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Exercícios de Instrumentação Básica - Introdução
Nas questões de 1 à 5, assinale a alternativa correta.
1 – Processo industrial é definido como:
d) uma operação ou uma série de operações realizada em um determinado equipamento, onde varia pelo menos uma característica física ou química de um material;
2 – Variáveis de processo é definida como:
e) condições internas ou externas que afetam o desempenho de um processo.
3 – Variável controlada é definida como:
a) a variável que mais diretamente indica a forma ou o estado desejado do produto;
4 – Meio controlado é definido como:
b) a energia ou o material do processo, da qual a variável manipulada é uma condição ou característica;
5 – Variável manipulada é definida como:
c) a variável, na qual o controlador automático atua, no sentido de se manter a variável controlada no valor desejado;
6 - Dê a definição de agente de controle.
R.: Agente de controle é a energia ou o material do processo, da qual a variável manipulada é uma condição ou característica.
7 – No processo mostrado na figura a seguir, descreva qual é:
a variável controlada;
NÍVEL
a variável manipulada;
VAZÃO DE ÁGUA
o meio controlado;
ÁGUA
o agente de controle.
ÁGUA
8 - Defina o que é malha fechada e o que é malha aberta.
Na malha aberta, a informação sobre a variável controlada não é utilizada para ajustar qualquer entrada do sistema para compensar variações nas variáveis do processo.
Na malha fechada, a informação sobre a variável controlada, com a respectiva comparação com o valor desejado, é utilizada para manipular uma ou mais variáveis do processo.
9 – Cite os três elementos básicos de um sistema de controle automático.
Os sistemas de controle automático, basicamente são compostos por: uma unidade de medida, uma unidade de controle e um elemento final de controle.
12 – Assinale V para as sentenças verdadeiras e F para as sentenças falsas:
a) ( F ) Indicador é um instrumento composto por uma escala e um ponteiro. b) ( F ) Registrador é um instrumento que compara a variável controlada com um valor desejado e fornece um sinal de saída a fim de manter a variável controlada em um valor específico ou entre valores determinados. c) ( F ) Transmissor de nível é um instrumento que mede temperatura, através de um elemento primário, e transmite para um outro instrumento a distância, através de um sinal padronizado proporcional à temperatura medida. d) ( F ) Controlador é um instrumento que modifica diretamente o valor da variável manipulada de uma malha de controle. e) ( V ) Conversor corrente-pressão é um instrumento que recebe um sinal em corrente e converte para um sinal pneum. de saída, proporcional ao sinal de entrada. f) ( V ) Os anunciadores de alarme são dispositivos de segurança destinados a identificar anormalidades em um processo e alertar o operador através de sons ou luzes intermitentes. g) ( V ) Chaves são instrumentos que detectam a presença do meio controlado em um ponto pré ajustado e mudam o estado de um interruptor, possibilitando a energização ou desenergização de um circuito elétrico, eletrônico ou digital.
13 - Calcule o valor pedido:
a) 70% de 1 – 5 V = 3,8 V
b) 80% de 1 – 5 V = 4,2 V
c) 10% de 0,25 – 1,25 V = 0,35 V
d) 30% de 0,25 – 1,25 V = 0,55 V
e) 45% de 4 - 20 mA = 11,2 mA
f) 55% de 4 - 20 mA = 12,8 mA
14 - Calcule o valor pedido:
a) 1,2 V é quantos % da faixa de 1 – 5 V = 5%
b) 4,8 mA é quantos % da faixa de 4 à 20 mA = 5%
c) 6,2 mA é quantos % da faixa de 4 à 20 mA = 13,75%
d) 9 mA é quantos % da faixa de 4 à 20 mA = 31,25%
e) 1,5 V é quantos % da faixa de 1 à 5 V = 12,5%
15- Quanto ao sinal de transmissão , quais as vantagens e desvantagens:
- do sinal pneumático sobre o eletrônico analógico? Vantagens: A grande e única vantagem em seu utilizar os instrumentos pneumáticos está no fato de se poder operá-los com segurança em áreas onde existe risco de explosão (centrais de gás, por exemplo).
