Instrumentação Industrial

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Curso: 
Engenharia de controle e automação 
Disciplina: 
Instrumentação Industrial I (114300018)
Professora:
Dra. Thais Reggina Kempner
thaisrgk@gmail.com
1
Características gerais dos instrumentos
Na tomada de quaisquer medidas, devem ser considerados três elementos fundamentais:
‹nº›
Conceitos Fundamentais de Metrologia
Método
Instrumento
Operador
Método
Existem dois métodos de medição:
Medição Direta
	Método de medição pelo qual o valor de uma grandeza é obtido por meio de um instrumento, sem utilização de cálculos suplementares .
Medição Indireta
	Método pelo qual o valor de uma grandeza é obtido através de cálculos sobre valores resultantes de medição direta de outras grandezas, que tenham relação funcional com a grandeza a medir.
‹nº›
Conceitos Fundamentais de Metrologia
Características gerais dos instrumentos
A exatidão relativa das medidas depende evidentemente, da qualidade dos instrumentos de medição empregados. Portanto, para a tomada de uma medida, é indispensável que o instrumento esteja calibrado e que a sua aproximação permita avaliar a grandeza em causa, com a precisão exigida. 
‹nº›
Conceitos Fundamentais de Metrologia
Operador
O operador é, talvez, dos três, o elemento mais importante. É ele a parte inteligente na apreciação das medidas. De sua habilidade depende, em grande parte, a precisão conseguida.
Um bom operador, servindo-se de instrumentos relativamente débeis, consegue melhores resultados do que um operador inábil com excelentes instrumentos.
‹nº›
Conceitos Fundamentais de Metrologia
5
Medidores de grandezas elétricas
Devido os vários fatores influenciam no processo de medição, nenhuma medida física pode ser expressa de forma absoluta, devendo ser expressa com uma incerteza conforme mostra o esquema abaixo: 
 2,5V ± 1% 
Neste caso, o valor numérico da medida é 2,5, a unidade é o volt e a incerteza de medida, considerando os fatores citados acima, é de 0,025V para mais ou para menos. 
‹nº›
Conceitos Fundamentais de Metrologia
6
Classificação dos Instrumentos de Medidas Elétricas
Os instrumentos de medidas elétricas podem ser classificados de várias formas, de acordo com o aspecto considerado:
‹nº›
Conceitos Fundamentais de Metrologia
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Grandeza a ser medida;
Forma de apresentação dos resultados;
Capacidade de armazenamento das leituras;
Princípio físico utilizado para a medida;
Finalidade de utilização;
Portabilidade
Grandezas a serem medidas 
‹nº›
Conceitos Fundamentais de Metrologia
8
Tensão
Corrente
Potência
Resistência
Frequência
Energia
Capacitância
Indutância
Fator de Potência
MÚLTIPLOS E SUBMÚLTIPLOS_GRANDEZAS ELÉTRICAS 
Megampère (MA) = 1 000 000 A 
Quiloampère (kA) = 1 000 A 
a) Intensidade de Corrente Elétrica (I)
Ampère (A) 	= 1
Miliampère (mA) 	= 0,001 A
Microampère (A) 	= 0,000 001 A
‹nº›
Conceitos Fundamentais de Metrologia
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Megavolt (MV) = 1 000 000 V
Quilovolt (kV) = 1 000 V 
b) Tensão Elétrica (E, U ou V)
Volt (V) 	= 1
Milivolt (mV) 	= 0,001 V
Microvolt (V) = 0,000 001 V
MÚLTIPLOS E SUBMÚLTIPLOS_GRANDEZAS ELÉTRICAS 
‹nº›
Conceitos Fundamentais de Metrologia
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c) Resistência Elétrica (R)
Ohm () 	 = 1
Milivohm (m ) = 0,001 
Microhm ( ) = 0,000 001 
Megaohm (M) = 1000 000 
Quilohm (k) = 1000 
MÚLTIPLOS E SUBMÚLTIPLOS_GRANDEZAS ELÉTRICAS 
‹nº›
Conceitos Fundamentais de Metrologia
11
d) Potência Elétrica (P)
Watt (W) = 1W
Miliwatt (mW) = 0,001 W
Microwatt (W) = 0,000 001 W
Megawatt (MW) = 1 000 000 W
Quilowatt (kW) = 1 000 W
MÚLTIPLOS E SUBMÚLTIPLOS_GRANDEZAS ELÉTRICAS 
‹nº›
Conceitos Fundamentais de Metrologia
12
‹nº›
Conceitos Fundamentais de Metrologia
13
Tensão
Voltímetro
Corrente
Amperímetro
Frequência
Potência ativa
Potência reativa
Defasagem de tensão
Resistência
Capacitância
Wattímetro
Varímetro
Fasímetro ou cosifímetro 
Ohmímetro
Capacímetro
Frequencímetro
Temperatura
Termovisor
Iluminância
Luxímetro
Resistência de terra
Terrômetro
Instrumentos Analógicos
Nos instrumentos analógicos, a medição é realizada a partir do posicionamento de um ponteiro que se move sobre uma escala fixa.
