Fundamentos de Instrumentação e Controle

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FUNDAMENTOS 
 
 
1. - Definições 
 
 ¼ Medição : Ato de medir. 
 
 ¼ Medida : › mesmo que medição. 
 › o resultado da medição. 
 
 ¼ Instrumento de medida : é o dispositivo pelo qual pode-se avaliar (medir) uma 
quantidade física, atribuindo-lhe um valor numérico ou uma qualificação. Por exemplo : a 
quantidade a ser medida pode ser uma temperatura, massa, pressão, velocidade, nível, etc. O 
valor numérico pode ser 34 ºC, ou 45 kg, ou 3,5 kgf/cm2, ou 122 km/h, etc. Uma qualificação 
da medida pode ser um aviso (luz de alerta) de pressão acima do permitido, ou um sinal (sonoro) 
de temperatura muito elevada, etc. 
 
 ¼ Sistema de medida : são vários instrumentos de medida usados em conjunto. Por 
exemplo, o medidor de nível de combustível de um automóvel é composto de uma bóia, uma 
resistência elétrica, condutores elétricos, e um mostrador (amperímetro ou voltímetro). Todo 
esse conjunto, ou sistema, é usado para mostrar no painel do carro o nível de combustível do 
tanque. 
 
 ¼ Sistema : termo genérico, usado para designar o conjunto de equipamentos e 
dispositivos (...) que pode ser analisado através de dados de entrada e saída. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Saída Entrada 
SISTEMA
Fig 1.1. - Esquema de um sistema 
 
 ¼ Processo : conjunto de sistemas que trabalham harmonicamente para um fim comum. 
 
 
Instrumentação e Controle 
 
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2. - A utilização dos Instrumentos de Medida 
 
 2.1. - Monitoração de Processos e Operações 
 
 Certas aplicações de instrumentos de medida podem ser caracterizadas por terem 
essencialmente a função de monitorar. Como exemplo os termômetros, barômetros e 
anemômetros usados em uma estação meteorológica, simplesmente indicam as condições do 
tempo, sem qualquer função de controle. Da mesma forma, os medidores domésticos de 
consumo de água, eletricidade, gás, apenas indicam o consumo, controlá-los. A figura abaixo 
mostra o digrama de um sistema monitorado por um instrumento de medida. 
 
 
 
Variável 
Controlada 
Distúrbios 
Entrada de Energia 
ou Material 
 
PROCESSO 
Instrumento 
de 
Medida 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 1.2 – Monitoração de um processo 
 
 
 2.2. - Controle de Processos e Operações 
 
 Outra aplicação de extrema importância para os instrumentos de medida é utilizá-
los como componentes num sistema automático de controle. O diagrama da figura 2.3. mostra 
essa operação. É claro que, para controlar uma variável é necessário, inicialmente medi-la. Por 
isso todos os sistemas com "feedback" têm como elemento principal um instrumento de medida. 
 Um exemplo bastante comum é o controle de temperatura do refrigerador 
doméstico. Um termômetro lê, continuamente, a temperatura interna do refrigerador. Quando 
ela aumenta e atinge um valor especificado, o termômetro aciona um contato elétrico que liga o 
motor de refrigeração. A temperatura diminui até atingir um valor mínimo, quando o o 
termômetro desliga o motor. Desta forma, a temperatura do refrigerador permanece 
continuamente entre dois valores de temperaturas pré-estabelecidos. Percebe-se claramente a 
função do termômetro como controlador do processo. 
 
 Como exercício, identifique na Figura 2.3. cada componente do exemplo da 
refrigerador. 
Instrumentação e Controle 
 
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Variável 
Controlada 
Distúrbios 
Entrada de Energia 
ou Material 
 
PROCESSO 
Instrumento 
de 
Medida 
 
Controlador
Elemento 
de Controle 
Final 
Valor desejado 
da variável 
controlada 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 1.3. - Sistema controlado automaticamente. 
 
 
 2.3. - Análises Experimentais em Engenharia 
 
 
 A solução e problemas de Engenharia podem envolver dois métodos : teórico e 
experimental. Muitos problemas requerem a aplicação de ambos os métodos. Problemas na 
fronteira do conhecimento necessitam extensos estudos experimentais para avaliar a teoria. Os 
instrumentos de medida de grande precisão (equipamentos de laboratório) podem contribuir 
enormemente para a solução desses problemas. 
 Esses equipamentos de laboratório (diferentes dos industriais), são instrumentos 
de referência, sendo usados apenas em pesquisas ou como aferidores de instrumentos industriais. 
 
Exercícios : Interprete as 6 figuras a seguir, mostrando o tipo de aplicação do instrumento 
de medida, e identificando cada componente do sistema. 
 
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Figura 1.4 – Fornalha 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 1.5 – Sistema de aquecimento doméstico 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 1.6 – Controlador de rotação de motor a vapor 
 
Instrumentação e Controle 
 
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Figura 1.7. - Operador Humano, como componente de um sistema de controle 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 1.8. - Servomecanismo eletro-hidráulico 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Figura 1.9. - Controlador pneumático do nível de líquido no tanque.