07/06/2018
Boa tarde ,nosso projeto final está em progresso, e hoje vamos falar um pouco sobre o transmissor de pressão, um dos instrumentos mais usados da parte industrial.
Para ajudá-los á entender melhor separei um artigo de uma empresa de instrumentos da parte industrial que utilizamos no laboratóriobde de instrumentação.
Introdução.
Introdução
Hoje nos processos e controles industriais, somos testemunhas dos avanços tecnológicos com o advento dos microprocessadores e componentes eletrônicos, da tecnologia Fieldbus, o uso da Internet, etc., tudo facilitando as operações, garantindo otimização e performance dos processos e segurança operacional.Este avanço permite hoje que transmissores de pressão, assim como os de outras variáveis, possam ser projetados para garantir alto desempenho em medições que até então utilizam somente a tecnologia analógica. Os transmissores usados até então(analógicos) eram projetados com componentes discretos, susceptíveis a drifits devido à temperatura, condições ambientais e de processo, com ajustes constantes através de potenciômetros e chaves. Com o advento da tecnologia digital, a simplicidade de uso também foi algo que se ganhou.
Os transmissores de pressão são amplamente utilizados nos processos e aplicações com inúmeras funcionalidades e recursos. A grande maioria dos processos industrias envolvem medições de pressão, lembrando ainda, que pressão é uma grandeza básica para a medição e controle de vazão, nível e densidade, etc.
Comentaremos neste artigo alguns detalhes e conceitos envolvidos com os transmissores de pressão.
A Exatidão de um Transmissor de Pressão
Vale lembrar que nas últimas décadas, uma enorme variedade de equipamentos se espalhou pelo mercado em diversas aplicações. A exatidão da caracterização de pressão só teve seu real valor a partir do momento em que conseguimos traduzi-la em valores mensuráveis.
Todo sistema de medição de pressão é constituído pelo elemento primário, o qual estará em contato direto ou indireto ao processo onde se tem as mudanças de pressão e pelo elemento secundário(Transmissor de Pressão) que terá a tarefa de traduzir esta mudança em valores mensuráveis para uso em indicação, monitoração e controle.
A performance estática ou exatidão(muitas vezes confundida com precisão, onde exatidão está associada à proximidade do valor verdadeiro e precisão à dispersão dos valores resultantes de uma série de medidas) de um transmissor de pressão depende de quão bem calibrado é o transmissor e quanto tempo ele pode manter sua calibração.
A calibração de um transmissor de pressão envolve o ajuste de zero e span.A exatidão normalmente inclui efeitos de não-lineraridade, histerese e repetibilidade.
Normalmente a exatidão é dada em % do span calibrado.
URL (Upper Range Limit): é a mais alta pressão que o transmissor de pressão foi setado para medir, respeitando-se o limite superior do sensor.
LRL (Lower Range Limit): é a mais baixa pressão que o transmissor de pressão foi setado para medir, respeitando-se o limite inferior do sensor.
Span (Range Calibrado): A faixa de trabalho onde é feito a calibração é conhecida como span, por exemplo, de 500 a 3000 mmH2O, onde o span é de 3000-500 = 2500 mmH2O. O Span é igual a URL – LRL.
Supressão de Zero (é a quantidade com que o valor inferior supera o valor zero da pressão): a supressão acontece quandoo transmissor indica um nível superior ao real. Em medições de nível, por exemplo, onde o transmissor não está instalado no mesmo nível que sua tomada de alta e há então a necessidade de compensação da coluna de líquido na tomada do transmissor. Este tipo de instalação é requisitado onde se tem o transmissor a um nível inferior, que muitas vezes é na prática a maneira preferencial por facilitar acesso, visualização e manutenção.Neste caso, uma coluna líquida se forma com a altura do líquido dentro da tomada de impulso e o transmissor indicará um nível superior ao real.Isto deve ser considerado. É o que chamamos de Supressão de Zero.
Desvio de Span (Span Shift): uma mudança na derivada da relação entrada/saída é referida como desvio de span.Um erro de span pode ou não ser acompanhado por um erro de offset.Tipicamente, erros de calibração envolvem somente erros de span e são menos comuns que erros que envolvem erros no span e no zero ao mesmo tempo.Na grande maioria dos casos os erros em transmissores são desvios de zero.Vide figura 5.
Histerese: é o fenômeno no qual a saída do transmissor de pressão difere da mesma entrada aplicada dependendo da direção em que é aplicado o sinal de entrada, isto é, se ascendente ou descendente.Normalmente a calibração de um transmissor de pressão é feita usando-se a sequência: 0, 25, 50, 75, 100, 75, 50, 25 e 0% do span.Vide figura 6.
