Transmissores de pressão e temperatura: Curso de automação industrial

Vamos falar de transmissores e seguimos com o nosso curso de automação industrial.
Hoje iremos avançar para além dos sistemas on-off. Ou seja, liga e desliga.
Nós vimos nas duas aulas anteriores por meio das:

• válvulas solenoide
• válvulas pneumáticas
• pressostatos e termostatos

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Vamos falar então sobre equipamentos com sinal de saída modulante.
Ou seja, equipamentos que transmitem o sinal momentaneamente.
Eles são usados para fazer um controle preciso de momento a momento.
Estes equipamentos são, afinal, os transmissores de pressão e temperatura.

Primeiro vamos entender alguns conceitos importantes por trás desse tipo de processo.

• O que é um controle de processos
• O que é um controle on-off
• Controle proporcional ou contínuo na sua essência

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Controle de processos industriais

O que é um controle de processos?

O próprio nome já nos remete então a um significado sobre o que se refere o controle de processos.
Porém todos os equipamentos e redes são responsáveis pelo funcionamento de um processo industrial.

Mas, os equipamentos por si só não fazem este controle.
É aí que entram os controladores.
Eles fazem, então a junção dos sinais providos pelos transmissores e a comunicação das válvulas e dispositivos.
Provendo assim, sinal para sua abertura ou acionamento.
Também corta dessa forma este sinal para desligamento e fechamento.

Existem então algumas definições que são importantes para termos clareza do assunto.
Por isso vamos falar sobre algumas básicas a seguir.

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Variável controlada e variável manipulada são diferentes entre si.

Assim, a variável controlada é a grandeza que se tem a necessidade de controlar.
Supondo que um determinado processo precise de óleo a 60 graus.
O óleo é a variável a ser controlada, por exemplo.

Já a variável manipulada será a que trabalhará para que a variável controlada permaneça da forma desejada.
Seguindo o exemplo do óleo.
Para manter ele a 60 graus pode-se utilizar vapor industrial a baixa pressão em um trocador de calor a placas.
Neste caso o vapor é a nossa variável manipulada.

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Aliás, outro conceito importante é o de distúrbio e perturbação.
É quando algo atrapalha o resultado final na variável controlada.
Pode ser algo interno causado no processo ou sistema ou mesmo algo externo.
Estes distúrbios são corrigidos principalmente através da análise e trabalho com a variável manipulada.

Outras variáveis importantes são:

Setpoint que é o valor desejado para a aplicação.
Como no exemplo do óleo quando ele atinge os 60 graus, está atingindo o setpoint desejado no processo.

Offset que também pode ser chamado de erro.
É a diferença entre o valor medido da variável controlada com o valor desejado de setpoint.
Seguindo ainda com o exemplo do óleo a 60 graus.
Se o mesmo estivesse a 50 graus o nosso offset seria de 10 graus neste caso.

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Sistemas de malha

Esses sistemas podem ser de malha aberta ou malha fechada.
Então vamos entender ambos de forma breve.

Sistemas de malha aberta:

São sistemas que não tem um retorno da malha controlada durante o processo.
Então, com isso não possui ajuste da variável manipulada.

Um exemplo desse tipo de sistema é um circuito de controle em um trocador a placas.
Onde não se tem exigência de controle.
Além disso, o processo simplesmente ocorre de maneira automática pela troca padronizada.
Seguindo o fluxo dos dois fluidos então, sem a necessidade de válvulas e sensores.

Sistemas de malha fechada:

Nesse caso, o controle da variável controlada é feito durante o processo.
Esse controle faz com que dessa forma ela retorne ao início do processo.
Assim faça a alteração na variável manipulada para que a variável controlada atinja o seu setpoint.

Para entender de forma clara, vamos usar então o mesmo exemplo de um trocador de calor a placas.

Uma válvula modulante na entrada fará assim a modulação da entrada de vapor.
Permite mais ou menos vapor para manter constante e contínua a temperatura do óleo.
De 60 graus, como falamos anteriormente, por exemplo.

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Vamos entender o que é um sistema on/off também conhecido como liga e desliga.

Este sistema é muito simples de entender.
É usado em sistemas onde o setpoint pode sofrer uma variação.
Sem causar maiores danos ao produto ou ao processo.

Basicamente quando a temperatura ou variável está abaixo do setpoint desejado o sistema liga.
Quando está acima o sistema desliga.

Como exemplo de controle on/off podemos citar um skid de hidrante.
Você tem uma linha de água que deve se manter a 2 bar de pressão.
Quando a pressão cai abaixo de 2 bar o Pressostato aciona a bomba.
Já, quando a pressão sobe acima de 2 bar o Pressostato desliga a bomba.
Desta forma a bomba funciona em um intervalo pré-definido que é o setpoint de pressão utilizado.

