12.Y - 6000
12. Y = 12750 + 6000
12. Y = 18750
Y = 18750 / 12
Y = 1562,5 psi
2) Um sensor de velocidade tem as seguintes características:
Exatidão: ±0.5% of reading (Exatidão do Valor Lido)
Repetibilidade: 0.2%
Range ou faixa: 0~7m/s
Padrão de transmissão de 4 a 20mA
Para uma velocidade de 5 m/s, calcule:
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a)
b)
c)
d)
Nov/10
A exatidão da leitura?
O valor em mA lido pela unidade de controle?
Para a leitura de 4,5 mA, qual a velocidade indicada no instrumento?
Quando a variável medida estiver a 80% do seu valor máximo qual a
indicação no amperímetro e qual o valor da velocidade medida?
3) Um transmissor de temperatura (TT) tem as seguintes características:
Exatidão: ±0.1 % of reading (Exatidão do Valor Lido)
Repetibilidade: 0.05%
Range ou faixa: 20~450º C
Padrão de transmissão de 4 a 20mA e de 0 a 10V
Para uma velocidade de 120ºC, calcule:
a)
b)
c)
d)
e)
f)
A exatidão da leitura?
O valor em mA lido pela unidade de controle?
Para a leitura de 7,5 mA, qual a velocidade indicada no instrumento?
O valor em Volts lido pela unidade de controle?
Para a leitura de 8V, qual a velocidade indicada no instrumento?
Quando a variável medida estiver a 70% do seu valor máximo qual a
indicação no amperímetro e qual o valor da temperatura medida?
4) Um transmissor de nível (LT) está instalado em uma tanque que armazena
água a temperatura ambiente, este transmissor tem as seguintes
características:
Exatidão: ±0.2 % of reading (Exatidão do Valor Lido)
Repetibilidade: 0.1%
Range ou faixa: 0~30 mca (metro por coluna de água)
Padrão de transmissão de 4 a 20mA e de 0 a 10V
Para um nível de 12mca, calcule:
a) A exatidão da leitura?
b) O valor em mA lido pela unidade de controle?
c) Para a leitura de 15 mA, qual a velocidade indicada no instrumento?
d) O valor em Volts lido pela unidade de controle?
e) Para a leitura de 2,5 V, qual a velocidade indicada no instrumento?
f) Quando a variável medida estiver a 20% do seu valor máximo qual a
indicação no amperímetro e qual o valor do nível medido?
5) Um transmissor de temperatura (TT) está instalado em um tanque que
armazena água de processo a temperatura ambiente, este transmissor tem as
características mostradas no gráfico da figura 2, determine:
a)
b)
c)
d)
Qual a faixa ou range deste transmissor?
Qual o span deste transmissor?
Para a leitura de 12 mA, qual a temperatura indicada no instrumento?
Quando a variável medida for 60% do seu valor máximo qual a
indicação no amperímetro e qual o valor da temperatura medida?
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Figura 2
6) Um transmissor de pressão (PT) está instalado em um trocador de calor faz
a medição da pressão interna destes TC, este transmissor tem as
características mostradas no gráfico da figura 3, determine:
Figura 3
a)
b)
c)
d)
Qual a faixa ou range deste transmissor?
Qual o span deste transmissor?
Para a leitura de 5 mA, qual a pressão indicada no instrumento?
Quando a variável medida for 10% do seu valor máximo qual a
indicação no amperímetro e qual o valor da pressão medida?
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7) A figura 4 ilustra o fluxograma de um sistema para aquecer água através de
um trocador de calor, responda:
a) Identifique os seguintes instrumentos
TT:________ ________________________________;
TIC:_____________ ___________________________;
TCV:___________ ____________________________;
Figura 4
O controle da saída (água quente) pode ser realizado por meio de um controle
liga-desliga ou on-off, a figura 5 mostra um exemplo deste controle.
Figura 5
b) Para o controle do tipo on-off, qual o inconveniente da medição do valor de
saída. Comente também quais são os prós para este tipo de controle.
Inconveniente:____________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
Prós:
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
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O controle automático contínuo em malha fechada pode ser realizado utilizando
os controles Proporcional, Integral, Derivativo e os combinados PI, PD e PID.
c) Para o controle do tipo Proporcional, cite uma aplicação e comente.
d) Para o controle do tipo Proporcional + Integral, cite uma aplicação e
comente.
e) Para o controle do tipo Proporcional + Integral + Derivativo, cite uma
aplicação e comente.
Step Response
1.4
1.2
PI
PID
1
P
Amplitude
0.8
PD
0.6
0.4
0.2
0
0
1
2
3
4
5
Time (sec)
6
7
8
9
10