Fixação do Aprendizado 05 - tipos de sinais em

Fixação do Aprendizado 05 – Tipos de Sinais em Instrumentação
1) Responda às questões abaixo.
1.1) Como que um instrumento pneumático consegue transmitir uma informação sobre
a variável de processo medida? Qual a maior vantagem da transmissão de sinal
pneumática de um instrumento a outro instrumento também pneumático?
Ele consegue fazer isso variando analogicamente a pressão de um fluido como ar
comprimido em sua saída na faixa de 3 PSI a 15 PSI ou 0,2 Kgf/cm2 a 1,0 Kgf/cm2
proporcionalmente à variação de uma grandeza física (variável de processo) em sua
entrada. A maior vantagem de um instrumento pneumático é a impossibilidade de
esses instrumentos gerarem centelha a partir de um curto circuito, como nos
instrumentos elétricos. Isso por si só garante que não haverá possibilidade de esses
instrumentos provocarem um incêndio ou explosão em áreas industriais sujeitas a
esse tipo de risco.
1.2) Aponte pelo menos três desvantagens conhecidas para a transmissão pneumática
de sinais analógicos?
1) Os instrumentos pneumáticos necessitam de muitos equipamentos auxiliares, como
compressores e filtros de ar;
2) Os sinais pneumáticos possuem grande retardo no tempo devido à
compressibilidade (capacidade de mudar o volume facilmente) dos fluidos gasosos;
3) Os sinais pneumáticos não podem ser transmitidos a distâncias maiores que 100 m
sem reforçadores de sinal, pois isso implicaria em perda da informação medida.
1.3) Porque a transmissão de sinal hidráulica ainda hoje é usada na indústria, uma vez
que ela possui desvantagens semelhantes à transmissão de sinal pneumática?
Apesar das grandes desvantagens, os equipamentos hidráulicos são os únicos
capazes de gerar grandes forças e consequentemente movimentar cargas ou
equipamentos muito pesados.
Isso acontece porque os líquidos não são
compressíveis como os gases (não mudam o volume facilmente).
1.4) Como que um instrumento elétrico consegue transmitir uma informação sobre a
variável de processo medida? Quais são as vantagens que um instrumento que
transmite sinais elétricos tem sobre um instrumento que transmite sinais pneumáticos?
Ele consegue fazer isso variando analogicamente um sinal de corrente de 4 mA a 20
mA ou um sinal de tensão de 1,0 Vcc a 5,0 Vcc proporcionalmente à variação de uma
grandeza física (variável de processo) em sua entrada. Os instrumentos elétricos
possuem muitas vantagens sobre os pneumáticos a citar o fato de não necessitarem
de muitos equipamentos auxiliares como os pneumáticos; o fato de transmitirem sinais
por fios e não por tubos facilitam a instalação e montagem dos mesmos; possuem
menor retardo no tempo que os pneumáticos; podem transmitir sinais a distâncias
muito maiores que os pneumáticos e ainda podem ser mais facilmente conectado aos
computadores após digitalização do sinal e transmissão por fibra óptica.
1.5) Explique (explicar significa dizer o que você entendeu sobre) três desvantagens
da transmissão elétrica de sinais analógicos (não é pra simplesmente apontar as
desvantagens, pois isso está escrito na apostila e seria somente copiar o texto).
1) “Os instrumentos elétricos necessitam de técnicos especializados para instalação e
manutenção dos mesmos”.
Explicação 1: Do ponto de vista da empresa a necessidade de especialização dos
técnicos para trabalharem com os instrumentos elétricos poderia constituir-se numa
desvantagem, uma vez que isso implicaria na necessidade de treinamento
especializado e de maiores salários a esses técnicos, o que normalmente teria que ser
custeado pelo empregador;
2) “Exige utilização de instrumentos e cuidados especiais em instalações localizadas
em áreas de riscos”.
Explicação 2: Para se instalar um instrumento elétrico em áreas sujeitas a risco de
explosão devemos ter alguns cuidados especiais com os instrumentos durante a
instalação.
Além disso, temos de instalar instrumentos elétricos especiais
classificados para áreas com risco de explosão (instrumentos para áreas classificadas)
que obviamente custam mais caro que os instrumentos elétricos tradicionais;
3) “Os cabos de sinal devem ser protegidos contra ruídos elétricos”.
Explicação 3: Os instrumentos elétricos não podem ter os cabos de transmissão de
sinais sem uma blindagem especial contra ruídos eletromagnéticos. Essa blindagem
constitui-se normalmente de uma malha metálica que envolve todo o cabo de sinal do
transmissor ao receptor. Esses mesmos cabos também não devem dividir uma
bandeja (local por onde passa o cabo de sinal) com os cabos de força e acionamento
de motores, por exemplo.
1.6) Como posso evitar a ocorrência de ruídos elétricos e também eletromagnéticos na
transmissão de sinais elétricos analógicos?