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Agora vamos falar sobre o nosso foco hoje com os transmissores.

Sobre o processo proporcional ou processo continuo.

O processo pode funcionar de maneira contínua como o próprio nome já diz.
Um exemplo do seu funcionamento na prática em automação industrial:
um transmissor de pressão que faz a leitura de pressão de água de um equipamento ou sistema.

O transmissor manda a informação sobre a pressão continuamente para um inversor de frequência.
Esse por sua vez faz a leitura dessa pressão e modula a frequência de funcionamento do motor da bomba de água. Isso resulta em uma manutenção contínua da pressão deste sistema ou tubulação de água, momento a momento.

Este tipo de sistema evita choques hidráulicos, choques térmicos e uma série de golpes e problemas de manutenção relacionados aos sistemas on-off e a maneira abrupta como são ligados e desligados.
Especialmente em processos industriais térmicos de aquecimento e refrigeração industrial.

Entendemos de forma ampla o que é o controle de processos industriais.
Vamos aprofundar nos transmissores de pressão e transmissores de temperatura.
Suas funções, aplicações e os modelos específicos para cada projeto e necessidade.

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O que são transmissores de pressão?

Os transmissores de pressão são componentes eletrônicos que detectam e transmitem o nível de pressão de gases e líquidos industriais.
Transmitindo a informação em um formato que pode ser interpretado em um sistema de controle industrial.
Como explicamos anteriormente, tem o intuito de controlar um equipamento ou processo.

No contexto de indústria 4.0, internet das coisas e digitalização da indústria nunca foi tão comum a utilização de transmissores de pressão. Visto que promovem o trabalho contínuo de equipamentos.
Além de migrar do formato liga e desliga para o formato de funcionamento.
De acordo com a necessidade real do processo, momento a momento.

Na imagem podemos observar as partes de um transmissor de pressão.
São elas:

• o conector elétrico
• o corpo do transmissor
• a etiqueta de identificação
• a conexão ao processo

Além destas partes o transmissor de pressão pode ser equipamento com um display.
Conforme vemos na imagem a seguir.

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Como funcionam os transmissores de pressão?

Explicamos sobre isso e muito mais em nossos Cursos Vaportec.

Os transmissores de pressão funcionam como uma saída eletrônica interligada a um sensor de pressão.
Eles fazem a leitura da pressão e convertem ela em um sinal eletrônico que pode ser transmitido e interpretado.

Os principais tipos de sensores para transmissores de pressão são os piezo resistivo e o sensor thin film.
Ainda existem variações entre o transmissor de pressão diferencial, manométrico, relativo e absoluto.
Considerando diferentes tipos de monitoramento de pressão.

Vamos entender agora mais a fundo as duas tecnologias de sensoriamento.

Tecnologia Piezo Resistivo

Esta tecnologia é utilizada em aplicações de baixa e média Pressão.
Possui estrutura robusta, suporta picos de pressão (versões c/ amortecedor de pulsos).
Há versões com sensor absoluto ou relativo.

Aplicações em que a tecnologia é mais usada:

• Ar e Água: controle de bomba e compressor;
• Marítima e motores: combustível/óleo lubrificante, propulsão, direção;
• Refrigeração e A/C: injeção de líquido, controle de capacidade, segurança.

Tecnologia Thin Film

Esta tecnologia é utilizada em aplicações de média e alta pressão.
Possui alta precisão, reação rápida e alta estabilidade.
Há versões somente com Sensor relativo.

Aplicações em que a tecnologia é mais usada:

• Turbinas Eólicas: Sistema Hidráulico (Pitch e Yaw), lubrificação e resfriamento;
• Hidráulica Móbil: Direção, controle de carga, transmissão, segurança e etc;
• Hidráulica Industrial: Bombas hidráulicas, injetoras, extrusoras, prensas hidráulicas.

Vamos observar também o gráfico.
Comparando o funcionamento entre estas diferentes tecnologias em transmissores de pressão.

Outra tecnologia dos transmissores Danfoss são os amortecedores de pulso.
Eles protegem os transmissores contra os golpes hidráulicos provenientes dos diversos processos e fluidos industriais.
Que, aliás, são muito comuns em processos e equipamentos.

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Especificação de transmissores de pressão

Para especificarmos transmissores de pressão precisamos então de alguns dados, são eles:

• pressão de trabalho para selecionar a faixa de ajuste do transmissor de pressão
• sinal de saída para adequação com o que é usual na fábrica ou aplicação em questão
• pressão de referência se será absoluta ou relativa
• aplicação e tipo de fluido para entender qual tipo e modelo melhor se aplica
• temperatura do fluido para verificar o atendimento a necessidade ou se é preciso a instalação de algum dispositivo de auxilio como um tubo sifão

Por exemplo e por último, mas não menos importante.
O tamanho da conexão do transmissor de pressão ao processo.