Forma de apresentação dos resultados;
‹nº›
Conceitos Fundamentais de Metrologia
14
Instrumentos analógicos
Os instrumentos analógicos baseiam sua operação em algum tipo de fenômeno eletromagnético ou eletrostático, como a ação de um campo magnético sobre uma espira percorrida por corrente elétrica ou a repulsão entre duas superfícies carregadas com cargas elétricas de mesmo sinal. São, portanto, sensíveis a campos elétricos ou magnéticos externos, de modo que muitas vezes é necessário blindá-los contra tais campos. 
‹nº›
Conceitos Fundamentais de Metrologia
15
A escala é um elemento importante nos instrumentos analógicos, já que é sobre ela que são feitas as leituras. Entre suas muitas características podem-se ressaltar as seguintes:
Fundo de escala ou calibre: 
	É o máximo valor que determinado instrumento é capaz de medir sem correr o risco de danos.
Instrumentos analógicos
‹nº›
Conceitos Fundamentais de Metrologia
16
Posição do zero: a posição de repouso do ponteiro, quando o instrumento não está efetuando medidas (zero) pode variar muito: zero à esquerda, zero à direita, zero central, zero deslocado ou zero suprimido (aquela que inicia com valor maior que zero).
Instrumentos analógicos
Por exemplo: 1) 100 - 0 -100 V, voltímetro, escala com zero central; 2) -10 - 0 - 40 mV, voltímetro, escala com zero deslocado; 3) 50 – 0, voltímetro, escala com zero à direita; e 4) 15 – 40 A, amperímetro corrente contínua, escala com zero suprimido.
‹nº›
Conceitos Fundamentais de Metrologia
17
Instrumentos Analógicos
Correção do efeito de paralaxe: muitos instrumentos possuem um espelho logo abaixo da escala graduada, como mostrado na Figura abaixo; neste caso, a medida deverá ser feita quando a posição do observador é tal que o ponteiro e sua imagem no espelho coincidam.
‹nº›
Conceitos Fundamentais de Metrologia
18
Instrumentos digitais
Fornecem a leitura diretamente em forma alfa-numérica num display.
‹nº›
Conceitos Fundamentais de Metrologia
19
Analógicos x digitais
‹nº›
Conceitos Fundamentais de Metrologia
• nos últimos anos o custo dos instrumentos digitais reduziu-se vertiginosamente. No entanto, a utilização de medidores analógicos ainda é muito intensa devido a fatores tais como: 1) grande número de instrumentos de oficinas e painéis de controle de indústrias ainda têm por base instrumentos analógicos; 2) de maneira geral, instrumentos analógicos são mais robustos que os digitais, tornando-os mais apropriados em determinadas situações e 3) em algumas aplicações onde há variações rápidas da grandeza a ser medida, é mais interessante observar o movimento de um ponteiro do que tentar acompanhar a medida através de dígitos. 
20
Instrumentos digitais (Visor)
Forma de apresentação dos resultados;
‹nº›
Conceitos Fundamentais de Metrologia
21
Indicadores:
 	Capazes de fornecer somente o valor da medida no instante eque a mesma é realizada; 
Registradores:
	Capazes de armazenar certo número de leituras; 
Totalizadores:
	Que apresentam o valor acumulado da grandeza medida
Capacidade de armazenamento das leituras;
‹nº›
Conceitos Fundamentais de Metrologia
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Bobina móvel;
Ferro móvel;
Ferrodinâmico;
Bobinas cruzadas;
Indutivo;
Ressonante;
Eletrostático.
