Instrumentacao Industrial - Importancia, Setpoint e PVs em Destilacao de Petroleo

1 Explique com suas palavras a importância da Instrumentação Industrial e seu controle para a indústria de uma forma geral 2 Para um instrumento medidor de temperatura que está com seu Setpoint definido para 200C explique o que seria este chamado Setpoint 3 Para o processo simplificado de destilação de petróleo abaixo identifique as PVs presentes no mesmo O processo começa com a alimentação do petróleo bruto na parte inferior de uma torre de destilação Esse petróleo bruto é uma mistura complexa de hidrocarbonetos com diferentes pontos de ebulição O petróleo bruto é préaquecido em trocadores de calor antes de entrar na torre Isso é feito para economizar energia pois o petróleo bruto entra na torre a uma temperatura mais elevada A torre de destilação é uma coluna alta e vertical equipada com múltiplas bandejas ou pratos que são dispostos em intervalos ao longo da altura da torre O petróleo bruto entra na parte inferior da torre enquanto o calor é aplicado na base para iniciar o processo de vaporização À medida que o petróleo bruto sobe na torre ele entra em contato com vapor aquecido que sobe a partir da parte inferior Os componentes do petróleo bruto começam a vaporizar à medida que a temperatura aumenta nas bandejas superiores da torre Cada bandeja é projetada para ter uma temperatura específica o que permite a separação dos componentes com base em seus pontos de ebulição Os componentes mais leves vaporizam nas partes mais altas da torre enquanto os mais pesados permanecem líquidos e se acumulam nas partes mais baixas À medida que os vapores ascendem na torre eles atingem as bandejas mais frias onde começam a condensar e se transformar em líquido novamente Os produtos destilados são coletados nas bandejas apropriadas Os componentes mais leves como gases de petróleo e nafta são coletados nas partes superiores da torre enquanto os produtos mais pesados como diesel e óleo lubrificante são coletados nas partes inferiores Os produtos destilados são retirados das bandejas da torre e conduzidos para tanques de armazenamento individuais Cada produto é coletado em um tanque separado Durante todo o processo a temperatura e a pressão na torre são monitoradas e controladas para otimizar a separação dos produtos Isso é feito ajustando a quantidade de calor fornecida na base da torre e a vazão de petróleo bruto Os produtos destilados como gasolina diesel querosene entre outros são retirados dos tanques de armazenamento e encaminhados para processos adicionais de tratamento e distribuição 4 Conforme processos industriais abaixo identifique qualis são processos de malha fechada e malha aberta Justifique a Controle de Temperatura em um Forno Industrial Neste processo um controlador monitora constantemente a temperatura dentro de um forno industrial Sensores de temperatura enviam informações ao controlador sobre a temperatura atual Com base nesses dados o controlador ajusta automaticamente a potência do elemento de aquecimento como queimadores de gás ou resistências elétricas para manter a temperatura dentro dos limites desejados b Controle de Nível em um Tanque de Armazenamento de Líquidos Neste processo um controlador monitora o nível de líquido em um tanque de armazenamento Sensores de nível enviam informações ao controlador sobre o nível atual do líquido O controlador ajusta automaticamente uma válvula de entrada ou saída para manter o nível do líquido dentro dos limites desejados Isso é útil em situações em que é importante manter um nível constante de líquido em um tanque como em processos de fabricação que exigem um suprimento consistente de matériaprima c Processo de Fabricação de Laticínios Pasteurização No processo de pasteurização de laticínios como leite o leite é aquecido a uma temperatura específica para matar bactérias e prolongar a vida útil do produto Neste caso o leite é aquecido a uma temperatura e tempo prédeterminados independentemente das condições exatas do leite Não há feedback constante para ajustar o processo com base em medições em tempo real como ocorre em um sistema de malha fechada A pasteurização é realizada de acordo com um conjunto de parâmetros pré estabelecidos e o processo é executado de forma relativamente independente com base na programação 5 Para os instrumentos abaixo identifique os que melhores se encaixam nas características de INDICADORES REGISTRADORES TRANSMISSORES TRANSDUTORES CONTROLADORES E ELEMENTOS FINAIS DE CONTROLE Justifique cada resposta a Manômetro de tubo Bourdon b Pressostato c PT100 d Osciloscópio e Multímetro 6 Faça a identificação dos instrumentos abaixo segundo norma ISA 51 a TT101 b PG201 c FCV301 d FT401 e PR501 f LC601 g LSH701 h MA801 i WS901 7 Para o diagrama PID abaixo