Banco de Ensaios para Planta Multiprocesso
- XC902 -
1. Descrição
Fornecimento de uma planta didática para curso de controle de processo para estudos dos
fundamentos de instrumentação por meio de multiprocesso.
2. Características Gerais
•
A planta didática possui características de processos, operação e sintonia, além de possibilitar a
execução de ensaios de controle PID das quatro variáveis juntas: Nível, Vazão, Pressão e Temperatura.
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Dois dos reservatórios incluindo o do sistema de aquecimento são fechados para serem passíveis
de pressurização. Estes reservatórios possuem visores de nível com proteção contra impacto e escala de
alumínio com marcação que não se pode apagar. Possui válvula de bloqueio.
•
Há na planta a possibilidade de diferentes configurações e ligações elétricas (painel frontal) de
malhas de controle sem a necessidade da utilização de ferramentas
•
Os instrumentos contidos na planta são:
o
Transmissor Indicador de Vazão por orifício integral.
o
Transmissor de Indicador de Vazão por turbina;
o
Transmissor Indicador de Vazão Eletromagnético;
o
Rotâmetro com cone de vidro com escala serigrafada e com proteção nas laterais;
o
Transmissor Indicador para medição de pressão manométrica;
o
Transmissor Indicador de Nível por pressão diferencial;
o
Chave de Nível;
o
Termostato;
o
Fluxostado;
o
Medidores e transmissores indicadores de temperatura por termopar e termo resistência
com poços.
•
A planta didática é dotada de um sistema de aquecimento e um sistema de resfriamento para
realização de ensaios envolvendo a variável temperatura.
•
A planta didática inclui os seguintes equipamentos:
o
Bomba de velocidade variável comanda por sinal analógico;
o
Resistência com modulo de potência variável comandada por sinal analógico 4 a 20 mA;
o
Duas válvulas de controle com posicionadores comandados por sinal elétrico analógico;
o
Válvulas proporcionais comandada por sinal analógico;
o
Válvula de Segurança.
3. Características Mecânicas
A planta didática possui as seguintes dimensões:
o
o
o
2000 mm de largura;
1200 mm de profundidade;
2000 mm de altura.
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A planta didática é modular e dotada de pés desmontáveis com rodízios giratórios e travas.
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A estrutura da planta didática e suportes dos componentes são montadas com perfil de alumínio
estrutural modular e com todos os acessórios apropriados para a montagem.
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A planta possui tanques de processo fabricados em aço inoxidável.
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A montagem do banco de ensaio didático é efetuada privilegiando o acesso aos instrumentos, de
forma que a montagem, desmontagem e intervenções nestes instrumentos possam ser efetuadas
diretamente, sem a necessidade de desmontagem ou deslocamento de qualquer elemento do banco de
ensaio didático.
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As tubulações e conexões do processo são de aço inoxidável de 1/2" polegadas de diâmetro,
resultado de cálculos da velocidade do processo. Os eletrodutos e caixas de passagem em material
metálico condicionados com pintura descrita.
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É previsto um arranjo que possibilita a retirada de todos os transmissores e de todas as válvulas
de controle do banco de ensaio didático mesmo que ela esteja em operação para esta é previsto o uso de
manifolds e válvulas manuais tipo esfera.
4. Características Elétricas
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O componente do banco de ensaio didático, alimentados pela rede elétrica opera em 220VCA.
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A alimentação geral do banco de ensaio didático inclui um sistema de proteção devidamente
dimensionado para funcionamento pleno de toda a carga nela envolvida e proteção do usuário contra
choques elétricos, desligando-a.
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Os condutores de alimentação e de sinal, que interligam os instrumentos e equipamentos do
banco de ensaio didático com o painel frontal, passam por canaletas adequadas e são interligados a este
painel por meio de borneiras apropriadas instaladas em placas de montagem de fácil acesso (no interior
do painel frontal). A montagem, os componentes e o painel estão de acordo com padrões industriais.
