Introdução à Instrumentação e Controle de Processos

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INSTRUMENTAÇÃO
Prof.: Jordy Luiz C. Spacca
Email: jordy.spacca@docente.unip.br
 
INTRODUÇÃO
CONCEITO:
➔ Instrumentação é qualquer dispositivo (instrumento), ou conjunto de dispositivos, utilizado com a 
finalidade de se medir, indicar, registrar ou controlar as variáveis de um processo.
 
➔ Pode-se dizer que o papel da Instrumentação é transformar grandezas físicas em informações que 
possam ser utilizadas no controle do processo.
 
VARIÁVEL DE PROCESSO:
➔ É uma grandeza física ou química, cuja variação afeta na operação de um processo. Ex: Nível, 
Temperatura, Vazão, Pressão, pH, Velocidade, etc. 
Fonte de Calor
Instrumento
Transformação do calor em 
tensão elétrica 
INTRODUÇÃO
 
MALHAS DE CONTROLE: Conjunto de equipamentos e instrumentos utilizados para controlar uma 
determinada variável de processo (saída). Pode ser aberta ou fechada.
➔ MALHA ABERTA: É aquele em que a saída ou resposta não possui nenhuma influência sobre a 
entrada 
INTRODUÇÃO
 
MALHA FECHADA: É aquele em que a saída ou a resposta influência a entrada do sistema. O 
sistema de controle regula a variável controlada (PV) fazendo correções na variável manipulada 
(MV). 
INTRODUÇÃO
 
➔ INSTRUMENTO DE MEDIÇÃO INDICADOR:
➔ INSTRUMENTO DE MEDIÇÃO REGISTRADOR:
➔ INSTRUMENTO CEGO:
➔ ELEMENTOS PRIMÁRIOS – SENSORES:
CLASSES DE INSTRUMENTOS
 
➔ INSTRUMENTO CONTROLADOR:
➔ INSTRUMENTO CONVERSOR:
➔ INSTRUMENTO TRANSMISSOR:
➔ ELEMENTO FINAL DE CONTROLE:
CLASSES DE INSTRUMENTOS
 
MALHA FECHADA: 
SISTEMA DE CONTROLE
 
1) Seja um sistema de controle em malha fechada, mostrado na Figura abaixo:
Sobre o referido sistema, coloque V para verdadeiro e F para 
falso:
(F) Os elementos primários do controle são representados 
pelo sensor de temperatura e pela válvula de controle.
(F) A variável manipulada é a posição da válvula de controle;
(V) A variável controlada é a temperatura da água de saída;
(V) O setpoint da malha de controle é a temperatura desejada 
da água aquecida; 
SISTEMA DE CONTROLE
 
RANGE: 
➔ É o conjunto de valores limitados pelas indicações 
extremas;
➔ Valores máximos e mínimos possíveis para serem 
medidos com determinado instrumento;
SPAN: 
➔ É a diferença algébrica entre o limite superior e inferior 
da faixa de medida do instrumento;
➔ Ex: 
Range: 0 a 10 bar
Span: 10 – 0 = 10 bar
TERMINOLOGIA
 
EXATIDÃO: 
➔ É o grau de concordância que o equipamento fornece em relação a um valor real da 
medição;
➔ Geralmente é dado em percentual do fundo de escala (FE);
➔ Ex: Voltímetro com fundo de escala de 10V e uma exatidão de +/- 1%
➔ Erro Máximo = 10V*1%;
➔ Erro Máximo = 0,1V;
➔ Para um valor real de medição igual a 5V, o instrumento poderá apresentar 
informações entre 4,9V e 5,1V;
TERMINOLOGIA
 
REPETIBILIDADE: 
➔ É o grau de concordância entre o resultado de medições sucessivas de um mesmo 
valor, efetuadas sobre as mesmas condições de medição;
➔ Antigamente era conhecido como precisão;
TERMINOLOGIA
 
SENSIBILIDADE: 
➔ É a resposta de um instrumento de medição dividida pela correspondente variação 
no estímulo;
➔ Pode ser contabilizada como a inclinação da reta que define a relação entre a leitura 
e a grandeza medida;
TERMINOLOGIA
 
NORMAS:
➔ Instrument Society of America (ISA): ISA (5.1) – Instrumentation Symbols and 
Identification (1984, revisão em 1992);
➔ Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT): NBR 8190 – Simbologia de 
Instrumentação (1983);
TAG – Código alfanumérico 
➔ Identificar equipamentos e instrumentos, 
dentro de uma planta de processos. 
➔ Identificação física do instrumento. 
SIMBOLOGIA
 
➔ Identificação funcional: Feita de acordo com 
a função e refere-se a variável controlada.
Ex: Uma válvula de controle que varia a vazão 
para controlar o nível, é identificada por LV e 
não FV. 
➔ Letras Subsequentes: Identificam as funções 
dos instrumentos. 
➔ Ex: TE – A primeira letra T identifica a variável 
temperatura, e a segunda letra E identifica um 
elemento primário que pode ser um sensor de 
temperatura (PT – 100, termopar, etc.) 
SIMBOLOGIA
 
● P – Variável medida: Pressão;
● R – Função passiva ou de informação: 
Registrador; 
● C – Função ativa : Controlador;
➔ Ex: PRC - 00102A
SIMBOLOGIA
 
● T – Variável medida: Temperatura;
● I – Função passiva ou de informação: Indicador; 
● C – Função ativa : Controlador;
● 210 - Área de atividade ou fábrica;
● 02 - Número sequencial da malha;
● A - Sufixo
➔ Ex: TIC - 21002A
SIMBOLOGIA
 
Símbolos gerais para instrumentos
SIMBOLOGIA
 
Símbolos utilizados para representar linhas para instrumento ou 
função programada 
SIMBOLOGIA
 
Símbolos válvulas de controle e atuadores.
SIMBOLOGIA
 
SIMBOLOGIA
 
SIMBOLOGIA
 
Co nsidere um diagrama P&ID construído seguindo a norma ISA 5.1,apresentado 
na figura abaixo. A partir deste diagrama, responda:
a) O diagrama descreve uma malha de controle de qual 
variável?
R: pressão.
b) Indique onde está localizado o controlador.
R: Na sala de controle, acessível ao operador (frente do 
painel).
c) Identifique os instrumentos utilizados.
R: PT – Transmissor de pressão;
 PIC – Indicador Controlador de pressão;
 PY – Solenoide, Relés. 
SIMBOLOGIA
 
MEDIÇÃO DE PRESSÃO
 
MÉTODOS DE MEDIÇÃO DE PRESSÃO: 
1. Medição por coluna de líquido (Medição direta);
2. Medição de pressão por deformação, por tensão resultante ou por elemento elástico.
1. MEDIÇÃO POR COLUNA DE LÍQUIDO: São dispositivos nos quais a pressão é medida, 
comparando-a com a pressão exercida por uma coluna de líquido com densidade e altura conhecidas 
(manômetro de tubo em “U”, manômetro inclinado, etc).
➔ Neste tipo de instrumento, o líquido a ser utilizado é escolhido considerando-se o seu peso 
específico (γ = ρg) – Normalmente, utilizam-se água, álcool e mercúrio. 
 
