Os instrumento de detecção são comumente encontrado em sistemas de medição/controle e intertravamento de processo. O propósito de um interruptor é ligar e desligar um dispositivo como aquecedores, motores, válvulas, etc. com condições de processo variáveis. Geralmente, as chaves são usados para ativar alarmes para alertar os operadores a tomar medidas especiais ou podem ser usados para derrubar ou intertravar. Em outras situações, as chaves são usados diretamente como dispositivos de controle, como chave de nível instalado em um tanque para evitar danos a uma bomba, a bomba será automaticamente interrompida / desarmada quando o nível atingir um nível baixo no tanque.
O seguinte P & ID de um sistema de controle de ar comprimido mostra ambos os usos de chaves de processo:
O “PSH” (pressostato de alto) é ativado quando a pressão dentro do vaso atinge seu ponto de controle alto. O “PSL” (pressostato de baixo) é ativado quando a pressão dentro do recipiente cai para o seu ponto de controle baixo. Ambos os interruptores alimentam sinais elétricos discretos (on /off) para um dispositivo de controle lógico (simbolizado pelo losango) que controla a partida e a parada do compressor de ar acionado por motor elétrico.
Outro interruptor neste sistema denominado “PSHH” (pessostato de muito alto) é ativado somente se a pressão do ar dentro do recipiente exceder um nível além do ponto de alta de fechamento do interruptor de controle de alta pressão (PSH). Se este interruptor for ativado, algo está errado com o sistema de controle do compressor, e o alarme de pressão alta (PAH, ou alarme de pressão, alto) é ativado para notificar um operador humano.
Todos as três chaves neste sistema de controle de compressor de ar são acionados diretamente pela pressão do ar no reservatório: em outras palavras, são chaves de sensor direto de processo que nos permitem construir sistemas de controle e alarmes para qualquer tipo de processo.
Por exemplo, o sistema de desinfecção de águas residuais com cloro mostrado anteriormente pode ser equipado com um par de chaves de alarme eletrônicas para alertar um operador se a concentração de cloro exceder os limites altos ou baixos pré-determinados:
As etiquetas “AAL” e “AAH” referem-se a alarme analítico (alarme analítico ou alarme do analisador) baixo e alarme analítico alto, respectivamente. Observe como o diagrama mostra essas duas unidades de alarme conectadas ao sinal eletrônico (4-20 mA) emitido pelo analisador de cloro (AT). Isso nos diz que as unidades de alarme AAL e AAH são realmente apenas circuitos eletrônicos, alarmando se o sinal analógico de 4-20 mA do transmissor analítico cair abaixo (AAL) ou exceder (AAH) certos limites pré-estabelecidos. Como tal, os alarmes AAL e AAH não detectam diretamente a concentração de cloro na água, mas indiretamente o detectam monitorando o sinal de saída de 4-20 miliamperes do analisador de cloro.
Como os dois alarmes trabalham com a saída de sinal eletrônico de 4 a 20 miliampères pelo transmissor analítico de cloro (AT), em vez de detectar diretamente o processo, sua construção é bastante simplificada. Se fossem sensores de processo, cada um teria de estar equipado com a capacidade analítica de detectar diretamente a concentração de cloro na água. Em outras palavras, cada comutador teria que ser seu próprio analisador de concentração de cloro independente, com toda a complexidade do atendimento.
Um exemplo de um módulo de alarme eletrônico (acionado por um sinal de corrente de 4-20 mA vindo de um transmissor) é o SPA do modelo Moore Industries (“Site Programmable Alarm”), mostrado aqui para referência:
Além de fornecer capacidade de alarme, este módulo SPA também fornece um display digital (uma pequena tela LCD) para mostrar o valor do sinal analógico para fins operacionais ou de diagnóstico. Como todos os módulos de alarme atualmente, o SPA do fabricante Moore Industries pode ser configurado para “tripar”(acionar) os contatos elétricos esse instrumento pode ser programado para atuar em mais de um ponto conforme a configuração e programação. Alguns dos tipos de alarme fornecidos por esta unidade incluem alto processo, baixo processo, fora de alcance e alta taxa de mudança.
Por exemplo, se a capacidade de alarme alto e baixo for desejada para o processo de nível de água do tambor de vapor, pode-se adicionar um par de chaves de nível à linha de sinal de saída do transmissor de nível.
Nota: O sinal do transmissor de nível pode ser usado lógica de programação definindo valores de alarmes altos(LAH), baixo(LAL).
Essas duas chaves(virtuais) servem como alarmes de nível de água, porque o sinal vem do transmissor de nível, que emite um sinal em proporção direta ao nível de água no tambor de vapor da caldeira.
A alternativa seriam chaves de detecção de nível independentes ligados diretamente ao tambor de vapor, cada chave equipado com seus próprios meios de detectar diretamente o nível de água:
Deve-se mencionar que a escolha entre usar chaves de alarme de processo acionadas diretamente pelo processo versus chaves de alarme acionadas pelo sinal analógico de um transmissor não é arbitrária. No sistema em que os dois interruptores de alarme atuam a partir do sinal de saída do transmissor, a integridade do controle do nível de água e o dos alarmes de nível alto e baixo dependem do funcionamento adequado de um transmissor. Se esse transmissor falhasse, todas as três funções do sistema ficariam comprometidas. Isso eleva a importância de um único instrumento, que geralmente não é desejável do ponto de vista da confiabilidade e segurança do processo. No sistema em que cada chave de alarme de nível detecta independentemente o nível de água do tambor de vapor, um dispositivo pode falhar sem comprometer nenhuma das outras duas funções. Essa independência é desejável porque reduz muito a probabilidade de falhas de “causa comum”, em que uma única falha desativa várias funções do sistema. A determinação final deve ser baseada em uma análise rigorosa da confiabilidade do dispositivo versus confiabilidade do sistema, que é tipicamente a tarefa de um engenheiro de processo.
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