Mercado
Segundo os usuários, as principais características de especificações dos transmissores de pressão conforme as aplicações são: exatidão, confiabilidade, durabilidade/robustez, segurança, fácil calibração, repetibilidade, estabilidade em temperatura, fácil manutenção, intercambialidade, tempo de resposta,
deve suportar EDDL e DTMs de comunicação, etc.
Segundo a ARC – Advisory Group, o mercado mundial de transmissores de pressão em 2008 foi de 2,38 bilhões de dólares e tem como previsão, 2,8 bilhões em 2013.
Transmissores Inteligentes
Um transmissor inteligente combina a tecnologia do sensor mais sua eletrônica.
Tipicamente, deve prover as seguintes características: Sinal digital de saída, Interface de comunicação digital, Compensação de pressão, Compensação de temperatura, Estabilidade, Deve permitir fácil e amigável calibração, Re-range com e sem referência, Recursividade, Auto Diagnósticos,
Fácil instalação,
Alta confiabilidade,
Baixos custos de instalação e manutenção, Curtos tempos de instalação e manutenção,
Redução na intrusão/penetração(processo), Economizar espaços na instalação, Permitir upgrades para a tecnologia Foundation Fieldbus e Profibus PA, etc. Exemplos: LD301(HART/4-20mA), LD302(Foundation Fieldbus), LD303(Profibus-PA), LD400(Nova Série de Transmissores de Alta performance SMAR, SIS, etc).
Alguns pontos que os usuários devem estar atentos:
Exatidão & Rangeabilidade: se é necessário equipamentos com tais requisitos, analise as fórmulas de exatidão ao longo de toda a faixa. Veja outras características também como tempo de resposta, Totalização, PID block,etc…elas podem ser mais úteis nas aplicações.
Modelos com estabilidade e garantia prolongada são mais caros. Verifique se a sua aplicação realmente necessita de tal requisito.Normalmente existem condições de processo e de instalação como requisitos para que esta garantia seja válida.
Proteção ao investimento: analise o preço de sobressalentes, intercambialidade entre modelos, simplicidade de especificação, atualização para outras tecnologias(Fieldbus Foundation, Profibus PA), prestação de serviços, suporte técnico, prazo de reposição, etc. São fatores que podem fazer com que a disponibilidade da planta possa ficar comprometida.
Transmissores Seguros
Um transmissor de pressão especificado para áreas críticas, isto é, para a função de segurança, é um equipamento projetado com probabilidades de falhas baixas e alta confiabilidade de operação. No mercado existem dois conceitos.Um que é o baseado no “Prove in Use” e outro baseado na certificação da IEC 61508. Tem-se visto na prática em muitas aplicações a especificação de equipamentos com certificação SIL para serem utilizados em sistemas de controle, e sem função de segurança. Acredita-se também que exista no mercado desinformação, levando a compra de equipamentos mais caros, desenvolvidos para funções de segurança, onde na prática serão aplicados em funções de controle de processo, onde a certifição SIL não traz os benefícios esperados, dificultando inclusive a utilização e operação dos equipamentos.
Os Sistemas Instrumentados de Segurança (SIS) são os sistemas responsáveis pela segurança operacional e que garantem a parada de emergência dentro dos limites considerados seguros, sempre que a operação ultrapassa estes limites.O objetivo principal é se evitar acidentes dentro e fora das fábricas, como incêndios, explosões, danos aos equipamentos, proteção da produção e da propriedade e mais do que isto, evitar riscos de vidas ou danos à saúde pessoal e impactos catastróficos para a comunidade.
Nenhum equipamento é totalmente imune a falhas e sempre deve proporcionar mesmo em caso de falha, uma condição segura.
Os transmissores certificados de acordo com a IEC 61508 devem tratar basicamente 3 tipos de falhas: falhas de hardware randômicas, falhas sistemáticas, falhas de causas comuns.
O que o usuário deve saber sobre Transmissores com certificação para aplicações SIL e por que eles não são a melhor opção para controle e monitoração?
Nenhuma mudança de configuração, simulação, multidrop ou teste de loop pode ser feita com o equipamento em operação normal (isto é, exigindo segurança). Nestas condições a saída não está em condição de ser avaliada seguramente. Ou seja, um equipamento HART/4-20mA com certificação SIL2, não estará com nível SIL caso a comunicação HART esteja habilitada e possibilitando escritas.
Na condição segura deve estar com a proteção de escrita habilitada;
Nenhum ajuste local pode ser realizado(Ajuste local deve ser desabilitado);
Nada é totalmente seguro. O que se busca é reduzir a probabilidade de ocorrência de falhas.
Em caso de falha , esta deve ser segura, isto é, ela pode ser identificada e permitir ações corretivas.
Conclusão
Vimos através deste artigo a importância de alguns conceitos em transmissores de pressão e alguns detalhes em que os usuários devem estar atentos em suas aplicações.
Se quiserem ver mais sobre o transmissor de pressão visite o site da smar abaixo:
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