➔ O manômetro de tubo em “U” é o mais simples e mais barato dos instrumentos de medição direta de 
baixas pressões.
MEDIÇÃO DE PRESSÃO
 
MÉTODOS DE MEDIÇÃO DE PRESSÃO: MANÔMETRO DE TUBO EM “U”:
➔ É formado por um tubo de material transparente dobrado em forma de “U”;
➔ O tubo é fixado sobre uma placa graduada a partir do seu ponto médio;
➔ O tubo é cheio, até seu ponto médio, com um líquido com peso específico conhecido.
➔ As leituras são feitas medindo-se a diferença de nível estabelecida entre os dois braços do 
manômetro. Essa medição pode ser feita em mm de coluna d’água, mmHg, psi, etc. 
MEDIÇÃO DE PRESSÃO
 
MANÔMETRO DE TUBO EM “U”
MEDIÇÃO DE PRESSÃO
 
2. MEDIÇÃO POR DEFORMAÇÃO, POR TENSÃO RESULTANTE OU POR ELEMENTO ELÁSTICO: 
São dispositivos (diafragma, fole, tubo bourdon, etc.) que se deformam em função da pressão exercida 
sobre eles pelo fluido medido.
➔ Baseiam seu funcionamento na Lei de Hooke: “Dentro de um limite definido de elasticidade, a 
deformação provocada em um corpo sólido é proporcional ao esforço aplicado sobre ele”.
➔ TUBO DE BOURDON: O tubo sofre uma deformação, originada da pressão de um fluido em seu 
interior, causando-lhe uma deformação proporcional que é acusada por um ponteiro movendo-se 
sobre uma escala.
MEDIÇÃO DE PRESSÃO
 
➔ TUBO DE BOURDON: 
MEDIÇÃO DE PRESSÃO
 
➔ TUBO DE BOURDON: O tubo em espiral é indicado para baixas pressões, e o modelo em hélice e 
em “C” são mais indicados a altas pressões. 
MEDIÇÃO DE PRESSÃO
 
➔ DIAFRAGMA: Os diafragmas são elementos flexíveis que 
devido a diferença de pressão se deformam, movendo um 
sistema mecânico que indica a pressão;
MEDIÇÃO DE PRESSÃO
 
➔ FOLES: Os foles são elementos elásticos que sofrem 
expansão e retração quando submetidos a pressões, sendo 
o movimento resultante utilizado para indicar/medir/controlar 
pressão;
➔ Quando uma pressão é aplicada no interior do fole, provoca 
sua distensão, sendo o deslocamento do ponteiro 
proporcional à pressão aplicada. 
MEDIÇÃO DE PRESSÃO
 
MEDIÇÃO DE PRESSÃO
 
➔ DEFINIÇÕES:
➔ Conversor: Dispositivo querecebe uma forma de sinal de um instrumento e converte para um sinal 
de saída em outra forma padronizada (Ex: conversor eletro-pneumático);
➔ Um instrumento que altera a saída de o sinal de saída de um sensor para um sinal padronizado é 
designado como um transmissor. Ex: um elemento primário de temperatura (TE) deve ser conectado 
a um transmissor (TT), e não um conversor (TY);
➔ Transdutor: Termo geral de um dispositivo que recebe a informação na forma de uma variável física 
e produz um sinal de saída resultante de saída. Como transdutor é um termo geral, não é 
recomendado seu uso em aplicações específicas. 
➔ Transmissor: Instrumento que determina o valor de uma variável no processo através de um 
elemento primário, tendo o mesmo sinal de saída (pneumático ou eletrônico) cujo valor varia apenas 
em função da variável do processo. O elemento primário pode ou não estar acoplado ao transmissor.
MEDIÇÃO DE PRESSÃO
 
➔ TRANSMISSORES DE PRESSÃO: Um instrumento que altera o sinal de saída do elemento primário 
para um sinal padronizado é designado como um transmissor. Podem ser pneumáticos (0,2 a 1 
kgf/cm2) ou eletrônicos (4 a 20 mAcc).
➔ Os dois tipos baseiam seu funcionamento no movimento/deformação que os elementos mecânicos 
elásticos sofrem quando submetidos a uma pressão/esforço;
➔ Este movimento/deformação, que é proporcional à pressão aplicada (lei de Hooke), é convertido 
através de um transdutor em um sinal pneumático ou eletrônico padronizado, que é 
enviado/transmitido para indicação e/ou controle à distância. 
Zero vivo
MEDIÇÃO DE PRESSÃO
 
MEDIÇÃO DE PRESSÃO
 
➔ TRANSMISSORES ELETRÔNICOS DE PRESSÃO: Em função do seu princípio de funcionamento, 
os transmissores podem ser classificados em: equilíbrio de forças, resistivos, magnéticos, 
capacitivos, extensométricos e piezoelétricos.
➔ Sendo os mais utilizados em aplicações industriais de medição de pressão, os tipos equilíbrio de 
forças, extensométricos e capacitivos. 
MEDIÇÃO DE PRESSÃO
 
➔ TRANSMISSORES ELETRÔNICOS DE PRESSÃO DO 
TIPO EXTENSOMÉTRICO (STRAIN GAGE): Tem seu 
funcionamento baseado na variação do comprimento e 
diâmetro, e portanto na variação da resistência, que 
ocorre quando um fio de resistência sofre uma 
deformação elástica proveniente de uma tensão 
mecânica gerada por uma pressão
➔ A pressão do processo atua no diafragma que se 
deforma e movimenta a alavanca onde estão os 
sensores strain gage, esticando-os ou comprimindo-os. 
 
MEDIÇÃO DE PRESSÃO
 
➔ TRANSMISSORES ELETRÔNICOS DE PRESSÃO DO 
TIPO EXTENSOMÉTRICO (STRAIN GAGE): 
➔ Os strain gage fazem parte de uma ponte de 
Wheatstone, na qual aplica uma tensão, na forma que 
a corrente que circula entre as resistências ocasione 
uma queda de tensão e a ponte se equilibre para essas 
condições. 
➔ Neste sistema, qualquer variação de pressão no 
processo moverá o diafragma metálico, que variará a 
posição da alavanca e consequentemente a resistência 
dos resistores strain gage, desequilibrando a ponte e 
fazendo variar o sinal de saída do instrumento (4 a 20 
mAcc). 
MEDIÇÃO DE PRESSÃO
 
➔ TRANSMISSORES ELETRÔNICOS DE 
PRESSÃO DO TIPO CAPACITIVO: Tem 
seu funcionamento baseado na variação 
de capacitância que se introduz em um 
capacitor quando se desloca uma de 
suas placas em consequência de 
aplicação de pressão.
➔ A pressão do processo é transmitida 
através do movimento/deslocamento do 
diafragma isolador, cujo interior é cheio 
de óleo ou silicone, para o diafragma 
sensor localizado no centro da célula; 
MEDIÇÃO DE PRESSÃO
 
➔ TRANSMISSORES ELETRÔNICOS DE 
PRESSÃO DO TIPO CAPACITIVO: 
➔ A pressão atmosférica de referência é 
transmitida da mesma maneira pelo 
segundo diafragma isolador para o outro 
lado do diafragma sensor;
➔ O deslocamento do diafragma sensor é 
proporcional ao diferencial de pressão 
aplicado sobre ele;
➔ A posição do diafragma sensor é 
detectado pelas placas do capacitor 
colocadas nos dois lados do diafragma 
sensor. 
MEDIÇÃO DE PRESSÃO
 
