Simulador 3D · Instrumentação · Aula 19

Caldeira GV-01 · gerenciamento do queimador

Consumo de vapor da fábrica

Malha de nível LIC-101

Válvula LV-101 e bomba

Pressão PIC-102 (queimador)

Medir, comparar, agir · o sinal em cada ponto

A malha LIC-101, do tubulão à válvula e de volta ao tubulão. Os números saem da conta, a cada instante.

Da contagem à engenharia (aula 19)

Instrumento

Resultado das medições

Escolha um instrumento e uma medição. Comece pela pergunta da aula 20: o instrumento ou o processo? Compare a tela com uma referência independente, depois divida a cadeia: campo ou painel.

Conta de campo

Bancada de calibração (aulas 17 e 18)

Alarmes ativos e histórico

Configuração dos alarmes de nível

Casos da vida real

Diagnóstico

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tempo

Clique numa tag: o instrumento aparece na caldeira e as letras são explicadas.

Acendendo a caldeira…

A casa de caldeiras da aula 19

Uma caldeira flamotubular a gás de 4 t/h de vapor a 10 bar, numa unidade frigorífica: escaldagem, digestores da graxaria, esterilização e lavagem consomem o vapor em degraus, ao longo do turno. O casco tem 2,3 m de diâmetro e 5 m de comprimento; a água fica uns 200 mm acima do topo dos tubos.

As tags (identificação ISA, aula 19). A primeira letra é a variável; as seguintes, a função. LT-101 transmissor de nível; LIC-101 controlador e indicador de nível (no CLP); LV-101 válvula de nível; PT-102 e PIC-102 pressão; TT-103 temperatura; FE/FT-104 elemento e transmissor de vazão do vapor; FT-105 vazão da água; LSLL-106A/B/C chaves de nível muito baixo (votação 2 de 3); PSHH-107 chave de pressão muito alta; PSV-108 válvulas de segurança; PI-109 manômetro; LG-110 visor de nível; XV-111 bloqueios do gás; BE-112 detector de chama.

A malha. O LT-101 mede a pressão diferencial entre a perna de referência, cheia de água a 40 °C, e a tomada de água do tubulão: 38,7 mbar com o nível no topo dos tubos (0 %) e 4,3 mbar 400 mm acima (100 %). A faixa é invertida: mais nível, menos Δp. O transmissor converte em 4 a 20 mA; o cartão do CLP, em contagens (5.530 em 4 mA, 27.648 em 20 mA); o programa, em %. O LIC-101 compara com o valor desejado e calcula a saída, que vai ao posicionador da LV-101, de falha abre (ar para fechar). Nível subindo deve fechar a água: ação reversa.

O proporcional e o desvio. Só com ação proporcional, a saída é bias + Kc × erro: para a válvula ficar numa abertura diferente do bias, precisa de erro. Na aula, num processo de ganho 1, o desvio é perturbação ÷ (1 + Kc). O tubulão é um processo integrador (um tanque), e a conta fica desvio = (abertura necessária − bias) ÷ Kc. A ação integral (extensão da aula) elimina o desvio. Os três elementos somam a vazão de vapor e a de água à malha de nível.

As contas. O tubulão segue o modelo de Åström e Bell: balanços de massa e de energia da água, do vapor e de 12 t de aço, com a pressão de saturação da IAPWS. Quando o consumo sobe, a pressão cai, a água ferve mais e as bolhas incham o nível: ele sobe antes de descer. Quando o consumo cai, encolhe. Água fria a mais também encolhe o nível por um instante. O termopar segue a tabela do tipo K com a junta fria; a placa de orifício, Q ∝ √Δp; o laço de 4 a 20 mA, o orçamento de tensão da aula 11 (24 V, 12 V no transmissor, 250 Ω no cartão).

Campo. Escolha o instrumento e meça: corrente em série, tensão nos bornes, comunicador, indicação local independente (visor, manômetro), calibrador simulando corrente, manifold, purga, milivolts, configuração. É o roteiro da aula 20: referência independente (A), corrente convertida pela faixa (B), tela (C). A ≠ B: campo. B ≠ C: painel. A = B = C: processo.

Segurança. Nível muito baixo (duas das três chaves LSLL) e pressão muito alta (PSHH-107) cortam o gás e travam a caldeira, com rearme manual. As válvulas de segurança abrem em 11,5 e 12,0 bar. O by-pass existe para teste e manutenção, com autorização e prazo: desligar a proteção para “ganhar produção” é o que a NR-13 chama de risco grave e iminente.