Quais são os tipos de instrumentos de automação?

Muitas pessoas que não conhecem a instrumentação sentem-se sobrecarregadas quando veem pela primeira vez a multidão de instrumentos no local.

Com nomes como manômetros de pressão, termômetros, medidores de fluxo, medidores de nível, válvulas de controle, transmissores, PLCs, DCSs, alarmes e analisadores, é fácil ficar confuso sobre como classificá-los.

Na realidade, a instrumentação de automação não é tão complexa.Exibindo-os, e controlá-los, assegurando simultaneamente alarmes e protecção dos equipamentos, quando necessário.

Com base na função, os instrumentos de automação podem geralmente ser divididos em seis grandes categorias:

Instrumentos de medição de campo, instrumentos de controlo de campo, actuadores de campo, instrumentos de exibição e registo, instrumentos de regulação/controle e instrumentos de medição especializados.

Os instrumentos de automação não são meramente dispositivos para "ler valores".

Em um circuito de controlo completo, os instrumentos de medição recolhem parâmetros de campo, o controlador realiza análises e cálculos, o actuador executa acções,e instrumentos de visualização/registo apresentam dados aos operadores e armazenam-nos para o sistema.

Tomemos um circuito de controlo de temperatura, por exemplo: um termocouple ou um termômetro de resistência mede a temperatura; um transmissor de temperatura envia o sinal para um PLC ou DCS;O controlador calcula a resposta necessária e emite um sinalPor último, uma válvula de controlo regula o fluxo de vapor, água quente ou água de arrefecimento.

Por conseguinte, os instrumentos não existem isoladamente.O instrumento deve ser analisado no contexto de todo o circuito de controlo..

Os instrumentos de medição de campo servem como fonte de dados para sistemas de automação.

Os instrumentos de medição de campo comuns incluem os para medir o nível, pressão, temperatura e fluxo do líquido, bem como os instrumentos de análise de gás e líquido.

Os instrumentos de nível são usados para medir níveis de líquido, níveis de material ou posições de interface em tanques de armazenamento, torres, reatores e silos.medidores de nível de tipo flutuante, medidores de nível de radar, medidores de nível de ultrassom, medidores de nível capacitivos, medidores de nível de pressão diferencial e interruptores de nível.

Os instrumentos de pressão são usados para medir a pressão, a pressão diferencial ou os níveis de vácuo em tubulações, vasos e equipamentos.Transmissores de pressão diferencialOs manômetros de pressão são usados principalmente para leituras no local, os transmissores de pressão para transmissão remota de sinais,e interruptores de pressão para alarmes e funções de bloqueio.

Os instrumentos de temperatura medem a temperatura de um meio ou da superfície do equipamento.detectores de temperatura de resistência (RTD), transmissores de temperatura, interruptores de temperatura e termômetros infravermelhos.Os DTI são mais adequados para medições de temperaturas baixas a médias..

Os instrumentos de fluxo medem a taxa de fluxo de gases, líquidos ou vapor.A selecção requer uma verificação cuidadosa do meio, gama de fluxo, pressão e temperatura, viscosidade, condutividade e requisitos de funcionamento de tubos retos.

Os instrumentos de análise de gases detectam a composição e a concentração dos gases.Analisadores de gases de condutividade térmica, analisadores de gases a laser e cromatógrafos de gases.

Os instrumentos de análise de líquidos medem parâmetros como pH, condutividade, turbidez, concentração, densidade, viscosidade, oxigênio dissolvido, DCO e nitrogênio de amônia.Estes instrumentos exigem uma manutenção relativamente elevadaA limpeza, calibração e inspecção das linhas de amostragem são tarefas essenciais.

Os instrumentos de controlo de campo são responsáveis pelo processamento do sinal no local, pela conversão do sinal e pelo controlo local.

Os tipos comuns incluem instrumentos de controle pneumáticos, elétricos e hidráulicos.

Os instrumentos de controlo pneumáticos utilizam ar comprimido como fonte de energia; possuem estruturas relativamente simples e continuam a ser valiosos em aplicações à prova de explosão.Instrumentos de controlo eléctricos utilizam sinais eléctricosOs instrumentos de controle hidráulico fornecem alta força de saída e são tipicamente usados em aplicações de carga pesada ou de alto impulso.

Os principais fatores para a selecção destes instrumentos incluem os sinais de entrada/saída, a precisão do controlo, a velocidade de resposta, as condições de alimentação, as classificações de resistência a explosões, o ambiente de campo,e interfaces de sistema.

Os atuadores de campo são os componentes de um circuito de controle que efetivamente executam a ação física.

Após o sistema de controlo emitir um comando, o actuador executa-o ajustando válvulas, amortecimentos, portas de escotilha ou outras estruturas mecânicas para alterar as condições do processo, tais como a taxa de fluxo, pressão,nível de líquidoOs dispositivos de accionamento comuns incluem válvulas de controlo pneumáticas, eléctricas e hidráulicas; válvulas de desligamento; válvulas borboleta; válvulas de esfera; válvulas de porta; actuadores; posicionadores de válvulas;e posicionadores de válvulas inteligentes.