Considere o transmissor de pressão com as seguintes 
características. Para a indicação de 0,23 bar (23 kPa) qual o valor 
do sinal de saída em mA? 
➔ Utiliza como elemento primário de medição de pressão um sensor 
capacitivo.
➔ Sinal de Saída: 4-20 mA a dois fios;
➔ Faixas de trabalho: entre 0,75 mbar (0,075 kPa) até 1,86 bar 
(186,8 kPa); 
MEDIÇÃO DE PRESSÃO
 
 Utiliza-se a interpolação:
 
I−4
20−4
=
23−0,075
186,8−0,075
I−4
16
=
22,925
186,72
I−4=1,964
I=5,964mA
Sinal de saídaValor medido
186,8 kPa
0,075 kPa
 23 kPa
20 mA
4 mA
I
MEDIÇÃO DE PRESSÃO
 
➔ TRANSMISSORES PNEUMÁTICOS DE PRESSÃO: Os transmissores pneumáticos utilizam como 
transdutores o sistema bocal-obturador ou bico-palheta;
➔ É composto de um tubo pneumático alimentado por uma pressão constante (Ps = 1,4 kgf/cm2);
➔ A quantidade de ar que sai pelo bocal Rv depende da posição do obturador, ou seja, depende da 
distância “x” existente entre o bocal e o obturador; Devido ao escape de ar, o volume V e o bocal ficam a 
uma pressão P1. 
MEDIÇÃO DE PRESSÃO
 
➔ TRANSMISSORES PNEUMÁTICOS DE PRESSÃO: . 
MEDIÇÃO DE PRESSÃO
 
TRANSMISSORES PNEUMÁTICOS DE PRESSÃO:
➔ Vantagens: A única vantagem em se utilizar os instrumentos pneumáticos está no fato de se poder 
operá-los com segurança em áreas onde existe grande risco de explosão.
➔ Desvantagens: 
1. Necessita de tubulação de ar comprimido para seu suprimento e funcionamento;
2. Necessita de equipamentos auxiliares tais como compressor, filtro, desumidificador, para fornecer aos 
instrumentos ar seco e sem partículas sólidas;
3. Transmissão limitada a 100 m (normalmente) devido ao atraso na transmissão;
4. Vazamentos ao longo da linha de transmissão são difíceis de serem detectados;
5. Não permite conexão direta aos computadores. 
MEDIÇÃO DE PRESSÃO
 
MEDIÇÃO DE NÍVEL
 
➔ A medição do nível em processos industriais objetiva avaliar e controlar volumes de estocagens em 
tanques ou recipientes de armazenamento;
➔ Os instrumentos de medição de nível podem ser classificados, pela forma como medem o nível, em 
instrumentos de medida direta e inferencial; 
➔ MEDIDA DIRETA: Medem diretamente a distância entre o nível do produto que se quer medir e um 
referencial previamente definido. Pode ser feita pela observação visual direta, comparação com uma 
escala graduada, determinação da posição de um detector (flutuador), ou pela reflexão de ondas ulta 
sônicas ou eletromagnéticas pela superfície do produto. 
➔ MEDIDA INFERENCIAL: Determinam a posição da superfície livre do produto cujo nível se quer 
medir, através da medida de outra grandeza física a ela relacionada. Nesta classe, incluem-se os 
instrumentos que medem o nível através da medida da pressão da coluna hidrostática, ou variação do 
peso do equipamento que o contém o produto cujo nível se quer medir; 
MEDIÇÃO DE NÍVEL
 
➔ MOSTRADOR POR VISORES DE NÍVEL: Devido ao seu baixo custo, quando comparados com 
outros tipos de instrumentos, os visores são aplicados na quase totalidade dos casos de monitoração 
local de nível, não sendo empregados somente nos casos onde a pressão e/ou temperatura sejam 
excessivas e impeçam a sua utilização;
 
MEDIÇÃO DE NÍVEL
 
NÍVEL
 
➔ Visores de vidro bicolores: Objetivam melhorar a visibilidade utilizando a diferença no índice de 
refração da luz na água e no vapor;
➔ O índice de refração do vapor é muito pequeno, consequentemente a luz percorre uma linha reta ao 
atravessá-lo;
➔ Lâmpadas emitem luz que passam através de filtros coloridos (verde e vermelho);
➔ O trajeto percorrido pelos raios de luz até atingirem o observador dependem do índice de refração 
do vapor ou água;
➔ Quando a luz atravessa as seções com água, os raios verdes posicionam-se na linha de visão do 
operador, enquanto que os raios vermelhos são redirecionados (pela refração) e não atingem o 
operador;
➔ Para as seções com vapor, a situação é inversae o operador vê somente a luz vermelha; 
MEDIÇÃO DE NÍVEL
 
➔ Visores de vidro bicolores: 
➔ Este efeito é mais pronunciado em baixas 
temperaturas devido a ampla diferença de 
densidades, e consequentemente do índice de 
refração, entre o vapor e a água;
➔ O campo visual do visor pode ser transmitido a 
distância, através da combinação de espelhos ou 
pela utilização de fibra ótica ou câmeras de TV.
 
MEDIÇÃO DE NÍVEL
 
MEDIÇÃO DE NÍVEL
 
DISPOSITIVOS DO TIPO FLUTUADOR (OU BOIA): 
➔ Existem dois tipos se sensores de nível cuja operação é baseada no Princípio do Empuxo: 
flutuador e deslocador;
➔ O princípio do empuxo é formulado a partir do conceito de volume de líquido deslocado por um 
corpo imerso;
➔ Quando um corpo sólido é mergulhado sobre um líquido, parte (ou 100%) de seu volume ficará 
submerso, deslocando um volume igual de líquido;
 
➔ O líquido deslocado reage à imersão do corpo, desenvolvendo sobre ele, uma força para cima 
denominada empuxo, cujo valor é igual ao peso do líquido deslocado;
➔ Quanto maior a densidade do líquido, maior o empuxo; 
MEDIÇÃO DE NÍVEL
 
DISPOSITIVOS DO TIPO FLUTUADOR (OU BOIA): 
➔ A condição de flutuação resulta da comparação do peso do corpo com o máximo empuxo 
desenvolvido sobre ele: se o peso do corpo for maior que o empuxo ele submergirá ; se for menor 
flutuará;
➔ O corpo do flutuador deve possuir peso menor que o empuxo;
➔ O corpo do deslocador deve possuir peso maior que o empuxo; 
➔ Flutuador designa qualquer elemento que acompanhe a altura (nível) do líquido, independente da 
sua formação geométrica (esférica, cilíndrica) e do material utilizado (aço, latão, etc);
➔ Os flutuadores mais utilizados são os esféricos de aço inoxidável; 
MEDIÇÃO DE NÍVEL
 
DISPOSITIVOS DO TIPO FLUTUADOR (OU BOIA):
➔ Considera-se:
1. O volume do flutuador é padronizado pelos fabricantes em função das densidades do meios;
2. A densidade do flutuador deve ser igual a densidade média (γ
2
 + γ
1
)/2 entre os dois meios, em cuja 
interface o nível está sendo medido.
➔ Os medidores de nível que utilizam flutuadores como elemento sensor podem ser classificados em dois 
grupos básicos: 
1. medidores flutuador-haste;
2. medidores flutuador-cabo.
MEDIÇÃO DE NÍVEL
 
