Telemetria pode ser definida como a técnica de obtenção, processamento e transmissão de dados a distância.
A transmissão a distância de valores medidos está tão intimamente relacionada com os processos de operação contínua, que a necessidade e as vantagens do emprego da telemetria e do processamento contínuo se entrelaçam. Pode-se afirmar que a importância da telemetria reside no fato de ser ela absolutamente indispensável ao bom funcionamento dos processos industriais contínuos.
Uma das vantagens mais interessantes da telemetria reside na centralização dos instrumentos de controle e indicação (relativos a um determinado processo) em painéis de controle ou telas de computadores em sistemas supervisórios.
Os primeiros sinais telemétricos eram pneumáticos e hidráulicos, e com o avanço tecnológico vieram os sinais analógicos. Hoje temos os sinais digitiais como presentes nos protocolos HART, Modbus, Fieldbus, etc.
Sinais Pneumáticos
A grandeza medida é convertida, por intermédio de um transmissor pneumático, em um sinal de pressão de ar comprimido, o qual é transmitido por tubos metálicos.
- Sinais Típicos: 3 a 15 PSI, 0.2 a 1 bar, 3 a 27 PSI, 0.2 a 1.0 kfg/cm²
- Linhas de Transmissão: As linhas de transmissão pneumáticas são contituídas de tubos de cobre ou vinil. A distância prática para transmissãi do campo para o painel é de aproximadamente 150m. Para distâncias superiores, é recomendável intercalar relés pnemáticos(amplificadores) a cada 100m a fim de atenuar os retardos de transmissão. Considera-se viável a transmissão pneumática até 500m.
- Vantagem: A grande vantagem se dá pela possibilidade de utilização em áreas onde existe o risco de explosão( áreas classificadas)
- Desvantagem: Necessita de tubulação de ar comprimido para seu suprimento e funcionamento; necessita de uma unidade de condicionamento de ar para fornecer aos instrumentos um ar seco e sem partículas sólidas; limitado a 100m( sem amplificadores)
Sinais Hidráulicos
Similar ao pneumático e com desvantagens equivalentes, o tipo hidráulico utiliza-se da variação de pressão exercida pelos óleos hidráulicos para a transmissão de sinal. É especialmente utilizado onde torque elevado é necessário ou quando o processo envolve pressões elevadas.
- Vantagem: Pode gerar grandes forças e assim acionar equipamentos de grandes pesos e dimensão
- Desvantagem: Necessita de tubulação para transmissão de óleo para transmissão e suprimento; inspeção e troca periódica do óleo ; necessita de equipalementos auxiliares; distância aplicável muito reduzida
Sinais Analógicos
A grandeza é medida e convertida, por meio de um transmissor eletrônco, num sinal elétrico( corrente, tensão, resistência).
- Sinais Típicos: 4 a 20mA , 10 a 50mA, 1 a 5V, 0 a 10V
- Linhas de transmissão: As linhas de transmissão para instrumentação eletrônica, são constituídas de cobra flexível com isolamento até 600 volts. Os sinais DC contínuos eliminam a possibilidade de capturar pertubações eletromagnéticas podendo utilizar 2 fios blindados. Comumente os dois fios usados para a transmissão são também usados para a alimentação do próprio transmissor.
- Vantagem: Permite transmissões para longas distâncias sem perdas, alimentação pode ser feita pela própria fiação de transmissão; fácil conexão a computadores; fácil instalação.
- Desvantagem: Exige utilização de instrumentos especiais e cuidados extras em áreas classificadas; os cabos precisam ser protegidos contra ruídos elétricos.
Sinais Digitais
Neste tipo de sinal “pacotes de informações” sobre a variável medida são enviados para uma estação receptora, através de sinais digitais modulados e padronizados. Para que a comunicação entre o elemento transmissor – receptor seja realizada com êxito é utilizada uma “linguagem” padrão chamado protocolo de comunicação.
- Vantagem: Não necessita de ligação ponto a ponto por instrumento; Imune a ruídos externos; Permite configuração, diagnóstico de falhas e ajuste em qualquer ponto da malha; menor custo final
- Desvantagem: Existência de vários protocolos no mercado, o que dificulta a comunicação entre equipamentos de marcas diferentes; Caso ocorra rompimento no cabo de comunicação pode-se perder a informação e/ou controle de várias malhas.
Os sinais digitais serão abordados mais profundamente na área de comunicação de dados/Redes
Sinal Via Rádio
O sinal ou um pacote de sinais medidos são enviados à sua estação receptora via ondas de rádio em uma faixa de frequência específica.