faça a identificação dos instrumentos conforme norma ISA 51 8 Para o instrumento abaixo identifique a Range b Span c Zero do Instrumento d Erro Fe 9 Converta as seguintes medições de pressão abaixo a Converta 30 psi para kPa b Converta 500 kPa para psi c Um manômetro indica 07 bar Converta essa pressão para psi e kPa d Converta 15 psi para bar e Um transmissor de pressão indica 3000 mmHg Converta essa pressão para psi e bar f Converta 25 bar para psi e kPa g Uma pressão de 20 psi precisa ser convertida para mmHg h Um manômetro lê 150 kPa Converta essa pressão para psi e bar i Converta 500 mmHg para kPa e bar j Uma pressão de 25 kPa precisa ser convertida para psi 10 Defina com suas palavras o que são a Manômetros de Coluna em U b Manômetro Tubo de Bourdon c Manômetro Diafragma d Transmissores Pneumáticos e Transmissores Eletrônicos f Transmissores Strain Gauge g Transmissores Piezoelétricos h Sensores Capacitivos Alimentação 15 a 36Vcc Saída em mA 18 a 36Vcc Saída em Vcc Classe de Precisão 020 FE Faixas de Medição 200 a 850ºC Efeito de Temperatura 001C do Span Máximo Temperatura de Operação Ambiente 0 a 50ºC Corrente de excitação da Termoresistências 08 mA Placa Eletrônica Montada em Bloco Único sem Partes Móveis Indicação da Temperatura Display em Cristal Líquido 3 ½ Dígitos Altura 13mm Vida Útil 70 x 106 Ciclos Invólucro Conforme versão e partes molhadas em AISI 316 Grau de Proteção IP65 Opcional IP68 Conexão Elétrica Conector DIN 43650 Prensa Cabos ou Rosca Fêmea de ½ BSP 11 Em um processo industrial um fluido X está fluindo por uma tubulação As seguintes informações estão disponíveis Diâmetro interno da tubulação 6 polegadas Velocidade do fluido 5 pés por segundo Densidade do fluido 085 kglitro a Calcule a vazão volumétrica do fluido em litros por segundo b Calcule a vazão mássica do fluido em kg por segundo 12 Defina com suas palavras a Placa de Orifício b Tubo de Venturi c Tubo de Pitot d Medidores Eletromagnéticos e Medidor Tipo Turbina f Medidor Tipo Vórtex g Medidor Ultrassônico 13 Em um processo industrial quais podem ser os malefícios em sua opinião se não houver controle da variável temperatura 14 Converta as unidades abaixo a Converta 25 graus Celsius para Fahrenheit b Converta 10 graus Fahrenheit para Celsius c Converta 100 graus Celsius para Kelvin d Converta 50 graus Kelvin para Celsius e Converta 68 graus Fahrenheit para Celsius f Converta 40 graus Celsius para Fahrenheit g Converta 40 graus Celsius para Fahrenheit h Converta 212 graus Fahrenheit para Celsius i Converta 273 graus Kelvin para Celsius j Converta 0 graus Celsius para Fahrenheit 15 Defina com suas palavras a Termômetro Bimetálico b Termômetro Pressão a gás c Termoresistências d Termopares e Pirômetros 16 Considere os seguintes cenários industriais e escolha o tipo de termopar mais apropriado para cada situação Cenário 1 Você está trabalhando em uma usina de energia onde é necessário medir a temperatura em um ambiente de alta temperatura com risco de exposição a gases corrosivos Qual tipo de termopar você escolheria Cenário 2 Em uma indústria de alimentos é necessário medir a temperatura de líquidos em um ambiente úmido e sujeito a jatos de água de limpeza Qual termopar seria o mais adequado Cenário 3 Em uma fábrica de vidro você precisa medir a temperatura de um forno de fusão operando a altas temperaturas Qual termopar é a melhor escolha Cenário 4 Você está trabalhando em uma instalação de testes de motores de avião onde é necessário medir a temperatura nas câmaras de combustão com altas temperaturas e altas taxas de variação de temperatura Qual termopar você usaria Cenário 5 Em um laboratório de pesquisa química você precisa medir a temperatura em um ambiente altamente reativo com produtos químicos agressivos Qual tipo de termopar é mais apropriado Opções de Termopar A Tipo K B Tipo J C Tipo T D Tipo R E Tipo S 17 Defina com suas palavras a Medidor de nível tipo régua ou gabarito b Visores de nível c Boias ou flutuadores d Pressão diferencial e Medidor de nível tipo ultrassom f Medidor de nível tipo condutivo 18 Você está encarregado de monitorar o nível de líquido em um tanque de armazenamento fechado O tanque tem a forma de um cilindro com raio de 2 metros e altura de 5 metros A parte superior do tanque está completamente fechada Você possui um transmissor de pressão diferencial instalado na parte inferior do tanque onde a pressão do líquido é medida A densidade do líquido é de 1000 kgm³ O transmissor de pressão registra uma pressão diferencial de 30 kPa Sabendo que a pressão de topo é de 10 kPa e a aceleração da gravidade é de 98 ms² calcule a A pressão da coluna de líquido b O nível do líquido c O volume de líquido do tanque 19 Você está trabalhando em uma estação de tratamento de líquido e precisa determinar