DISPOSITIVOS DO TIPO FLUTUADOR (OU BOIA): MEDIDORES FLUTUADOR-HASTE
➔ Caracteriza-se pelo conjunto flutuador e haste que acompanha o nível do líquido e transmite um 
movimento giratório a um grupo de engrenagens que fazem girar um eixo acoplado a um ponteiro;
➔ O ângulo α deve ser limitado a 30° em relação a horizontal, para que o medidor forneça resposta rápida 
às variações do nível e adequada precisão na medida. 
MEDIÇÃO DE NÍVEL
 
DISPOSITIVOS DO TIPO FLUTUADOR (OU BOIA): MEDIDORES FLUTUADOR-CABO
➔ Têm como princípio de funcionamento o deslocamento linear de um cabo, que tem uma das 
extremidades fixada ao flutuador e a outra fixada a um dispositivo de indicação. O tipo de cabo e o 
dispositivo de indicação mais utilizados são : régua externa graduada e mostrador mecânico. 
➔ Régua externa graduada: Uma das extremidades do cabo é fixada ao flutuador e a outra extremidade 
é fixada em um cursor que desliza sobre uma régua, graduada na unidade de comprimento desejada 
(centímetro, metro, etc.), e que permite a leitura local do nível;
➔ Os contatos para alarme remoto de nível alto ou baixo, podem ser fornecidos por chaves fim de curso 
instaladas na régua e acionadas pela passagem do cursor;
MEDIÇÃO DE NÍVEL
 
DISPOSITIVOS DO TIPO FLUTUADOR (OU BOIA): 
MEDIDORES FLUTUADOR-CABO
 
➔ Régua externa graduada:
➔ O flutuador é guiado por cabos-guia que evitam 
medições incorretas devido ao deslocamento 
horizontal do flutuador;
➔
Os cabos-guia são presos no fundo do tanque e 
tensionados por molas no topo do tanque. 
MEDIÇÃO DE NÍVEL
 
MEDIÇÃO DE NÍVEL
 
DISPOSITIVOS DO TIPO FLUTUADOR (OU 
BOIA): MEDIDORES FLUTUADOR-CABO
 
➔ Mostrador mecânico: Uma das extremidades 
do cabo é presa ao flutuador e a outra é presa a 
uma mola que o mantém tensionado;
➔ Neste tipo de aplicação, em lugar do cabo 
utiliza-se uma fita perfurada que atua sobre uma 
engrenagem, acionando um mecanismo de 
indicação, que pode ser um ponteiro ou um 
indicador mecânico. 
MEDIÇÃO DE NÍVEL
 
DISPOSITIVOS DO TIPO DESLOCADOR:
 
➔ Tem a forma de um cilindro fabricado de aço inox 304 ou 316, 
monel, etc. O deslocador necessita de um mecanismo de 
sustentação, caso contrário ele afundará. Por isso, o deslocador 
opera sempre em conjunto com uma mola;
➔ O funcionamento do conjunto é como segue:
➔ 1. Quando o nível está baixo, o deslocador está “seco”, de 
forma que a mola se encontra distendida ao máximo, 
suportando o peso total do conjunto;
➔ 2. Quando o nível sobe, o deslocador vai imergindo e 
deslocando o líquido progressivamente, o resultado é um 
aumento contínuo do empuxo, que proporciona um 
correspondente alívio na tensão da mola;
 
A redução na tensão da 
mola é convertida em sinal 
de saída do instrumento;
MEDIÇÃO DE NÍVEL
 
TRANSMISSOR DESLOCADOR:
➔ O deslocador é o componente sobre o qual o nível age, que representa a variável primária de medição – 
desempenha a função de sensor;
➔ A comunicação entre o deslocador e o transdutor é chamado de acoplamento;
 
➔ Um transdutor de posição converte a movimentação do acoplamento em pressão ou corrente, que deve 
ser amplificado para produzir o sinal de saída;
➔ O amplificador acrescenta amplitude e capacidade ao sinal gerado pelo detector;
➔ Na versão eletrônica, o transformador diferencial desempenha o papel de transdutor de posição e o 
amplificação é realizada por circuitos integrados e amplificadores operacionais, ou microprocessadores;
➔ Na versão pneumática, o conjunto bico/palheta funciona como transdutor ao passo que o relé promove 
a amplificação; 
 
MEDIÇÃO DE NÍVEL
 
INSTRUMENTOS DISPLACER: São 
construídos com o tubo de torque, que 
constitui-se de um tubo oco, fechado em 
uma das extremidades, 
➔ Quando o nível desce, o deslocador tende a 
movimentar-se para baixo (acréscimo no peso 
aparente = peso – empuxo);
➔ Como a extremidade B está fixa, desenvolve-
se uma contorção ao longo do tubo de torque;
➔ A variação do peso aparente é proporcional à 
variação de nível – Empuxo é proporcional ao 
volume deslocado que é proporcional ao 
percentual submerso do deslocador; 
MEDIÇÃO DE NÍVEL
 
➔ Portanto, a rotação da extremidade livre do 
tubo de torque é proporcional á variação de 
nível;
➔ Esta rotação, transmitida integralmente ao 
conversor através do eixo de transmissão de 
rotação e convertida em sinal elétrico 
proporcional pelo conjunto rotor/estator;
➔ Situa-se entre quatro e cinco graus para uma 
excursão completa de nível, ao longo do 
comprimento do deslocador;
➔ De forma análoga a mola torsional, o tubo de 
torque reage a contração com um momento 
T = K
TT
θ; onde θ é o ângulo de contorção e 
K
TT 
é a constante de elasticidade do tubo; 
 
MEDIÇÃO DE NÍVEL
 
➔ Na figura, ρ1 e ρ2 representam as densidades 
dos fluidos; Se o fluido mais leve é um gás 
(ou vapor), teremos uma medição de nível de 
superfície, onde ρ
1
 << ρ
2
, o que justifica ρ
1 
= 
0;
➔ Devido ao elevado coeficiente de 
elasticidade K
TT 
, a movimentação do 
deslocador é insignificante (da ordem de 1 
mm) 
 
MEDIÇÃO DE NÍVEL
 
MEDIÇÃO DE NÍVEL
 
DISPOSITIVOS DO TIPO PRESSÃO DIFERENCIAL: Mede-se a pressão da coluna líquida, 
desenvolvida pelo líquido confinado dentro do equipamento cujo nível se deseja medir; 
➔ A medição da coluna líquida (hidrostática) é feita utilizando-se transmissor de pressão diferencial;
MEDIÇÃO DE NÍVEL
 
DISPOSITIVOS DO TIPO PRESSÃO DIFERENCIAL: 
➔ O valor da pressão exercida pela coluna líquida é dada por: 
 P = ρ.g.h 
P = γ.h
➔ Onde ρ = massa específica e γ = peso específico do líquido;
➔ Assim, se a densidade do líquido for conhecida e não variar de forma substancial,o nível (altura da 
coluna líquida) pode ser medido de forma inferencial, utilizando-se dispositivos de pressão diferencial;
➔ INSTALAÇÃO: Na maioria dos casos, o transmissor é instalado no campo e as tomadas do 
instrumento são conectadas diretamente ao instrumento.
MEDIÇÃO DE NÍVEL
 
