UNIVERSIDADE FEDERAL DE UBERLÂNDIA
Faculdade de Engenharia Elétrica

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Timbre

Plano de Ensino

IDENTIFICAÇÃO

Componente Curricular:

Instrumentação Industrial I

Unidade Ofertante:

Faculdade de Engenharia Elétrica

Código:

FEELT32503

Período/Série:

Turma:

U/UB/UC/UD/UF/

Carga Horária:

Natureza:

Teórica:

45h (54ha)

Prática:

15h (18ha)

Total:

60h (72ha)

Obrigatória:

( X )

Optativa:

( )

Professor(A):

Josué Silva de Morais

Ano/Semestre:

2024/01

Observações:

Endereço da disciplina no moodle: https://moodle.ufu.br/course/view.php?id=1692 cuja chave de acesso é: ININDI

 

Grupo de WhatsApp da disciplina: https://chat.whatsapp.com/GUhBgVxVv6D4yPCMzyM9HH

 

EMENTA

Teoria e aplicações de metrologia e instrumentação aplicados na engenharia.

JUSTIFICATIVA

Disciplina fundamental ao início do raciocínio científico do estudante, que aborda problemas de instrumentação e metrologia, com aplicações interdisciplinares.

OBJETIVO

Objetivo Geral:

Estudar as técnicas e os meios de quantificar grandezas utilizando dispositivos de transdução elétrica.

Objetivos Específicos:

Ao final da disciplina o estudante será capaz de:

  1. Analisar, identificar, especificar e utilizar instrumentos, atuadores, transdutores e sensores;
  2. Projetar, conduzir, interpretar resultados e demonstrar noção de ordem de grandeza na estimativa e na avaliação de medições;
  3. Interpretar e elaborar esquemas, gráficos, fluxogramas e diagramas de sistemas de instrumentação industrial.

PROGRAMA

Dimensão Teórica

1. Sistemas de instrumentação
1.1. Conceitos básicos e finalidades.
1.2. Classes de instrumentos.
1.3. Conceitos básicos de sensores.
1.4. Conceitos básicos de transmissores.
1.5. Conceitos básicos de transdutores.
1.6. Identificação e símbolos de instrumentos.
1.6.1. Padronização ISA.
1.6.2. Fluxogramas Conforme Norma ISA (Instrument Society of America).

2. Metrologia aplicada à instrumentação
2.1. Definições.
2.2. O Método Científico.
2.3. Grandezas Físicas.
2.4. Unidades de Medidas
2.5. Sensores e Transdutores
2.6. Instrumentos de Medição
2.7. Algarismo significativo.
2.8. Erro de medição.
2.9. Propagação de erros.
2.10. Incerteza de medição.
2.11. Resposta Dinâmica.

3. Instrumentação Virtual
3.1 Princípios básicos.
3.2 Ferramentas computacionais disponíveis.
3.3 Plataformas comerciais existentes.
3.4 Conceitos sobre conversores e transmissores de sinais.

4. Princípios de medição de pressão
4.1 Conceitos básicos.
4.2 Elementos mecânicos para medição de pressão.
4.3 Transmissores eletrônicos e pneumáticos.
4.4 Calibração de instrumentos de pressão.

5. Princípios de medição de vazão (fluxo)
5.1 Conceitos básicos.
5.2 Características dos fluidos.
5.3 Medidores deprimogênios.
5.4 Medidores lineares.
5.5 Medidores especiais.
5.6 Medidores volumétricos.
5.7 Medição em canais abertos.
5.8 Aferição.

6. Princípios de medição de nível
6.1 Conceitos básicos.
6.2 Visores de nível.
6.3 Dispositivo do tipo flutuador (ou bóia).
6.4 Dispositivo do tipo deslocador.
6.5 Dispositivo do tipo pressão diferencial.
6.6 Dispositivo do tipo ultra-Sônico.
6.7 Dispositivo do tipo radar.
6.8 Dispositivo do tipo capacitivo.
6.9 Dispositivo do tipo eletromecânico.
6.10 Chaves nível.
6.11 Dispositivo do tipo pesagem.

7. Princípios de medição de temperatura
7.1 Conceitos básicos.
7.2 Indicadores de temperatura.
7.3 Medidores tradicionais.
7.4 Termômetros de resistência.
7.5 Termopares.
7.6 Pirômetros de radiação.
7.7 Termografia.
7.8 Sensores diversos.
7.9 Calibração e ajuste.
7.10 Transmissores.

8. Principais Transdutores e Condicionadores Resistivos
8.1 Potenciômetros e aplicações.
8.2 Termoresistivos.
8.3 Extensômetros.
8.4 Introdução ao projeto de células de carga.
8.5 Condicionadores para transdutores resistivos.

9. Principais Transdutores e Condicionadores Geradores
9.1 Termoelétricos.
9.2 Piezoelétricos, Piroelétricos e aplicações.
9.3 Conceitos e introdução a caracterização de vibrações no ambiente industrial.
9.4 Outros transdutores.
9.5 Condicionadores para transdutores geradores.