•
O banco de ensaio didático inclui no painel frontal borne para pino banana, devidamente
identificados, referentes às saídas e entradas de sinal dos instrumentos de medição e controle que a
compõe, bem como terminais da fonte destinada à alimentação das malhas de controle, de forma que o
aluno possa fazer o fechamento destas malhas neste painel.
•
A planta inclui no painel frontal, chave geral com seccionamento e aterramento temporário. Essa
chave possuirá três posições: LIGA, DESLIGA E ATERRAR. O painel frontal possui uma chave ou botoeiras,
para o acionamento do sistema de aquecimento/resfriamento. Possui também, indicadores luminosos
para sinalizar o acionamento do banco de ensaio didático e o sistema de aquecimento/resfriamento. As
chaves ou botoeiras e os indicadores são devidamente identificados.
•
A planta inclui na porta do painel frontal desenho da planta com instrumentação (P&I) em placa
petg transparente com serigrafia indelével em conformidade com a norma ISA e porta documentação na
parte interna da porta (atrás do desenho).
5. Segurança
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A montagem do banco de ensaio didático é feita visando à proteção do usuário e dos
equipamentos que a compõem.
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É prevista proteção para a bomba (Chave de Nível), para o aquecedor/resfriador Termostato) e
componentes envolvendo a variável pressão (Válvula de Segurança) independente do sistema de
controle.
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O projeto de montagem da planta é feito visando à proteção do usuário e dos equipamentos que
a compõem evitando choques elétricos.
6. Documentação Técnica
Os documentos serão fornecidos em Português salvo algum fornecimento de componente de fabricante
em Inglês.
o
o
o
Manuais de instalação e Operação;
Esquemas Elétricos / Eletrônicos;
Material Didático de Execução dos Ensaios.
7. Ensaio Didático
Embora o software de configuração das estações didáticas Authomathika permita uma enorme gama de
possibilidades de ensaios e controles, o produto é fornecido com três estratégias básicas
préprogramadas, que permitem fazer com que o processo de familiarização da unidade seja
simplificado, antes do desenvolvimento de ensaios mais complexos e abrangentes.
As configurações básicas, pré-programadas em fábrica, são as seguintes:
o
o
o
Controle de pressão e nível por realimentação negativa
Controle de temperatura tipo cascata
Controle de temperatura tipo antecipatório
•
Controle de pressão por realimentação negativa:
Neste tipo de estratégia de controle, o objetivo é a manutenção em valores constantes da pressão no
tanque de mistura, através do controle da vazão de ar de pressurização no tanque. Neste caso, a
variável de processo (PV) é a pressão no tanque de mistura, e a variável manipulada (MV) é a válvula de
controle de vazão de ar de pressurização.
•
Controle de temperatura tipo antecipatório:
Este ensaio tem como objetivo manter constante a temperatura da água no tanque de aquecimento. O
controle atua sobre um conversor de potência, que modula a potência elétrica aplicada sobre um
conjunto de resistências, cujo aquecimento transfere calor para a água a ser aquecida. A malha mestra
de controle é a que controla a temperatura da água, a qual é influenciada pela vazão de água de
alimentação do tanque, demonstrando como esse tipo de controle pode acelerar a resposta do sistema,
permitindo um controle mais preciso e rápido da variável de processo (no caso, a temperatura da água
no tanque de aquecimento).
No diagrama abaixo são demonstrados os controles citados acima, sendo o P&I ilustrativo, porem todos
os instrumentos listados serão instalados no banco de ensaio didático.
•
Controle de Nível realimentação negativa:
Neste tipo de estratégia de controle, o objetivo é a manutenção em valores constantes do nível do
líquido no tanque, através do controle da vazão de água inserida no próprio tanque. Neste caso, a
variável de processo (PV) é o nível no interior do tanque, e a variável manipulada (MV) é a válvula de
controle de vazão da água que alimenta o tanque.
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Controle de Temperatura tipo cascata:
Neste ensaio, um tanque dotado de aquecedor fornece água aquecida a um segundo tanque, chamado
tanque misturador, com o objetivo de variar a temperatura da água já contida no tanque misturador.