DISPOSITIVOS DO TIPO PRESSÃO DIFERENCIAL: 
➔ Por se tratar de um transmissor de pressão diferencial, a equação de medição da pressão é dada por:
ΔP = P
H
 – P
L
MEDIÇÃO DE NÍVEL
 
DISPOSITIVOS DO TIPO PRESSÃO DIFERENCIAL: 
➔ A medição de nível pode ser realizada em diversas situações:
1. Tanque aberto para a atmosfera com o transmissor de pressão diferencial instalado no 
mesmo nível da tomada de alta pressão: 
ΔP = P
H
 – P
L
ΔP = γ
L
.h + P
atm
 – P
atm
ΔP = γ
L
.h h
MEDIÇÃO DE NÍVEL
 
Qual deve ser a indicação de pressão diferencial no transmissor em Pa para o nível máximo e mínimo 
de água (γ = 10000 N/m3), sendo o nível medido em mm. 
ΔP = γ
H2O
.h 
● Para o nível máximo:
ΔP = 10000 Pa;
● Para o nível mínimo:
ΔP = 0;
MEDIÇÃO DE NÍVEL
 
DISPOSITIVOS DO TIPO PRESSÃO DIFERENCIAL: 
2. Tanque aberto para a atmosfera com o transmissor de pressão diferencial instalado abaixo do 
nível da tomada de alta pressão: Existe a necessidade de compensação da coluna de líquido 
formada acima do instrumento, conhecida como supressão do zero. 
ΔP = P
H
 – P
L
ΔP = γ
L
.h
1
 + γ
L
.h
2
 + P
atm
 – P
atm
ΔP = γL.h1 + γL.h2
Para o nível mínimo:
ΔP = γ
L
.h
2
h
1
h
2
MEDIÇÃO DE NÍVEL
 
DISPOSITIVOS DO TIPO PRESSÃO DIFERENCIAL: 
3. Tanque aberto para a atmosfera com o transmissor de pressão diferencial instalado abaixo do 
nível da tomada de alta pressão e o nível zero considerado esteja acima da tomada de alta 
pressão do instrumento: Também necessita supressão do zero. 
ΔP = P
H
 – P
L
ΔP = γ
L
.h
1
 + γ
L
.h
2
 + γ
L
.h
3
 + P
atm
 – P
atm
ΔP = γL.h1 + γL.h2 + γL.h3
Para o nível mínimo:
ΔP = γ
L
.h
2 
+ γ
L
.h
3
h
1
h
2
h
3
MEDIÇÃO DE NÍVEL
 
DISPOSITIVOS DO TIPO PRESSÃO DIFERENCIAL: 
4. Tanque pressurizado (fechado para a atmosfera): É necessário compensar a pressão interna do 
vaso conectando a tomada de baixa pressão no topo do tanque. Caso o transmissor esteja instalado 
abaixo do nível da tomada de pressão, necessita-se da supressão do zero. 
ΔP = P
H
 – P
L
ΔP = γ
L
.h
1
 + γ
L
.h
2
 + γ
L
.h
3
 + P
L
 – P
L
ΔP = γL.h1 + γL.h2 + γL.h3
Para o nível mínimo:
ΔP =γ
L
.h
2 
+ γ
L
.h
3
MEDIÇÃO DE NÍVEL
 
DISPOSITIVOS DO TIPO PRESSÃO DIFERENCIAL: 
5. Tanque pressurizado (fechado para a atmosfera) com o transmissor de pressão diferencial 
selado instalado abaixo do nível da sua tomada: necessita-se da supressão do zero. 
ΔP = P
H
 – P
L
ΔP = γ
L
.h
1
 + γ
L
.h
2
 + γ
S
.h
3
 – γ
S
.h
4
Para o nível mínimo:
ΔP =γL.h2 + γS.h3 – γS.h4
Nível da tomada L
Nível da tomada H
Nível mínimo
Nível máximo
Nível do instrumento
h
1
h
2
h
3
h
4
γS
MEDIÇÃO DE NÍVEL
 
Qual deve ser a indicação de pressão diferencial no transmissor em Pa para o nível máximo e mínimo 
de água (γ
H2O
 = 10000 N/m3) e o fluido de selagem (γ
S
 = 12000 N/m3), sendo o nível medido em mm. 
ΔP = γ
H2O
.h
1
 + γ
H2O
.h
2
 + γ
S
.h
3
 – γ
S
.h
3
 
● Para o nível máximo:
ΔP = γ
H2O
.(h
1
 + h
2
) + γ
S
. (h
3
 – h
4
)
ΔP = 10000.(1) + 12000 (-1,1)
ΔP = - 3200 Pa
● Para o nível mínimo:
ΔP = γ
H2O
.h
2 
+ γ
S
.(h
3 
– h
4
)
ΔP = 10000.0,2
 
+ 12000.(-1,1) = -11200 Pa
MEDIÇÃO DE NÍVEL
 
MEDIÇÃO DE NÍVEL
 
➔ DISPOSITIVOS DO TIPO ULTRASSÔNICO:
➔ Os transmissores do tipo ultrassônico utilizam o som 
em alta frequência (acima de 20kHz) para fazer a 
medição do nível;
➔ A propagação da velocidade do som depende do meio 
em que a onda sonora está se propagando, porém é 
constante neste meio determinado;
➔ Conhecendo a velocidade de propagação da onda no 
meio e medindo-se o tempo por ela percorrida, é 
possível determinar a distância equivalente ao nível do 
produto;
MEDIÇÃO DE NÍVEL
 
NÍVEL
➔ DISPOSITIVOS DO TIPO ULTRASSÔNICO:
➔ O funcionamento do instrumento ultrassônico depende 
da reflexão da onda na superfície do produto.
➔ Como o som se propaga com velocidade constante, o 
tempo entre a emissão e recepção da onda refletida 
(ECO) será proporcional a distância entre o sensor e a 
superfície que ocasionou a reflexão;
Distância=Velocidade⋅
Tempo
2
 
NÍVEL
➔ DISPOSITIVOS DO TIPO ULTRASSÔNICO:
➔ A maioria dos instrumentos ultrassônicos utiliza como 
base a propagação da velocidade da onda no ar (343m/
s);
➔ Desta forma, se o meio não for o ar, a velocidade deverá 
ser compensada considerando o meio onde ela se 
propaga;
➔ Variações de temperatura também afetam a velocidade 
de propagação, por isso a maioria dos instrumentos 
incorpora um sensor de temperatura que corrige a 
velocidade do som; 
 
NÍVEL
➔ DISPOSITIVOS DO TIPO ULTRASSÔNICO:
➔ As ondas de ultrassom são geradas pela excitação elétrica de 
materiais piezelétricos (normalmente quartzo ou cerâmicas 
piezelétricas);
➔ Quando aplicada uma tensão, eles produzem um 
deslocamento físico gerando o ultrassom (transmissores de 
ultrassom);
➔ Inversamente, ao serem deslocados por uma onda, produzem 
uma tensão no terminal elétrico (receptores de ultrassom). 
 