10. Principais Sensores e Condicionadores Capacitivos e Indutivos
10.1 Sensores Capacitivos.
10.2 Sensores Indutivos.
10.3 Condicionadores transdutores para sensores capacitivos e indutivos.

11. Medidores de grandezas elétricas
11.1 Galvanômetros e Instrumentos Fundamentais.
11.2 Medidores de Tensão.
11.3 Medidores de Corrente.
11.4 Medição de Resistência elétrica, Capacitância e Indutância.
11.5 Medidores de Potência Elétrica e Fator de Potência.
11.6 Transformadores de Instrumentos.
11.7 Sistemas de proteção x Sistemas de monitoração.

Dimensão Prática

1. Sistemas de instrumentação.
2. Metrologia aplicada à instrumentação.
3. Instrumentação Virtual
4. Medição e parametrização de instrumentos para a variável de pressão.
5. Medição e parametrização de instrumentos para a variável de vazão.
6. Medição e parametrização de instrumentos para a variável de nível.
7. Medição e parametrização de instrumentos para a variável de temperatura.
8. Principais Transdutores e Condicionadores Resistivos.
9. Principais Transdutores e Condicionadores Geradores.
10. Principais Sensores e Condicionadores Capacitivos e Indutivos.
11. Medidores de grandezas elétricas.

METODOLOGIA

Técnicas de ensino que serão utilizadas: Aulas expositivas e moodle.
Recursos didáticos: Quadro, giz, componentes e equipamentos eletrônicos e moodle.
Recursos audiovisuais: Datashow e moodle.

Cronograma das atividades Curriculares:

Dimensão Teórica

Data

Aula

Matéria Lecionada

22/05/2024

01º

Apresentação do Plano de Ensino: data das provas, normas para apresentação dos trabalhos, bibliografia, entre outros assunto.

23/05/2024

02º

Simulação do Voltímetro no Python.

29/05/2024

03º

Normas de segurança.

30/05/2024

04º

FERIADO

05/06/2024

05º

Grafia Correta, Notações e Variáveis.

06/06/2024

06º

Simulação do Gerador de Função no Python.

12/06/2024

07º

Erro e Incertezas.

13/06/2024

08º

Montagem do Voltímetro no kit didático.

19/06/2024

09º

Transdutores e Conversores

20/06/2024

10º

Montagem do Gerador de Função no kit didático.

26/06/2024

11º

Condicionamento de sinais.

27/06/2024

12º

Cálculo do Condicionador do Voltímetro.

03/07/2024

13º

Filtros Analógicos e Digitais.

04/07/2024

14º

Filtros Analógicos e o Filtro Anti-Aliasing.

10/07/2024

15º

1º Prova.

11/07/2024

16º

Filtros digitais em sistemas embarcados.

17/07/2024

17º

RECESSO

18/07/2024

18º

RECESSO

24/07/2024

19º

RECESSO

25/07/2024

20º

RECESSO

31/07/2024

21º

Conversores A/D e D/A.

01/08/2024

22º

PWM e saída D/A no Gerador de Função.

07/08/2024

23º

Confiabilidade e Disponibilidade.

08/08/2024

24º

Calculo RMS em sistemas Embarcados.

14/08/2024

25º

Medidores de Grandezas Elétricas.

15/08/2024

26º

RMS para sinal senoidal na ESP32.

21/08/2024

27º

TC e TP

22/08/2024

28º

Calibração/Ajuste do Voltímetro/Gerador de função.

28/08/2024

29º

Aterramentos na Instrumentação

29/08/2024

30º

Caracterização Estática do Voltímetro/Gerador de função.

04/09/2024

31º

Area Classificada e Atmosferas Explosivas.

05/09/2024

32º

Montagem do trabalho final.

11/09/2024

33º

Telemetria e Comunicação Hart.

12/09/2024

34º

Montagem do trabalho final.

18/09/2024

31º

2º Prova

21/09/2024

32º

Prova Substitutiva

 

Dimensão Prática

 

Data

Aula

Matéria Lecionada

23/05/2024

01º

GitHub + VSCode + Platform.IO

30/05/2024

02º

FERIADO

06/06/2024

03º

Simulação do Voltímetro no Python.

13/06/2024

04º

Simulação do Gerador de Função no Python.

20/06/2024

05º

Montagem do Voltímetro.

27/06/2024

06º

Montagem do Gerador de Função.

04/07/2024

07º

Cálculo do Condicionador do Voltímetro.

11/07/2024

08º

Filtros Analógicos e o Filtro Anti-Aliasing.

18/07/2024

09º

RECESSO

25/07/2024

10º

RECESSO

01/08/2024

11º

Filtros digitais em sistemas embarcados.

08/08/2024

12º

PWM e saída D/A no Gerador de Função.

15/08/2024

13º

Calculo RMS em sistemas Embarcados.

22/08/2024

14º

RMS para sinal senoidal na ESP32.

29/08/2024

15º

Calibração/Ajuste do Voltímetro/Gerador de função.