Desvantagens a) Necessita de tubulação de ar comprimido (ou outro gás) para seu suprimento e funcionamento. b) Necessita de equipamentos auxiliares tais como compressor, filtro, desumidificador, etc ..., para fornecer aos instrumentos ar seco, e sem partículas sólidas. c) Devido ao atraso que ocorre na transmissão do sinal, este não pode ser enviado à longa distância, sem uso de reforçadores. Normalmente a transmissão é limitada a aproximadamente 100 m. d) Vazamentos ao longo da linha de transmissão ou mesmo nos instrumentos são difíceis de serem detectados. e) Não permite conexão direta aos computadores.
- do sinal eletrônico digital sobre o eletrônico analógico? Vantagens: a) Não necessita ligação ponto a ponto por instrumento. b) Pode utilizar um par trançado ou fibra óptica para transmissão dos dados. c) Imune a ruídos externos. d) Permite configuração, diagnósticos de falha e ajuste em qualquer ponto da malha. e) Menor custo final.
Desvantagens: a) Existência de vários protocolos no mercado, o que dificulta a comunicação entre equipamentos de marcas diferentes. b) Caso ocorra rompimento no cabo de comunicação pode-se perder a informação e/ou controle de várias malha.
- do sinal por ondas de rádio sobre o eletrônico analógico? Vantagens: a) Não necessita de cabos de sinal. b) Pode-se enviar sinais de medição e controle de máquinas em movimento.
Desvantagens: a) Alto custo inicial. b) Necessidade de técnicos altamente especializados.
16- Qual o motivo para que a maior parte dos sinais de transmissão comecem com um valor maior que zero (exp: 1~5 Volts , 4~20 mA, 0.2 ~ 1.0 kgf/cm^2 , 3 ~ 15 PSI)?
R.: Os sinais de transmissão analógica normalmente começam em um valor acima do zero para termos uma segurança em caso de rompimento do meio de comunicação.
17- Por que existe um limite da quantidade ou resistência máxima, de equipamentos que podem ser conectados em série (as transmissões de sinais por corrente)?
f) VISOR DE NÍVEL
19- Faça um diagrama de interligação dos instrumentos/dispositivos de uma malha de controle para medição e controle de vazão contendo: placa de orifício, transmissor diferencial de pressão, extrator de raiz quadrada, controlador, registrador, integrador e válvula de controle. Utilize a norma ABNT e instrumentos/sinais eletrônicos.
Supondo que no fluxograma da planta-piloto, os instrumentos possuam as seguintes características técnicas:
PT-41205 ⇒ Range: -0,25 a 2,5 kgf/cm^2 ; Saída: 4 a 20mA; Exatidão: +/- 0,75% do span
PIC-41205 ⇒ Entrada: 4 a 20 mA; Saída: 4 a 20 mA
PY-41205 ⇒ Entrada: 4 a 20 mA; Saída: 3 a 15 psi
PV- 41205 A e B ⇒ Entrada: 3 a 15 psi
LT-41208 ⇒ Range: 0 a 650 mm; Saída: 4 a 20mA; Exatidão: +/- 0,5% do span
LI-41208 ⇒ Escala: 0 a 100%; Exatidão: +/- 0,6% do span
Responda o solicitado:
20- Qual o valor desejado de corrente de saída do PT, quando a pressão for 1,0 kgf/cm^2?
R.: 11,27 mA.
21- Se a pressão na entrada do PT for 0,5 kgf/cm^2 e sua corrente de saída for 8,32 mA, qual o erro apresentado pelo transmissor (em % do span)?
R.: Erro = -0,25% do span.
22- Qual a exatidão da malha LT-41208 e LI-41208?
R.: Exatidão = +/- 0,78% do span.
23- Se o nível do tanque instrumentado pelo LT-41208 for 300 mm, qual a faixa de valores possíveis de serem indicados no LI-41208?
R.: Faixa de valores estará entre 294,93 mm e 305,07 mm.
24- Qual a descrição (identificação) funcional dos seguintes instrumentos:
FE-41209: Elemento primário (sensor) de vazão.
PSV-41210: Válvula de segurança de pressão
TAH-41209: Alarme de alta temperatura
LG-41208: Visor de nível
PI-41205: Indicador de pressão
25- Se o nível do tanque instrumentado pelo LT-41208 for 520 mm, com sua saída em 16,64 mA e a indicação no LI-41208 em 80%, qual instrumento apresenta erro e qual o erro deste(s) instrumento(s) em % do span?
R.: Erro do LT = -1% do span e Erro do LI = +1% do span.