NÍVEL
➔ DISPOSITIVOS DO TIPO ULTRASSÔNICO:
➔ Como a reflexão da onda ocorre na interface de duas 
substâncias de densidades diferentes, se um reservatório 
possuir substâncias de diferentes densidades, a onda 
incidente irá gerar mais de uma onda refletida;
➔ A presença de espuma no processo tem efeitos imprevisíveis, 
pois a onda pode ser refletida no topo da espuma, refletida por 
algo existente dentro da espuma, absorvida totalmente pela 
espuma, ou não ser afetado pela espuma; 
 
NÍVEL
➔ DISPOSITIVOS DO TIPO ULTRASSÔNICO:
➔ As ondas ultrassônicas são refletidas com o mesmo ângulo de 
incidência, por isso é importante que o instrumento seja 
montado perpendicularmente a superfície do produto;
➔ Um desalinhamento pode causar significativa degradação na 
performance do instrumento; 
➔ Neste caso, a medição de sólidos pode ser problemática, pois 
como a superfície é irregular, ela tende a dissipar a reflexão do 
som; 
 
NÍVEL
➔ DISPOSITIVOS DO TIPO ULTRASSÔNICO:
➔ As principais vantagens da medição ultrassônica é a 
inexistência de partes móveis no sistema, além da capacidade 
de medição sem contato com o produto;
➔ A medição de nível com este instrumento não depende do 
conhecimento de diversas propriedades do processo 
(densidade, condutividade, capacitância, etc.);
➔ Dispositivos ultrassônicos não devem ser instalados em áreas 
onde existam fortes campos elétricos (motores, geradores, 
etc.);
 
NÍVEL
➔ DISPOSITIVOS DO TIPO ULTRASSÔNICO:
➔ Montagem do instrumento:
➔ A: Dois transdutores (emissão e recepção) montados em posições 
distintas – Pouco usual;
➔ B: Unidades de emissão/recepção montados no mesmo instrumento;
➔ C: Unidades de emissão/recepção montados imerso no próprio 
material do processo cujo nível se deseja medir;
➔ D: Unidades de emissão/recepção montados externamente ao vaso;
 
NÍVEL
➔ DISPOSITIVOS DO TIPO RADAR:
➔ Os transmissores do tipo Radar emitem ondas eletromagnéticas 
curtas com frequência na faixa de 5 a 25Ghz e se propagam na 
velocidade da luz (300.000 km/s);
➔ O sinal eletromagnético emitido (ECO) é refletido ao incidir sobre a 
superfície do produto (líquido ou sólido) com constante dielétrica 
diferente do meio gasoso (usualmente ar). O sinal refletido é captado 
e utilizado na medição do nível do produto;
➔ Os instrumentos do tipo radar podem operar com base no tempo 
decorrido entre a emissão e recepção da onda refletida, ou podem 
operar com base na diferença de frequência entre a onda emitida e 
refletida (FMCW – Modulação Contínua de Frequência de Onda);
 
NÍVEL
➔ DISPOSITIVOS DO TIPO RADAR:
➔ Os dispositivos que operam com base no tempo 
decorrido funcionam de maneira semelhanteaos 
dispositivos ultrassônicos;
➔ No método da diferença de frequência (FMCW), a 
frequência transmitida é modulada (aumentada e 
diminuída) entre dois valores conhecidos (f1 e f2);
➔ A diferença de frequência (Δf) que é medida entre o 
valor transmitido (vermelho) e o valor recebido 
(azul), é proporcional a diferença do tempo 
decorrido (Δt) entre a transmissão e recepção do 
sinal; 
 
NÍVEL
➔ DISPOSITIVOS DO TIPO RADAR:
➔ Os medidores do tipo radar podem utilizar antenas 
do tipo parabólica ou do tipo cônica, podendo medir 
níveis de até 40m;
➔ Quanto maior o diâmetro da antena maior o ganho 
do sinal, pois a potência do sinal recebido é 
proporcional ao diâmetro da antena;
➔ Uma antena mais comprida fornece um feixe mais 
estreito e com maior foco. É ideal para produtos 
com baixa constante dielétrica (baixa reflexão), 
distâncias maiores e aplicações com poeiras; 
 
NÍVEL
➔ DISPOSITIVOS DO TIPO RADAR:
➔ Os dispositivo do tipo radar podem utilizar também 
hastes ou cabos no lugar da antena.
➔ Conhecidos como radar com onda guiada ou TDR 
(Reflectometria no Domínio do Tempo), estes 
medidores enviam pulsos de sinais 
eletromagnéticos guiados através de condutores 
(haste, coax ou cabo), diminuindo a perda do sinal 
no meio;
➔ Indicados para produtos com baixa constante 
dielétrica.
 
NÍVEL
➔ DISPOSITIVOS DO TIPO RADAR:
➔ Quanto maior a distância percorrida pela onda, menor será a potência do sinal refletido e 
consequentemente, mais difícil é a medição do nível;
➔ A constante dielétrica é o único parâmetro relativo às propriedades do produto que influencia na 
qualidade da medição. Quanto maior esta constante, mais fácil é a medição, devendo ser superior ao 
mínimo admitido pelo instrumento utilizado;
➔ Variações na pressão e temperatura não influenciam a medição, sendo pouco influenciado também pela 
presença de vapores, espumas e poeiras;
➔ A presença de pó depositado na antena, pode afetar a qualidade da medição. Nos dispositivos TDR 
(onda guiada), não existe este problema;
➔ A presença de ondulações pode dissipar as reflexões da onda para o sensor. Neste caso é indicado uma 
antena com maior diâmetro ou dispositivo TDR, que não é afetado pela turbulência;
 
NÍVEL
 
NÍVEL
➔ DISPOSITIVOS DO TIPO CAPACITIVO:
➔ Para capacitores cilíndricos (mais utilizado para 
 nível), o valor da capacitância é dado por:
C=0,614⋅
K⋅L
log10D /d
Onde:
C = capacitância em picofarad (10-12 farad);
K = constante dielétrica;
L = comprimento do capacitor (mm);
D, d = diâmetros (mm)
D
d
 
NÍVEL
➔ DISPOSITIVOS DO TIPO CAPACITIVO:
➔ Consiste de uma sonda cilíndrica, inserida 
verticalmente no vaso em que se deseja medir o 
nível;
➔ A sonda (S) serve como uma das placas do 
capacitor e as paredes do vaso (V) formam a outra 
placa. O fluido comporta-se como dielétrico;
➔ Quando varia o nível no interior do vaso, alteram-se 
as proporções entre o líquido e o vapor;
➔ Com a diferença entre as constantes dielétricas do 
líquido e do vapor (ou de dois líquidos), as 
variações de nível são traduzidas em variações da 
capacitância; 
 
NÍVEL
➔ DISPOSITIVOS DO TIPO CAPACITIVO:
➔ C1 – Capacitância constante devido ao isolador;
➔ C2 e C3 – Capacitância do meio vapor e líquido;
➔ Ka e Kp – Constantes dielétricas da fase vapor e 
líquida;
➔ L = altura do vaso;
➔ l = altura do produto cujo nível se deseja medir;
➔ D = diâmetro do vaso;
➔ d = diâmetro da sonda;
 
NÍVEL
➔ DISPOSITIVOS DO TIPO CAPACITIVO:
➔ Quando as constantes dielétricas dos materiais que 
constituem a fase vapor e líquida são constantes, a 
capacitância do sistema é função apenas de I;
Ce=C1+C2+C3
Ce=C1+
0,614⋅K a⋅(L−l)
log10D /d
+
0,614⋅K p⋅(l )
log10D /d
 
