Dos instrumentos pré mecânicos de 1800 para as ferramentas digitais de desktop de hoje, a civilização dependeu de profissionais de medição e controle e fornecedores para ajudar a indústria a produzir um fluxo constante de novos e melhores produtos - produtos farmacêuticos, produtos químicos, alimentos, combustíveis e muitos mais. Ao longo do caminho, esses profissionais e técnicos ajudaram a vencer as guerras e crescer economias. Aqui está um olhar instantâneo em alguns significativos destaques e marcos de M & C.
Uma olhada para trás o
crescimento de medição e controle durante o século passado mostra o campo
movendo-se de uma arte relativamente imprecisa para uma ciência exata. Nós
testemunhamos a transição de manual e mecânica para pneumática, eletromecânica
para a eletrônica, para o mundo digital e baseado na informação de hoje.
Ninguém sabe exatamente quando instrumentos começaram a ser utilizados para
controlar os processos. Eles certamente foram usados pelos engenheiros
egípcios que construíram as grandes pirâmides cerca de 2700 aC. Os engenheiros
que construíram os aquedutos durante o Império Romano utilizando medidores de
vazão rudimentares.
Qual foi o primeiro dispositivo de controle "verdadeiro"? Um caso
razoável pode ser mostrado pela válvula de bóia em um relógio de água no século
III aC. Dispositivos de medição adiantados incluíram o tubo pitot de 1600, e
instrumentos inventados por Benjamin Franklin que mostraram a circulação de
sangue e mediram umidade. No entanto, muitos acreditam que a primeira invenção
significativa de "controle" ocorreu durante a Revolução Industrial,
quando o engenheiro escocês James Watt inventou o "flyball"
governador para aplicações de motores a vapor em 1774. Até a década de
1920, o principal foco em inovação em dispositivos de controle era manual e
mecânica para ajudar a controlar o processo.Esse dispositivo mecânico, versões
melhoradas dos quais ainda estão em uso hoje, controla automaticamente a
velocidade de um motor a vapor.
Meados de 1800 - Pioneiros plantadores de sementes
Fundada em meados de 1800, pouco antes da Guerra Civil, Brown
Instrument Co. foi considerada por muitos como o primeiro EUA fabricante de
instrumentos de processo conhecido. Fundador Edward Brown inventou e produziu o
primeiro pirômetro para medir a temperatura.
Essa invenção foi o primeiro instrumento
industrial comercial. (Brown foi adquirida pela Honeywell em 1934.) Em 1851,
George Taylor, na tenra idade de 19, e David Kendall juntaram seus recursos
para formar o que se tornou Taylor Instrument Co.. Seus primeiros produtos
foram termômetros de mercúrio e barômetros em caixas de lata e de caixas
de madeira. Em 1866, de George irmão Frank se juntou ao negócio, e, em 1870,
eles expandiram a linha para incluir febre, cervejaria, e termômetros lácteos.
Os irmãos Taylor logo reconheceram a necessidade de termômetros para processos
industriais, e começou a investigação e desenvolvimento em torno de 1887. Em
1908, Taylor Instruments fez uma contribuição significativa para a indústria de
controle através da instalação de dois tipos de sistema registradores de
temperatura experimentais de tubos em um laticínio de Chicago.Após de 1800 - Fisher, Foxboro, Honeywell
Honeywell tem suas raízes a 1885, quando Albert M. Butz pediu sua
primeira patente de controle de temperatura. Ele formou a Butz Thermo elétrico
Regulator Co., que foi reorganizada em torno de empresário William R. Sweatt em
1893. Em 1906, Mark C. Honeywell fundou a Honeywell Aquecimento Specialty Co.,
que construia um sistema de água quente para casas. A empresa fundiu-se com o
Sweatt Minneapolis calor Regulator Co. em 1913.
O Bristol
Co., precursora da Foxboro, foi constituída em 1894 após o sucesso moderado com
duas patentes, uma para um indicador de pressão outra para o projeto de um
registrador. Membros da família Bristol estavam entre os primeiros diretores da
Indústria Instrument Co., fundada em 1908, em Foxboro, MA. Seu nome foi mudado
para The Foxboro Companhia em 1914, principalmente para tornar mais fácil
para os clientes. Foxboro fabricou o primeiro registrador de múltipla penas em
1910, os primeiros instrumentos de controle precisos com mostrador de regulação
calibrados em 1913, o primeiro bico palheta em um controlador pneumático, em
1914, e o primeiro caso único registrador-controlador industrial em 1915.
Enquanto
isso, o primeiro curso de química da engenharia foi oferecido em 1885 por Henry
Edward Armstrong (foto) no Colégio Central (depois do Imperial College), em
Londres. O Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), em 1891, premiado
com um BS em engenharia química para sete pessoas. Um ano depois, um curso de
bacharelado foi criado na Universidade da Pensilvânia.