05/09/2024

14º

Caracterização Estática do Voltímetro/Gerador de função.

12/09/2024

15º

Montagem do trabalho final.

19/09/2024

16º

Apresentação do Trabalho Final

 

AVALIAÇÃO

A avaliação da disciplina será por meio de duas provas, um trabalho e questionários durante a semana. Para os QUESTIONÁRIOS disponibilizados todas as semanas serão distribuídos 26 pontos (dois pontos por semana em 13 semanas) para aqueles que fizerem estas tarefas no prazo definido. Já o TRABALHO será relativo ao conteúdo da parte prática e valerá 34 pontos. As provas vão seguir, o seguinte, calendário:

Dia 10 de julho de 2024: PRIMEIRA AVALIAÇÃO TEÓRICA no valor de 20 pontos.

Dia 18 de setembro de 2024: SEGUNDA AVALIAÇÃO TEÓRICA no valor de 20 pontos.

Dia 19 de setembro de 2024: APRESENTAÇÂO DO TRABALHO FINAL no valor de 34 pontos.

Dia 21 de setembro de 2024: AVALIAÇÃO SUBSTITUTIVA (Substitui apenas os pontos das provas teóricas)

Horário de Atendimento: terça-feira 13:10 - 14:50 na sala 3N110

Atividade de Recuperação:

A atividade de recuperação será aplicada ao estudante que não obteve o aproveitamento mínimo necessário (60 pontos) e que possuir 75% de presença. Esta atividade consistirá em uma prova no valor de 20 pontos e será cobrado todo o conteúdo ministrado. O estudante que realizar a atividade de recuperação terá limitada a sua nota final em 60 pontos. A atividade de recuperação não se aplica ao trabalho final.

Atendimento Especial:

Em complemento ao atendimento regular, todos os alunos que estiverem cursando esta disciplina pelo terceiro semestre, ou seja, tenha sido reprovado por dois semestres por nota (não incluídas as reprovações por frequência) terão um atendimento especial, com atendimento personalizado. Para tanto, aqueles que desejarem tal atendimento deverão procurar o professor para que o horário de atendimento seja definido e o plano de recuperação elaborado. Neste caso, o aluno especialmente atendido também deverá ter frequência superior a 75% nas seções.

BIBLIOGRAFIA

Básica

  1. Balbinot, A. Instrumentação e Fundamentos de Medidas - Vol. 1. Livros Técnico E Científicos Editora. ISBN: 85-216-1496-9.
  2. Balbinot, A. Instrumentação e Fundamentos de Medidas - Vol. 2. Livros Técnico E Científicos Editora. ISBN: 978-85-216-1563-7.
  3. Bega, E. A. Instrumentação Industrial. Editora Interciência Ltda. ISBN: 8571931372.
  4. DELMÉE, G. J. Manual de Medição de Vazão. 3º Edição, Editora Blucher, 2003. ISBN 978-85-212-0321-6.
  5. Bega, E. A. Instrumentação Aplicada ao Controle de Caldeiras. 3º Edição, Editora Interciência Ltda. ISBN: 85-7193-085-6.

Complementar

  1. Thomazini, D. Sensores Industriais - Fundamentos e Aplicações. Editora Érica. ISBN: 978-85-365-0071-3.
  2. Alves, J. L. . Instrumentação, Controle e Automação de Processos. Livros Técnico E Científicos Editora. ISBN: 85-216-1442-X.
  3. WERNECK, M. M. Transdutores e Interfaces. Livros Técnicos e Científicos Editora.
  4. BOLTON, W. Instrumentação e Controle. Hemus Editora Ltda.
  5. SIGHIERI, L.; NISHINARI, A. Controle Automático De Processos Industriais – Instrumentação. Editora Edgard Blucher Ltda.
  6. HELFRICK, A. D.; COOPER, W. D. Instrumentação Eletrônica Moderna e Técnicas de Medição., Prentice Hall, São Paulo, 1994.
  7. LIRA, F. A. Metrologia na Indústria., Érica, São Paulo, 2001.
  8. SCNELL, L. Technology of Electrical Measurements. John Wiley, New York, EUA, 1993.
  9. FOWLER, K. R. Electronic Instrument Design – Architecting for the life cycle. Oxford Press, Oxford, England, 1996.
  10. INMETRO. Guia para a Expressão de Incerteza de Medição. ABNT_INMETRO_SBM, 1998.
  11. DALLY, J. W.; RYLEY, W. E.; McCONNELL, K. G. Instrumentation for Engineering Measurements. New York, EUA: John Wiley, 1993.

APROVAÇÃO

Aprovado em reunião do Colegiado realizada em: ____/____/______

Coordenação do Curso de Graduação: _________________________

 


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Documento assinado eletronicamente por Josué Silva de Morais, Professor(a) do Magistério Superior, em 21/05/2024, às 09:39, conforme horário oficial de Brasília, com fundamento no art. 6º, § 1º, do Decreto nº 8.539, de 8 de outubro de 2015.


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Referência: Processo nº 23117.034406/2024-60 SEI nº 5421278