Isso pode ser feito pela blindagem dos cabos de sinal desde o transmissor até o
receptor de sinal, como explicado no item anterior, ou eliminando as fontes de
radiação eletromagnética e campo elétrico pelo caminho por onde passa o cabo de
sinal. A segunda opção é muito difícil de realizar, podendo apenas ser minimizado a
possibilidade de ocorrência de tais fontes de ruídos.
1.7) Posso instalar qualquer tipo de instrumento elétrico em uma área classificada?
Explique isso melhor.
Claro que não. Só posso instalar os instrumentos elétricos destinados para esse fim,
que são chamados de “instrumentos elétricos para área classificada”, e que também
custam mais caro que os instrumentos elétricos tradicionais.
1.8) Como que um instrumento digital consegue transmitir uma informação sobre a
variável de processo medida?
Os instrumentos digitais transmitem informações sobre a variável de processo através
de “pacotes de informação” sobre a variável de processo. Os “pacotes de informação”
sobre a variável de processo constituem-se de arquivos digitais que via rede industrial
são levados de um instrumento a outro respeitando o protocolo de comunicação digital
da rede industrial instituído pelo servidor da rede. Nesse tipo de instrumentação, os
instrumentos estão ligados uns aos outros como numa rede de computadores.
1.9) O que vem a ser “pacotes de informação” e “protocolo de comunicação digital”?
Os “pacotes de informação” são arquivos digitais e “protocolo de comunicação” são as
regras para a transmissão e recepção desses arquivos digitais na rede industrial.
1.10) Quais as vantagens da instrumentação digital sobre as demais formas de
transmissão de sinais analógicas? Qual a maior desvantagem dos instrumentos
digitais em relação aos instrumentos analógicos nos dias atuais?
A instrumentação digital possui muitas vantagens em comparação com outras formas
de transmissão de sinal analógicas a citar algumas delas:
1) A instrumentação digital pressupõe a possibilidade de exercer controle de uma
planta industrial a partir de distâncias ilimitadas, uma vez que a transmissão de sinal
digital pode ser feita a quaisquer distâncias de modo eficiente;
2) A instrumentação digital pressupõe a possibilidade de uma melhor manutenção
preditiva uma vez que o próprio instrumento de medição / transmissão consegue emitir
diagnóstico sobre seu funcionamento, podendo até mesmo enviar e-mails e torpedos
para celulares dos técnicos de manutenção do equipamento;
3) Na instrumentação digital um instrumento comunica-se com vários outros
simultaneamente, o que permite a versatilidade do sistema de controle;
4) Os instrumentos digitais também permitem a interferência em seus parâmetros de
funcionamento à distância, não necessitando desmontagem ou presença do técnico no
local de instalação do instrumento para esse fim.
A maior desvantagem dos instrumentos digitais sobre outras tecnologias de
transmissão de sinais nos dias atuais ainda é o custo inicial de implantação dos
sistemas digitais. Apesar disso essa nova tecnologia proporciona o retorno do
investimento a longo prazo, o que garante sua popularização junto às industrias.
1.11) Quais as vantagens da transmissão de sinais via radiofreqüência? Quais as
desvantagens para o empregador desse tipo de transmissão de sinais?
A transmissão de sinal por radiofreqüência tem a vantagem de poder transmitir sinais
de máquinas em movimento sem a necessidade de cabos de sinais ou de controle
interligados às máquinas, sendo que tudo isso pode ser feito a longas distâncias. Do
ponto de vista do empregador, essa tecnologia necessita de mão de obra
especializada e logicamente de maiores salários pra os profissionais qualificados.
1.12) Dê exemplo de equipamentos industriais que comumente usam transmissão de
sinais via ondas de rádio?
Ponte rolante e locomotiva são bons exemplos desse tipo de equipamento. Em geral
máquinas dotadas de movimento, que não podem possuir cabos de sinal ou de
comendo interligados às mesmas são equipamentos que utilizam transmissão de sinal
via ondas de rádio.
1.13) Um instrumento pneumático pode transmitir sinais a um instrumento receptor
que funciona com sinais elétricos? Como isso é possível?
Claro que sim. O único problema é que a natureza dos sinais não é compatível. Para
resolver isso devemos instalar entre um e outro instrumento um conversor de sinal.
No caso específico dessa questão temos de instalar um conversor de sinal de
pneumático para elétrico (P/I), ou seja, entra sinal pneumático e sai sinal elétrico.
1.14) Porque os padrões de transmissão de sinais analógicos nunca iniciam suas
faixas de transmissão em 0 (zero)?
Isso acontece para podermos diferenciar a condição em que a variável de processo
assume valor mínimo na entrada do instrumento da condição em que temos o meio de
transmissão de sinal danificado, por exemplo, interrompido por um corte da tubulação
de sinal pneumático ou rompimento dos cabos de transmissão de sinal elétrico.