Durante a manutenção em campo, deve-se olhar para além de se o atuador pode simplesmente abrir e fechar.tempos de resposta adequados, e se a posição à prova de falhas satisfaz os requisitos do processo.

Muitas flutuações de controle não se originam de configurações de parâmetros do controlador, mas de problemas como aderência da válvula, posicionadores imprecisos, pressão instável do suprimento de ar ou resposta lenta do atuador.

Os instrumentos de exibição e gravação mostram os parâmetros do campo, o estado do equipamento e as informações de alarme, além de armazenar dados críticos.

Exemplos comuns incluem ecrãs digitais, ecrãs analógicos, controladores de ecrã, scanners multi-ponto, gravadores baseados em papel, gravadores sem papel, HMI com ecrã táctil, terminais de estação de operador,e dispositivos de alarme sonoro/visual.

Os monitores digitais são adequados para monitorização de parâmetros de um único ponto.Registros sem papel são ideais para acompanhar tendências em parâmetros como temperaturaHMI e estações de operador são usados para interfaces visuais, configuração de parâmetros, monitoramento de alarme e operação de equipamentos.

Os principais critérios de seleção incluem sinais de entrada, métodos de exibição, intervalos de gravação, capacidade de armazenamento, interfaces de comunicação, saídas de alarme e proteção contra perdas de energia.

Os instrumentos de regulação e controlo servem como o "cérebro" do sistema de automação, lidando com a regulação automática, o controlo lógico, o controlo de sequência e a protecção da segurança.

Dispositivos de campo comuns incluem controladores PID, reguladores de loop único e multi-loop, PLCs, DCSs, FCSs, ESDs, SISs e computadores industriais.

Os controladores PID são tipicamente usados para regular parâmetros contínuos como temperatura, pressão, fluxo e nível.Proteção de bloqueioOs sistemas DCS são adequados para a monitorização centralizada e o controlo distribuído de unidades de produção contínua de grande escala.Os SIS e os DSE são utilizados principalmente para bloqueios de segurança e desligamentos de emergência■ não devem ser tratados apenas como sistemas de controlo normalizados.

Os factores de selecção incluem o processo controlado, o número de pontos de E/S, a estratégia de controlo, os protocolos de comunicação, os requisitos de redundância, os níveis de integridade de segurança (SIL), a gestão de alarmes,e capacidades de manutenção a longo prazo.

Instrumentos de medição especializados são usados principalmente para detectar parâmetros únicos, monitorar o estado do equipamento e realizar calibração de campo.monitores de deslocamento do eixo, tacómetros, instrumentos de pesagem, medidores de espessura, calibradores de sinal, detectores de chama, analisadores de umidade online, medidores de densidade online e instrumentos de monitorização do estado do equipamento.

Os instrumentos para medir a vibração do eixo, o deslocamento do eixo e a velocidade de rotação são tipicamente usados em equipamentos rotativos, como compressores, turbinas a vapor, ventiladores e bombas.Os instrumentos de pesagem são utilizados em silosOs medidores de espessura são usados para medir a espessura de placas, tubos e paredes de recipientes, bem como a espessura do revestimento.Os detectores de chamas são comumente utilizados para proteção da combustão em caldeiras, fornos de aquecimento e incineradores.

A selecção destes instrumentos exige a consideração de factores como o tipo de equipamento, o parâmetro a medir, o local de instalação, a velocidade de resposta, os sinais de saída e os requisitos de protecção.

Ao selecionar instrumentos de automação, não se deve focar apenas no número do modelo e no preço.

Primeiro, identifique o parâmetro a ser medido; em seguida, determine a faixa de medição, a precisão, os materiais de construção, o método de instalação, a fonte de alimentação e o sinal de saída.

Se o meio for corrosivo, as peças molhadas devem ser feitas do material apropriado.Se o meio for propenso à cristalização ou obstruçãoEm áreas com vibrações significativas, considere a montagem do suporte e o local de instalação.

Uma vez que o instrumento estiver em serviço, verifique regularmente o ponto zero, a extensão, a fiação, a fonte de alimentação, a ligação à terra, a comunicação, as saídas de alarme e o estado de bloqueio.

Ao resolver problemas no local, siga esta sequência: verifique a fonte de alimentação, depois o sinal, depois a fiação, depois as configurações dos parâmetros e, finalmente, o elemento de detecção e as condições do processo.

A classificação dos instrumentos de automação não é difícil de lembrar, uma vez que cada tipo desempenha uma função específica.

Por exemplo, os instrumentos de medição recolhem dados; os instrumentos de controlo tratam do processamento de sinais; os atuadores realizam acções físicas em campo; os instrumentos de visualização e de registo mostram e guardam dados;Instrumentos de regulação e controlo gerenciar controlo e bloqueios■ e instrumentos de medição especializados detectam parâmetros únicos.

Quando estiver realmente no local, não considere um instrumento como um dispositivo isolado, considere-o no contexto de todo o circuito de controle e muitos problemas se tornarão mais fáceis de diagnosticar.