Alarmes e Chaves de Processos

 

Outro tipo de instrumento comumente visto em sistemas de medição e controle são os comutadores de processo . O objetivo de um comutador é ligar e desligar um dispositivo como aquecedores, motores, válvulas etc.… com diferentes condições de processo.

Geralmente, os comutadores são usados ​​para ativar alarmes para alertar os operadores humanos a tomarem ações especiais ou podem ser usados ​​para desarmar ou iniciar intertravamentos.

Em outras situações, os interruptores são usados ​​diretamente como dispositivos de controle, como existe um interruptor de nível instalado em um tanque para evitar danos à bomba; a bomba será automaticamente interrompida / disparada quando o nível atingir um nível baixo no tanque.

Troca de processo com alarmes

O P&ID a seguir de um sistema de controle de ar comprimido mostra os dois usos das chaves de processo:

O ” PSH ” (pressostato, alto) é ativado quando a pressão do ar no interior da embarcação atinge seu ponto de controle alto. O ” PSL ” (pressostato, baixo) é ativado quando a pressão do ar no interior do vaso cai para seu ponto de controle baixo.

Ambos os interruptores alimentam sinais elétricos discretos (on / o ff) a um dispositivo de controle lógico (simbolizado pelo diamante) que controla o início e a parada do compressor de ar elétrico acionado por motor.

Outro interruptor neste sistema chamado “ PSHH ” (pressostato, alto-alto) é ativado somente se a pressão do ar dentro do navio exceder um nível além do ponto alto de desligamento do interruptor de controle de alta pressão ( PSH ).

Se essa chave for ativada, algo deu errado com o sistema de controle do compressor, e o alarme de alta pressão ( PAH , ou alarme de pressão, alta) será ativado para notificar um operador humano.

Todos os três interruptores neste sistema de controle de compressor de ar são diretamente acionados pela pressão do ar na embarcação: em outras palavras, são interruptores diretos de detecção de processo, permitindo a criação de sistemas de controle e alarmes para qualquer tipo de processo.

Exemplo de alarmes e comutadores de processo

Por exemplo, o sistema de desinfecção de águas residuais de cloro mostrado abaixo  pode ser equipado com chaves eletrônicas que iram atuar como alarme para alertar 0 operador se a concentração de cloro exceder os limites altos ou baixos pré-determinados:

Os Simbulos  “AAL” e “AAH” se referem ao 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, alarmantes se o sinal analógico de 4-20 mA do transmissor analítico cair abaixo de (AAL) ou exceder (AAH) certos limites predefinidos.

Como tal, os alarmes AAL e AAH não detectam diretamente a concentração de cloro na água, mas indiretamente, através do monitorando o sinal de saída de 4-20 miliamperes do analisador de cloro.

Como os dois alarmes funcionam com a saída de sinal eletrônico de 4 a 20 miliamperes pelo transmissor analítico de cloro (AT), em vez de detectar diretamente o processo, sua construção é bastante simplificada.

Se fossem chaves físicas de detecção de processo, cada um deles deveria estar equipado com a capacidade analítica de detectar diretamente a concentração de cloro na água. Em outras palavras, cada chave teria que ser seu próprio analisador de concentração de cloro independente, com toda a complexidade correspondente.

Um exemplo de um módulo de alarme eletrônico (acionado por um sinal de corrente de 4-20 mA proveniente de um transmissor) é o modelo SPA da Moore Industries (“Alarme programável no local”), 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 operados por corrente, o Moore Industries SPA pode ser configurado para “disparar” contatos elétricos quando o sinal atual atingir uma variedade de diferentes limites programados. Alguns dos tipos de alarme fornecidos por esta unidade incluem alto processo, baixo processo, fora da faixa e alta taxa de variação.

Alarmes altos e baixos

Por exemplo, se a capacidade de alarme alto e baixo fosse desejada para o processo de nível de água do tambor de vapor, seria possível 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 no programa programável e pode atribuir os alarmes baixo e alto, como LAL e LAH.

Esses duas chaves servem como alarmes de nível de água, porque o sinal vem do transmissor de nível, que emite um sinal em proporção direta ao nível da água no tambor de vapor da caldeira.

A alternativa seria chaves  independentes de detecção de nível conectados diretamente ao tambor de vapor, cada um equipado com seus próprios meios de detectar diretamente o nível da água:

Deve-se mencionar que a escolha entre o uso de chaves de alarme de processo diretamente acionadas pelo processo versus chaves de alarme acionadas pelo sinal analógico de um transmissor não é arbitrária.

No sistema em que as duas chaves de alarme atuam a partir do sinal de saída do transmissor, a integridade do controle de nível de água e a dos alarmes de nível alto e baixo dependem da função adequada de um transmissor. Se esse transmissor falhar, todas as três funções do sistema estarão comprometidas.

Isso eleva a importância de um único instrumento, o 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 da água do tambor de vapor, um dispositivo pode falhar sem comprometer nenhuma das outras duas funções.

Essa independência é desejável porque reduz bastante a probabilidade de falhas de “causa comum”, onde uma única falha desativa várias funções do sistema.

A determinação final deve ser baseada em uma análise rigorosa da confiabilidade do dispositivo versus do sistema, que normalmente é a tarefa de um engenheiro de processo.

Neste caso como foi apresentado deve-se avaliar o nível de integridade de segurança (SIL) que de forma resumida podemos dizer que é a relativo de redução de risco de fala para uma função de segurança, o SIL é uma medida de desempenho necessário para uma função instrumentada de segurança (SIF)                                            

Os requisitos para um determinado SIL não são consistentes entre todos os padrões de segurança funcional. Nos padrões de segurança funcional baseados na norma IEC 61508 , quatro SILs são definidos, sendo o SIL 4 o mais confiável e o SIL 1 o menos. O SIL aplicável é determinado com base em vários fatores quantitativos em combinação com fatores qualitativos, como processo de desenvolvimento e gerenciamento do ciclo de vida de segurança.

https://www.miinet.com/natural-gas-and-oil-wellhead-application-video/author/456-moore-industries

https://www.dicasdeinstrumentacao.com/controle-de-nivel-em-caldeiras/

Imagens :https://vycindustrial.com/en/water-level-control-systems-steam-boilers/