o nível deste líquido em um reservatório aberto O líquido flui para o reservatório continuamente a uma taxa de 02 metros cúbicos por minuto Você possui um transmissor de pressão diferencial instalado na parte inferior do reservatório onde a pressão do líquido é medida A área da superfície do reservatório é de 25 metros quadrados A densidade do líquido é de 750 kgm³ O transmissor de pressão registra uma pressão diferencial de 500 kPa Considere a pressão atm sendo 1 atm Calcule a A Pressão da coluna de líquido b O nível de líquido do reservatório c O volume de líquido 20 Defina com suas palavras a Válvulas diafragma b Válvulas esfera c Válvulas macho d Válvulas globo e Válvulas mangote f Válvulas de retenção a O controle de temperatura em um forno industrial é um processo de malha fechada pois o sistema constantemente monitor e ajusta a temperatura com base no feedback dos sensores buscando manter a temperatura dentro dos limites desejados b O controle de nível em um tanque de armazenamento de líquidos é um processo de malha fechada pois o sistema utiliza feedback dos sensores de nível para ajustar automaticamente as válvulas e manter o nível do líquido dentro dos parâmetros estabelecidos c O processo de pasteurização de laticínios é um processo de malha aberta pois o leite é aquecido seguindo parâmetros prédeterminados sem um feedback constante para ajustes em tempo real tornando o processo independente de medições em tempo real a Indicador pois fornece uma leitura visual da pressão em um sistema b Transdutor pois converte a pressão em sinal elétrico e elemento de controle pois pode ser utilizado como interruptor de circuitos baseado na pressão medida c Transdutor O PT100 é um sensor de temperatura que converte a resistência em temperatura d Pode ser registrador e indicador O osciloscópio mostra e registra formas de onda elétricas ao longo do tempo e Indicador O multímetro é utilizado para indicar valores de diversas grandezas elétricas como tensão corrente e resistência mostrando o valor medido em um display a É o intervalo de mediação 200 C a 850C b É a diferença entre o máximo e mínimo do range 850C 200C 1050C c É o ponto mais baixo na escala de medição suportada pelo equipamento 200C d É a margem de erro do instrumento 020 FE Podem haver diversos malefícios causados pela falta de controle da variável temperatura tais como Falta de qualidade de um produto em muitos processos a temperatura é crucial para a qualidade do produto não controlar essa variável pode resultar em produtos defeituosos ou fora das especificações Vida útil de equipamentos grandes variações de temperatura podem reduzir a vida útil de equipamentos Segurança temperaturas fora de controle podem gerar riscos de incêndios eou explosões a O controle de temperatura em um forno industrial é um processo de malha fechada pois o sistema constantemente monitor e ajusta a temperatura com base no feedback dos sensores buscando manter a temperatura dentro dos limites desejados b O controle de nível em um tanque de armazenamento de líquidos é um processo de malha fechada pois o sistema utiliza feedback dos sensores de nível para ajustar automaticamente as válvulas e manter o nível do líquido dentro dos parâmetros estabelecidos c O processo de pasteurização de laticínios é um processo de malha aberta pois o leite é aquecido seguindo parâmetros prédeterminados sem um feedback constante para ajustes em tempo real tornando o processo independente de medições em tempo real a Indicador pois fornece uma leitura visual da pressão em um sistema b Transdutor pois converte a pressão em sinal elétrico e elemento de controle pois pode ser utilizado como interruptor de circuitos baseado na pressão medida c Transdutor O PT100 é um sensor de temperatura que converte a resistência em temperatura d Pode ser registrador e indicador O osciloscópio mostra e registra formas de onda elétricas ao longo do tempo e Indicador O multímetro é utilizado para indicar valores de diversas grandezas elétricas como tensão corrente e resistência mostrando o valor medido em um display a É o intervalo de mediação 200 C a 850C b É a diferença entre o máximo e mínimo do range 850C 200C 1050C c É o ponto mais baixo na escala de medição suportada pelo equipamento 200C d É a margem de erro do instrumento 020 FE Podem haver diversos malefícios causados pela falta de controle da variável temperatura tais como Falta de qualidade de um produto em muitos processos a temperatura é crucial para a qualidade do produto não controlar essa variável pode resultar em produtos defeituosos ou fora das especificações Vida útil de equipamentos grandes variações de temperatura podem reduzir a vida útil de equipamentos Segurança temperaturas fora de controle podem gerar riscos de incêndios eou explosões