Como a água no tanque misturador está, no início do ensaio, à temperatura ambiente, a adição de água
quente proveniente do tanque aquecedor irá aumentar a temperatura na água contida no tanque
misturador.
O objetivo deste ensaio é a manutenção da temperatura da água do tanque misturador, compensando
as variações de temperatura provocadas pela água servida pelo tanque aquecedor. O controle é
baseado na modulação de uma válvula de controle de vazão de água fria que alimenta o tanque
misturador, cujo “set-point” é gerado remotamente pela saída de controle de temperatura da água no
próprio tanque misturador, resultando na correção da válvula de água fria quando houver um desvio
entre o valor desejado e o valor efetivamente medido da temperatura da água no tanque misturador.
No diagrama abaixo são demonstrados os controles citados acima, sendo o P&I ilustrativo, porem todos
os instrumentos listados serão instalados no banco de ensaio didático.
8. Vistoria Técnica
Se necessário, o banco de ensaio didático ficará a disposição para a realização de vistoria por dois
técnicos ou responsáveis, antes do envio do equipamento.
Nesta vistoria poderá ser feitas as verificações listadas abaixo no processo de aceitação, entre outros
itens:
A) Se o banco de ensaio didático esta devidamente montada e pronta para o funcionamento, incluindo a
interligação e a configuração dos instrumentos e dispositivos de controle;
B) Se o sistema de aquecimento e o sistema de resfriamento foram devidamente dimensionados de
forma a possibilitar a implementação de malhas de controle envolvendo a variável temperatura.
C) Se as válvulas de controle estão devidamente dimensionadas quanto ao seu coeficiente de vazão, de
forma a permitir a controlabilidade das variáveis envolvidas nas malhas do banco de ensaio didático;
D) Se os instrumentos de medição e controle estão devidamente dimensionados de acordo com o range
das variáveis por eles medidas ou controladas;
E) Se os critérios de segurança foram atendidos, visando a proteção do usuário e do respectivo
equipamento.
9. Montagem e Instalação
9.1 Fica a cargo da contratante o fornecimento da área adequada à instalação da planta, onde estarão à
disposição da equipe os seguintes recursos:
9.1.1 Sanitários;
9.1.2 Água potável (para consumo dos operários);
9.1.3 Energia elétrica (adequada a alimentação de equipamentos pesados como máquinas de solda e
ferramentas de corte);
9.1.4 Atendimento médico emergencial nas instalações da obra em casos de acidentes com lesões
sérias, incluindo transporte emergencial a hospital mais próximo.
10. Treinamento
Será providenciado treinamento operacional e de manutenção do equipamento para três responsáveis
com carga horário de 40 horas sem ônus com enfoque em atividades praticas mínimo 80% de forma a
garantir os conhecimentos necessários aos técnicos.
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O treinamento irá abordar aspectos sobre:
o
Funcionamento e operação da planta;
o
Configuração e programação;
o
Simulação da planta;
o
Implementação e ajustes de malhas.
o
Procedimentos Periódicos Manutenção.
11. Observações Gerais
Todo cabeamento utilizam terminais de compressão pré-isolados e são identificados através de anilhas.
Os cabos de alimentação da planta são únicos e com conector 3P+N+T.
A planta será devidamente embalada de forma a garantir que chegue a seu destino com segurança.
A planta didática Authomathika atende as normas e certificações NR10, NR12, NR12, ANSI/ISA e NR15
visando à segurança e proteção dos usuários.
12. Escopo de fornecimento dos principais equipamentos e instrumentos do banco de
ensaio didático
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Transmissores de Pressão Diferencial Profibus PA;
Orifício Integral
Posicionador para Atuador Pneumático Profibus PA;
Transmissor de Temperatura Profibus PA;
Conversor Profibus PA/4-20 ma
Isolador de Sinal;
Módulo Switch Ethernet;
Conversor de Potência;
Sensor de Temperatura;
Sensor de Temperatura Termopar;
Chave de Nível;
Termostato;
Resistência de Aquecimento;
Rotâmetros;
Válvulas Esferas;
Bombas Hidráulicas;