Princípio físico utilizado para a medida;
Galvanômetros
‹nº›
Conceitos Fundamentais de Metrologia
instrumento bobina móvel apenas pode ser usado para medição de tensão ou corrente contínua. 
os instrumentos de ferro móvel são adequados para a medição, tanto de corrente quanto de tensão, em corrente contínuae em alternada. 
Eletrodinâmicos A principal aplicação deste tipo de instrumento é encontrada nos medidores de potência (Wattímetros).
instrumento de bobinas cruzadas apenas se destina a indicar diferenças de tensões. Seu emprego é encontrado sobretudo na medição de resistências
O instrumento de indução, também chamado de instrumento de campo girante ou instrumento de Ferraris, apenas pode ser usado para corrente alternada
Ressonante medição de frequência 
O instrumento eletrostático pode ser usado tanto em corrente contínua, quanto em corrente alternada. 
23
Simbologia quanto ao princípio de funcionamento
Os painéis dos instrumentos de medidas analógicos normalmente apresentam gravados em sua superfície uma série de símbolos que permitem ao operador o conhecimento das características do aparelho. 
Princípio físico utilizado para a medida;
‹nº›
Conceitos Fundamentais de Metrologia
Simbologia quanto ao princípio de funcionamento
‹nº›
Conceitos Fundamentais de Metrologia
Simbologia quanto à posição de funcionamento 
Os instrumentos de medidas elétricas são construídos para funcionar em três posições: Vertical, horizontal e inclinada. 
‹nº›
Conceitos Fundamentais de Metrologia
Simbologia quanto à posição de funcionamento 
Há instrumentos que não trazem o símbolo característico da posição de funcionamento. Eles podem funcionar em qualquer posição. 
‹nº›
Conceitos Fundamentais de Metrologia
Simbologia quanto ao tipo de corrente 
‹nº›
Conceitos Fundamentais de Metrologia
Simbologia quanto a tensão de isolação 
Tensão de isolação ou tensão de prova. É o valor máximo de tensão que um instrumento pode receber entre sua parte interna (de material condutor) e sua parte externa (de material isolante). Esse valor é simbolicamente representado nos instrumentos pelos números 1, 2 ou 3, contidos no interior de uma estrela. 
‹nº›
Conceitos Fundamentais de Metrologia
Simbologia quanto a classe de precisão
A classe de precisão dos instrumentos é representada por números. Esses números também são impressos no visor dos instrumentos. 
‹nº›
Conceitos Fundamentais de Metrologia
Baseado na simbologia apresentada pode-se afirmar que o instrumento apresentado na Figura abaixo apresenta as seguintes características: amperímetro analógico de ferro móvel, escala não linear, indicado para medição de correntes contínua ou alternada, com classe de exatidão 2, adequado para medição na posição horizontal com classe de isolação de 500 V.
‹nº›
Conceitos Fundamentais de Metrologia
Para laboratórios: 
 Aparelhos que primam pela exatidão (proximidade do valor verdadeiro) e precisão (dispersão dos valores resultantes de uma série de medidas. 
Industriais: embora não sejam necessariamente tão exatos quanto os de laboratório, têm a qualidade da robustez, mostrando-se apropriados para o trabalho diário sob as mais diversas condições.
Finalidade de utilização;
‹nº›
Conceitos Fundamentais de Metrologia
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de painel
fixos ou de bancada,
portáteis.
Portabilidade
‹nº›
Conceitos Fundamentais de Metrologia
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Referências
LEÃO, F. B.; Kurokawa, s. “Introdução a Medidas Elétricas”. Capítulo 1. Universidade Estadual Paulista, Julio de Mesquita Filho, Campus de Ilha Solteira.
VASQUES, H. S. “Instrumentos de medidas elétricas”. Trabalho de pesquisa apresentado para a Disciplina de Medidas Elétricas I, pelo Curso Técnico em Eletrotécnica da Escola Técnica Estadual Frederico Guilherme Schmidt, 2014.
‹nº›
Conceitos Fundamentais de Metrologia
Thais Reggina Kempner
thaisrgk@gmail.com 
Obrigada!