Independente da sua construção e modelo, um transmissor de pressão deixará o processo mais inteligente e autônomo. Porque integra equipamentos e torna o processo ágil e responsivo.
Principalmente no que diz respeito a se adequar as demandas e funcionar de acordo a elas.
Sem desperdiçar energia e dessa forma com índice muito menor de manutenção e quebras.

Modelos transmissores de pressão Danfoss

Na imagem podemos observar então um transmissor de pressão com sensor tipo thin film.
Muito usuais em aplicações mobil de grande porte como em máquinas agrícolas, por exemplo e de mineração.

Os modelos MBS1200, 1300 e 1600 abrangem então uma faixa de pressão de 0 a 1.600 bar.
São construídos em aço inox 304 e com variados sinais de saída para aplicação nas mais diferentes máquinas e equipamentos.

Em seguida mostraremos os transmissores de pressão.

Aliás, eles têm uso mais industrial, sendo aplicados em:

• máquinas
• sistemas
• equipamentos
• linhas de distribuição

Nos mais variados fluidos de utilidades industriais.

Os sensores MBS 1700, 1900, 2000, 2100 e 3300 apresentam variação de aplicação entre -1 e 600 bar.
Construção em aço inox 316 e variados sinais de saída.
Porém como sinal mais usual temos o sinal de 4 a 20 mili amperes, amplamente utilizado na indústria.

Nesta imagem vemos o MBS 2200, 3000, 3100 e 3200.

Estes seguindo a mesma faixa de pressão dos transmissores expostos anteriormente.
Tal como a construção em inox 316 e o sinal de saída mais usual da maioria destes sendo de 4 a 20 mili amperes. Claro que pode variar de acordo com aplicação e modelo conforme a tabela exposta na imagem.

Por isso, a seguir disponibilizaremos imagens de mais 3 tabelas de modelos de transmissores Danfoss.
Para que possam assim ser visualizadas as aplicações de cada modelo.
Além disso, como eles se encaixam no controle dos mais variados processos.

Basicamente através destas tabelas nós podemos conhecer a linha de transmissores de pressão da Danfoss.
Porém estes transmissores tal como a linha de sensores de maneira geral vêm crescendo.
Se expandindo muito, principalmente nos últimos anos.
Seguindo a tendência global por sensoriamento e maior nível de informação em equipamentos e processos.
Desta forma a inovação se faz presente na Danfoss, sem dúvida.

Vamos ver então um breve trecho deste vídeo institucional da Danfoss.
Algumas das tecnologias que a colocam assim em 2022 totalmente livre de emissões de gás carbônico na Dinamarca.
Dessa forma podemos entender na prática como a aplicação dessas soluções impactam de maneira global.
Não só na nossa indústria ou na indústria de nossos clientes mas no meio ambiente, na sociedade e no nosso planeta.

Voltando ao nosso foco, vamos mostrar agora os sensores e transmissores de temperatura.

Sobre a sua função, não vamos nos deter explicando novamente.
Pois a função é a mesma do que o transmissor de pressão.
Porém a variável em questão ao invés da pressão é a temperatura do processo ou equipamento.

Os sensores e transmissores de temperatura são utilizados tanto em sistemas de aquecimento quanto de refrigeração industrial.
Seu uso cresce com as necessidades também crescentes principalmente por maior eficiência.
Controle e segurança em sistemas de vapor e amônia por exemplo.

Por isso, vamos deixar nossas tabelas completas.
Nelas você pode verificar as aplicações, faixas de temperatura, construção e diversas outras características dos nossos principais transmissores e sensores de temperatura.

Na nossa aula de hoje podemos ter uma visão geral sobre os transmissores e sensores de pressão e temperatura da Danfoss.
Entendemos como são importantes não só para modernização de nossos processos e equipamentos.
Mas, como a sua contribuição para o meio ambiente e evolução da indústria é significativa.

Sempre seguindo o conceito de controle de equipamentos e processos de acordo com a real demanda.
Evitando assim qualquer tipo de desperdício.
Tanto de energia quanto em manutenções desnecessárias.

No nosso próximo post, mostraremos então como a integração desses produtos podem gerar soluções.
Dentro deste conceito de eficiência e indústria 4.0.

Qualquer dúvida ou necessidade não deixem de entrar em contato conosco e nós teremos prazer em ajudá-lo nas suas necessidades.
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Um abraço e até a próxima aula do curso de automação industrial.

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Estamos à disposição.
Um abraço

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