NÍVEL
➔ CHAVES DE NÍVEL:
➔ São dispositivos utilizados para atuar em determinados pontos fixos de nível;
➔ Quando estes pontos são alcançados desencadeiam em alguma ação necessária à boa operação ou 
segurança, podendo ligar uma bomba, acionar um alarme, etc.;
➔ Fornecem como saída dois estados: energizado/desenergizado ou pressurizado/despressurizado;
➔ As chaves de nível mais comuns são do tipo flutuador, do tipo deslocador com mola balanceadora, do 
tipo ultrassônico e do tipo pás rotativas;
➔ A chave de nível do tipo pá rotativa é um instrumento eletromecânico aplicados basicamente na 
medição de níveis de silos contendo materiais como granulados, minérios, etc;
 
NÍVEL
➔ CHAVES DE NÍVEL – Pás rotativas:
➔ São constituídas de um eixo vertical dotado de 
palhetas que giram continuamente (acionadas por 
um motor) em baixa velocidade;
➔ Quando o movimento é submetido à resistência do 
material do silo, a caixa (ou invólucro) do motor 
tenderá a girar em sentido contrário, e esta reação 
produzirá uma força que acionará duas 
microchaves;
➔ A primeira atua como dispositivo de alarme e a 
segunda desenergiza o motor, prolongando a vida 
útil do componente;
 
NÍVEL
 
NÍVEL
➔ DISPOSITIVOS DO TIPO PESAGEM: 
➔ O nível de um produto sólido, em um tanque ou silo, pode ser 
obtido através da subtração do peso total do silo (peso total = 
peso do silo vazio + peso do produto) pelo peso do silo vazio;
➔ Esses dispositivos são construídos tendo como elemento de 
medição as células de carga ;
➔ As células de carga utilizam strain gages para produzir sinais 
elétricos proporcionais à carga depositada sobre elas;
 
NÍVEL
 
MEDIÇÃO DE VAZÃO
 
VAZÃO
➔ Os medidores podem ser classificados pelo princípio de medição em grupos. O grupo dos 
deprimogênios (causam ΔP) é o mais utilizado na indústria;
➔ Cada princípio de funcionamento corresponde a características que limitam as aplicações a faixas de 
diâmetros, pressões, temperatura, viscosidade e teores de impureza. Além disso, devem ser 
considerados a perda de carga na tubulação, os trechos retos disponíveis e os custos de 
implantação e manutenção; 
 
VAZÃO
➔ MEDIDORES DEPRIMOGÊNIOS: 
➔ PLACA DE ORIFÍCIO: Consiste basicamente de uma chapa metálica, perfurada de forma precisa e 
calculada, a qual é instalada perpendicularmente ao eixo da tubulação, normalmente entre flanges. 
 
VAZÃO
➔ MEDIDORES DEPRIMOGÊNIOS: 
➔ PLACA DE ORIFÍCIO: Os Tipos de orifícios são:
a) Orifício concêntrico: Utilizado para líquidos, gases e vapor que não contenham sólidos em 
suspensão;
b) Orifício excêntrico: Utilizado quando o fluído contiver sólidos em suspensão, os quais possam ser 
retidos e acumulados na base da placa, sendo o orifício posicionado na parte de baixo do tubo;
c) Orifício segmental: Possui uma abertura para passagem de fluido, disposta em forma de segmento 
de círculo. É destinada para uso em fluídos com alta porcentagem de sólidos em suspensão;
 
VAZÃO
➔ MEDIDORES DEPRIMOGÊNIOS: 
➔ PLACA DE ORIFÍCIO: Ao encontrar o elemento primário, 
ocorre um pequeno aumento da pressão.
➔ Ao passar pelo elemento primário, o fluido aumenta a 
velocidade diminuindo a pressão. Posteriormente o fluido 
volta a desacelerar e normalizar a velocidade, 
aumentando a pressão. 
 
VAZÃO
➔ MEDIDORES DEPRIMOGÊNIOS - PLACA DE 
ORIFÍCIO:
➔ Parâmetros (norma NBR ISO 5167):
➔ O coeficiente de descarga C (C = vazão real/vazão 
teórica);
➔ β = d/D;
➔ Com fluidos compressíveis, a massa específica se altera 
pela mudança de pressão quando o fluido passa pelo 
orifício, corrigido pela introdução um fator de expansão 
isentrópica ε;
 
VAZÃO
➔ MEDIDORES DEPRIMOGÊNIOS - PLACA DE ORIFÍCIO:
➔ Os computadores de vazão calculam o coeficiente de 
descarga correto em função de β e do número de Reynolds;
➔ Além disso, os computadores de vazão são empregados para 
calcular e atualizar outras variáveis, como a massa específica 
(ρ) e o fator de expansão ε (para fluidos compressíveis), 
através da medição constante da pressão e da temperatura 
do fluido;
➔ O computador de vazão adquire dados primários diretamente 
dos medidores de vazão, sensores de temperatura , pressão 
e transmissores de pressão diferencial, densidade e 
analisadores de gás para monitorar e controlara planta de 
processo local, associado ao sistema de medição de vazão.
 
VAZÃO
➔ MEDIDORES DEPRIMOGÊNIOS: 
➔ BOCAIS DE VAZÃO: No caso de medição de vapor, em que 
a velocidade atinge 30 m/s ou mais, poderá ser preferível 
usar um bocal de vazão;
➔ O bocal de vazão provoca uma pressão diferencial menor 
que uma placa de orifício, nas mesmas condições (vazão, 
pressão, temperatura) e, em consequência, menos perda de 
carga;
➔ A aplicação principal dos Bocais é a medição de vapor em 
regime severo de pressão, temperatura e velocidade; pela 
sua rigidez é dimensionalmente mais estável que as placas 
de orifício em velocidade e temperatura elevadas; 
 
VAZÃO
➔ MEDIDORES DEPRIMOGÊNIOS: 
➔ BOCAIS DE VAZÃO: O perfil de entrada é projetado de 
forma à guiar a veia fluída até atingir a seção mais 
estrangulada do elemento de medição;
 
VAZÃO
➔ MEDIDORES DEPRIMOGÊNIOS: 
➔ TUBO DE VENTURI: Pertencem, também, à categoria dos elementos primários geradores de pressão 
diferencial e pode operar com líquidos, gases e vapor; são instalados em série com a tubulação e a 
passagem do fluído pela garganta gera aumento da velocidade e redução da pressão estática do fluído.
 