- Vantagem: Não necessita de cabeamento; Pode-se enviar sinais de medição e controle de máquinas em movimento.
- Desvantagem: Alto custo incial; Necessidade de técnicos altamente especializados
Sinal Via Modem
A transmissão dos sinais é feita através de utilização de linhas telefônicas para modulação do sinal em frequência, fase ou amplitude.
- Vantagem: Baixo custo de instalação; Pode-se transmitir dados a longas distâncias.
- Desvantagem: Necessita de profissionais especializados; Baixa velocidade na transmissão de dados; sujeito a interferências externas, inclusive violação de informações.
Zero Vivo
Por segurança se utiliza o zero vivo. Zero vivo é uma característica dos sinais telemétricos cuja faixa incia-se acima do zero de energia. Como pode-se notar nos sinais típicos acima, geralmente não se começa a faixa de meida(Range) no zero. Isso se dá pelo zero vivo, ou seja, quando adotamos um nível mínimo 4 mA( usando 4 a 20mA como exemplo) temos a garantia que não temos um rompimento da transmissão, o que não seria possível se o mínimo do range fosse 0.
Bico-palheta
O elemento básico da maioria dos transmissores pneumáticos é o sistema bico-palheta. O bico-palheta é um dispositivo que, recebendo uma alimentação constante de ar de suprimento, tem na sua saída um sinal pneumático variável proporcional ao movimento da palheta, que é acionada por um elemento sensível. Um movimento muito pequeno da palheta, de encontro ao bico, faz com que a pressão de saída varie de um extremo ao outro. Por esse motivo e devido a relação não-linear entre posição da palheta e pressão de saída, utiliza-se um sistema de realimentação, que no equilíbrio, faz com que a palheta se posicione próxima ao bico, fornecendo uma pressão de saída dentro dos limites normais de operação.
Funcionamento Bico-Palheta: O ar, a uma pressão constante é aplicado ao sistema através da primeira restrição. O pequeno volumede ar entra na câmara do bocal, podendo fluir livremente pela outra extremidade, se a palheta estiver afastada, tendo assim pressão de saída na derivação nula. Se a palheta for aproximada do bico, a pressão no interior da pequena câmara irá aumentar, provocando um consequente aumento no sinal de saída.
*A alimentação do instumento, denominada suprimento de ar, é normalmente de 1,4 kgf/cm².
Acionamento Bico-Palheta- A palheta pode ser acionada através de:
- Bourdon
É utilizado principalmente em transmissores e controladores de pressão. O acionamento de palheta por Bourdon é muito usado também em transmissores de temperatura com bulbo de gás.
- Barra de força
É empregado principalmente em transmissores de pressão diferencial.
- Tubo de torção
É utilizado nos transmissores de nível nos quais o elemento sensível é um Deslocador. O acionamento da palheta por tubo de torção também aparece em transmissores de pressão diferencial.
Relé Amplificador
Também conhecido como válvula-piloto ou booster, é um amplificador pneumático.
Funções:
- Permite trabalhar com pressões reduzidas no conjunto bico-palheta. Se fossem usadas pressões maiores, haveria uma força de sopro sobre a palheta
- Retirar ou fornecer ar ao sistema de transmissão, acelerando a resposta do sistema.
Tipos:
- Relé pneumático sem sangria constante:
Nesse tipo só há exaustão para a atmosfera quando diminui a pressão do bico. Na condição de equilíbrio, tanto a admissão de ar como a exaustão estão bloqueadas.
- Relé pneumático com sangria constante:
Nesse tipo de relé o que determina o valor de pressão de saída é a relação entre o ar de escape e o ar de admissão.
O relé com sangria apresenta maior sensibilidade que o sem sangria, porém apresentar maior consumo de ar porque o escape para a atmosfera é constante.
Sistema de Realimentação
Nos transmissores pneumáticos, o bico-palheta aparece sempre associado a um fole de realimentação, evitando uma atuação do tipo “tudo ou nada”
A função do fole de realimentação é oferecer oposição ao movimento da palheta, fazendo uma realimentação negativa. A medida que a palheta aproxima-se do bico, aumenta a pressão interna no mesmo e consecutivamente aumentando o sinal de saída do relé. Este aumento de saída retorna ao sitema atuando em um fole, fazendo-o expandir-se oferencendo oposição ao movimento da palheta(realimentação negativa), até que as forças se equilibrem e mantenha a palheta numa posição tal que mantenha o sinal de saída proporcional a variação da variável(processo).
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