Outros instrumentos no final do século 19, de acordo com Eiju Matsumoto, curador, Yokogawa Tecnologia Museum, Tóquio, incluí o amperímetro de quadro 10A fabricado pela Weston, um oscilógrafo eletromagnético para observar e registrar as formas de onda e Calendário Gravador de Cambridge Scientific Instruments, o primeiro auto - Gravador de equilíbrio. Instrumentos submetidos à aprovação da comissão científica durante o século 19 incluiu o indicador cefalostato e inercial.
Inicio de 1900 - Allen ajuda Bradley
Primeiros Controladores de temperatura passaram a
existir por volta de 1900. Tagliabue Co. introduziu um controlador de
temperatura operado a ar, em 1902, seguido de Bristol em 1903. Primeiro
controlador da Taylor Instruments foi produzido em 1905.
Em 1903, Lynde Bradley, auxiliado por empréstimo US
$ 1.000 do Dr. Stanton Allen, um dos principais cirurgiões ortopédicos do
Milwaukee funda a Compressão Rheostat Co., precursor da Allen-Bradley Co.
Leeds & Northrup, fundada em 1899 por Morris E.
Leeds, que originalmente era fabricante de instrumentos de precisão para
aplicações laboratoriais, como galvanômetros e caixas de resistência, e
ampliado em 1920 para incluir instrumentação industrial. Em 1911, a empresa
havia desenvolvido um registrador de detecção potenciométrica mecanica.
O medidor de Caldeira Bailey foi inventado em 1915
por Ervin G. Bailey, que, em 1916, fundou Bailey Meter Co., precursor da Bailey
Controls. Um avanço, o medidor ajudou os operadores de caldeira a alcançar e
manter
processo de máxima eficiência. O dispositivo
combinava tanto o fluxo de ar e as medições de fluxo de vapor no mesmo gráfico
para deixar os operadores saberem quanto do vapor da caldeira foi emitido, a
quantidade de ar foi utilizado, e o estado do leito de combustível.
Em 1921, Bailey apresentou um medidor
multi-ponteiro, o primeiro instrumento para indicar mais de três variáveis
relacionadas e as pressões sobre as escalas adjacentes para facilitar a
comparação. Um ano depois, a companhia instalou o primeiro instrumento de
registro em uma caldeira marinha a bordo do navio S.S.Presidente Harding.
Controles Hagan foi fundada em 1916 por John M.
Hopwood e Thomas Peebles para fornecer controles combustão de caldeiras. Hagan
foi o precursor da Divisão de Controle de combustão da Westinghouse que, em
1990, tornou-se o Orrville, OH divisão da Rosemount Analytical. Hagan adquiriu
as primeiras patentes utilizadas para o controle de tiragem forçada pela
pressão da fornalha e também é creditado como a primeira companhia dos EUA que
tornou possível o uso eficiente do gás de alto forno.
1915 - metade dos anos 20 - Petroquímica
e primeira guerra mundial
1 ª Guerra Mundial (1914-1918) ajudou a focar a
atenção do América para a conservação do combustível e uso eficiente da
energia. Demanda por medidores da Bailey e outros instrumentos de eficiência
aumentada. Os instrumentos foram instalados ou montados diretamente na área de
processo, e contou com a tecnologia mecânica. Para alterar os parâmetros do
dispositivo, foi necessário um operador humano.
Em 1919,
a Standard Oil of New Jersey estabeleceu um departamento de pesquisa e
desenvolvimento para aplicar engenharia química para a indústria do petróleo.
Em que é creditado como sendo o nascimento da indústria petroquímica, a Union
Carbide em 1921 começou craqueamentos comerciais de gás natural em Clendenin, West Virginia,
produzindo etileno como matéria-prima. Na década de 1920, os fabricantes de
instrumento ampliram sua gama de produtos a partir de registradores e
indicadores controladores elétricos e pneumáticos com realimentação.
Controladores on-off foram amplamente utilizados na indústria de processo em
meados dos anos 1920.
Em 1927, gerente Manoel J. Behar da Tagliabue publicidade, de Nova York,
organizou um comitê informal entre fornecedores de instrumento para cooperar em
programas de educação. Em janeiro de 1928, Richard Rimbach, de Pittsburgh,
publicou a primeira edição da revista Instruments. Mais tarde naquele ano, tem
inicio uma relação estreita entre Behar e Rimbach após Behar escrever uma carta
de cortesia para o editor. Behar começou a escrever e editar a revista, e ele e
Rimbach juntos começaram a promover a idéia de formar uma sociedade nacional
para a instrumentação.
O maio 1928 a revista "Instrumentos" publicou um artigo sobre:
`Como Lindbergh chegou ao outro lado", descrevendo os instrumentos a bordo
desse primeiro voo transatlântico histórico.
Final de 1920 - "Instrumentação" significa M & C
Em 1927, Vannevar Bush e seus colegas do MIT lançaram um programa para construir um computador analógico mecânico de propósito geral. Leeds & Northrup naquele ano lançou o primeiro registrador de condutividade.
Em 1927, Vannevar Bush e seus colegas do MIT lançaram um programa para construir um computador analógico mecânico de propósito geral. Leeds & Northrup naquele ano lançou o primeiro registrador de condutividade.
Embora a
ideia de controle proporcional já fosse conhecida, em fins do século 18, em
conexão com moinhos de vento e motores a vapor, não antes do final da década de
1920 que foi utilizado nas indústrias de processo.
Em meados
do final de 1920, o termo "instrumentos", começou a ser utilizado
para se referir especificamente a dispositivos utilizados para controlar e
medir variáveis do processo. Controladores pneumáticos foram predominantes,
usando ar comprimido como a base da sua tecnologia. Ao contrário dos
dispositivos mecânicos, os controladores pneumáticos podem ser instalados em
painéis localizados perto do processo, em vez de diretamente no processo. O
sinal do instrumento era transmitido para outro local, distante em que o
controlador estava localizado. O controlador, por sua vez transmitia o sinal de
resposta adequada ao atuador, que por sua vez iria responder, explicou Peter
Martin, em seu livro, Gestão Performance dinâmica (Von Nostrand Reinhold,
1993).
Estes
desenvolvimentos foram significativos porque permitiu operações de controle
para afastar-se do processo em si: A partir deste desenvolvimento, vieram as
primeiras "salas de controle" e o primeiro uso de controle
"reset" ou integral, o que diminuiu a necessidade de controlar os
dispositivos manualmente. "Rate" ou controle derivado também foi
desenvolvido, resultando no primeiro controlador PID (proporcional, integral,
derivativo), observa John Bernard, em seu livro, CIM no Processo Industries
(ISA, 1989).
Fisher
Governador Co. em 1928, construiu seu primeiro laboratório de testes e
desenvolveu o primeiro capacidade autoritária e dimensionamento de gráficos de
dados, o lançamento de um reputação por ter gráficos completos e
precisos-especificação.
1930 - Inicio do
controle PID
Desde
1920, um número incrível de técnicas de controle se desenvolveram, intimamente
ligada a eventos sociais e tecnológicas da época. Com os benefícios de
retrospectiva, podemos observar características distintas de cada década e
testemunhar a melhoria incremental sobre invenções anteriores como dispositivos
evoluíram a partir de manual para pneumático, eletrônico, e, finalmente, o
controle digital.
Em 1930,
o controle do processo tornou-se objeto de trabalhos científicos, incluindo
artigos que tratavam do difícil problemas de controle de pH e da aplicação de
controladores, o uso de desvio e correção potencial como ingrediente na
avaliação quantitativa dos sistemas de controle e o efeito do tempo de atraso
no tempo dos sistemas de controle de estabilidade e processamento, relata Peter
Harriott no seu livro, Process Control (McGraw Hill, 1982).
A
indústria de instrumentação cresceu rapidamente durante este período, com mais
de 600 empresas que vendem instrumentos industriais em meados dos anos 1930. No
entanto, sete empresas com 65% de todas as vendas, com Foxboro, Brown, e Taylor
entre os maiores. Taylor, em 1933, começou a comercializar a seu modelo 56R, o primeiro
controlador de proporcional verdadeiramente ajustável.
Os
primeiros "servomecanismos" apareceram durante 1930. Estes
dispositivos consistia de sistemas automáticos que compararam a saída com a
entrada através de feedback, permitindo a diferença entre as duas quantidades a
serem usadas para trazer a quantidade desejada de controle. Leeds &
Northrup, durante o mesmo período, o desenvolvimento pioneiros eletrodos
de pH de vidro.
Foxboro
começou a comercializar o seu modelo 40 no início de 1930, o primeiro
proporcional além de registrador / controlador com reset. Foi aplicado
principalmente no controle de fluxo na indústria do petróleo, onde Foxboro teve
uma forte presença. Um ano depois, Foxboro saiu com a primeira válvula de igual
porcentagem. Em 1937, Leeds & Northrup introduziu o primeiro analisadores
thermal de gases de condutividade para registrar medidas tais como H2, 02, SO2
e CO2. Nesse mesmo ano, introduziu o Foxboro Cyclelog, o primeiro controlador
programável para aplicações descontínuas.
Em março
de 1937, um sinal de leitura "Fischer & Porter Co." subiu pela
primeira vez, na seção Germantown velha Filadélfia. Fundada por Kermit Fischer
e seu único funcionário, George Porter, seus produtos iniciais eram
"rotâmetros", ou de área variável medidores de vazão. Em 1940, um
total de cinco casas e lojas de fundo de quintal ao redor do bairro deu inicio
a Fischer & - Porter.
Honeywell
em 1938 introduziu o primeiro potenciômetro eletrônico, Classe 15, que
implementou indicadores de movimentação servo e registro de penas. No ano
seguinte, Honeywell anunciou o primeiro sensor óptico remoto de temperatura, o
Radiamatic, que usou um sensor termo-pilha com lentes selecionáveis. No final
da década, em 1939, o primeiro computador digital, "Mark I", foi desenvolvido
pela HH Aiken da Universidade de Harvard e IBM. O computador performava funções
matemáticas básicas e usava cartões de matemática perfurados como entradas.
Considerado o primeiro computador digital de grande escala do mundo, foi
oficialmente inaugurada em 1944.
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