 
VAZÃO
➔ MEDIDORES DEPRIMOGÊNIOS: 
➔ TUBO VENTURI: 
 
➔ O tubo Venturi combina, dentro de uma unidade simples, uma curta “garganta” estreitada entre duas 
seções cônicas e está usualmente instalada entre dois flanges em uma tubulação;
➔ Seu propósito é acelerar o fluido e temporariamente baixar sua pressão estática;
➔ Possuem boa resistência a abrasão e ao acúmulo de poeira ou sedimentos e alta capacidade de 
medição com baixa perda de carga (permite medição de vazão 60% superiores à placa de orifício com 
o mesmo ΔP);
➔ Utilizado quando é importante limitar a queda de pressão e o alto custo restringe sua utilização;
 
VAZÃO
➔ MEDIDORES DEPRIMOGÊNIOS: 
➔ TUBO DE VENTURI:
➔ A recuperação de pressão em um tubo de Venturi 
é bastante eficiente;
➔ Uso recomendado quando se deseja um maior
restabelecimento de pressão e quando o fluido
medido carrega sólidos em suspensão;
➔ O Venturi produz um diferencial menor que uma 
placa de orifício para uma mesma vazão e 
diâmetro igual à sua garganta; 
 
 
VAZÃO
➔ MEDIDORES DEPRIMOGÊNIOS: 
➔ VÍDEO1
 
 
VAZÃO
➔ MEDIDORES DEPRIMOGÊNIOS – MEDIDORES DE INSERÇÃO: 
➔ Tubo de Pitot clássico: O tubo de Pitot clássico é um tubo com uma abertura em sua 
extremidade, colocada na direção contrária da corrente de fluxo de um duto;
➔ O Pitot industrial, de forma reta, foi desenvolvida para permitir sua inserção e remoção em 
carga;
 
VAZÃO
Δ P=
ρ⋅V 2
2
A diferença entre a pressão total e a pressão 
estática fornecerá a pressão dinâmica, a qual 
é proporcional ao quadrado da velocidade.
Onde:
ΔP = Pressão dinâmica (Pa);
ρ = massa específica do fluido;
V = velocidade do fluido (m/s);
MEDIDORES DEPRIMOGÊNIOS – MEDIDORES DE INSERÇÃO (Tubo de Pitot):
 
VAZÃO
MEDIDORES DEPRIMOGÊNIOS – MEDIDORES DE INSERÇÃO (Tubo de Pitot):
 
VAZÃO
MEDIDORES DEPRIMOGÊNIOS – MEDIDORES DE INSERÇÃO (Tubo de Pitot):
 
VAZÃO
➔ O tubo de Pitot mede apenas a 
velocidade do ponto de impacto e não a 
velocidade média do fluxo;
➔ Assim sendo, a indicação da vazão não 
será correta se o tubo de impacto não for 
colocado no ponto onde se encontra a 
velocidade média do fluxo;
➔ Para escoamentos turbulentos, a 
velocidade média seria 
aproximadamente:
➔ V
m
 = 0,8 . V
c
MEDIDORES DEPRIMOGÊNIOS – MEDIDORES DE INSERÇÃO (Tubo de Pitot):
 
VAZÃO
➔ Quando o tubo de Pitot é utilizado para fazer uma medição 
de vazão por varredura ao longo do diâmetro, os pontos de 
tomada de velocidades são definidos de acordo com a 
distribuição estatística de Chebyshef, ou do centroide de 
áreas iguais, onde r é a distância do ponto ao centro, 
dividida pelo raio da tubulação; 
➔ Estudos sobre os métodos mostram que os resultados 
práticos sobre o cálculo de vazão são equivalentes;
➔ Recomenda-se realizar a tomada de velocidade em pelo 
menos dois pontos da tubulação, e calcular a velocidade 
média fazendo a média aritmética das velocidades assim 
levantadas; 
MEDIDORES DEPRIMOGÊNIOS – MEDIDORES DE INSERÇÃO (Tubo de Pitot):
 
VAZÃO
 
VAZÃO
EXEMPLO:
Medição de vazão de ar por meio do tubo de pitot clássico, fazendo uma varredura com o método 
dos centroides de áreas iguais, com n =3, numa tubulação com 800 mm de diâmetro. As pressões 
diferenciais medidas foram as seguintes:
ρ
ar
 = 1,308 kg/m3
;
Q=V⋅S
Q=10,71⋅(
π⋅0,82
4
)
Q=5,383m3/s
 
VAZÃO
➔ MEDIDORES DEPRIMOGÊNIOS – MEDIDORES DE INSERÇÃO: 
➔ Tubo de Pitot de média (Annubar): Muito semelhante ao 
funcionamento do pitot, o annubar é formado por uma barra que 
ocupa todo o diâmetro do tubo;
➔ A barra possui vários orifícios, localizados criteriosamente, de tal 
forma que cada um detecta a pressão de uma determinada região;
➔ A vazão total é calculada em função da média das pressões 
detectadas;
 
VAZÃO
Vídeo 2
 
VAZÃO
➔ MEDIDORES LINEARES: 
➔ Produzem um sinal de saída diretamente proporcional à vazão; 
➔ Medidores de área variável: Os medidores de área variável 
oferecem um área de passagem que é uma função da vazão;
➔ A variação da área resulta do deslocamento de um flutuador em um 
tubo cônico;
➔ O mais conhecido dos medidores de vazão de área variável é o 
rotâmetro;
➔ O rotâmetro consiste em um tubo de vidro ou plástico vertical com 
um bocal largo e um elemento flutuante que está livre para se mover 
dentro do tubo, cuja altura é a indicação do fluxo.
 
VAZÃO
➔ MEDIDORES LINEARES - Rotâmetro: 
➔ O tubo pode ser calibrado e graduado de forma apropriada em 
unidade de fluxo;
➔ Tem que ser instalados na posição vertical pois utiliza a força da 
gravidade;
➔ O fluido entra pela parte inferior do tubo cônico no sentido vertical 
ascendente;
➔ O flutuador assume uma posição de equilíbrio quando as forças para 
as quais é submetido para cima (empuxo e arraste) e para baixo 
(peso) são iguais;
➔ Ao encontrar o flutuador, uma força é produzida para cima (arraste) e 
o flutuador é suspenso até estabilizar em uma área anular suficiente 
para a passagem do fluido;
 
VAZÃO
➔ MEDIDORES LINEARES - Rotâmetro: 
 
VAZÃO
➔ MEDIDORES LINEARES - Rotâmetro: 
➔ São mais utilizados para leituras locais, sendo rara a 
aplicação como elemento primário em conjunto com 
transmissores;
➔ Diâmetros podem variar de 2 a 300mm;
➔ É um dos poucos medidores que não exige trecho reto na 
tubulação;
➔ Podem ser utilizados para medição de vazão em líquidos e 
gases;
 
VAZÃO
 
VAZÃO
➔ MEDIDORES LINEARES – MEDIDORES A EFEITO CORIOLIS:
➔ O efeito Coriolis pode ser aplicado a um medidor, constituído por um tubo em forma de U submetido 
a um movimento oscilatório, percorrido por um fluido a uma vazão constante;
Vídeo 3
Vídeo 4
 
VAZÃO
➔ MEDIDORES LINEARES – MEDIDORES A EFEITO 
CORIOLIS:
➔ Quando um elemento de fluído qualquer é introduzido 
no tubo em constante oscilação (gerado por uma 
bobina de vibração), o efeito da força de Coriolis se 
manifesta, em sentido contrário ao do movimento 
angular; 
➔ Quando inicia o segundo ramo do U, esta velocidade 
angular produz uma força em sentido contrário à 
primeira;
➔ Em se tratando de um escoamento contínuo, a cada 
elemento de fluido que se desloca na primeira parte do 
U, corresponde simetricamente, a outro que se desloca 
na segunda parte, causando uma torção no tubo;
 
VAZÃO
➔ MEDIDORES LINEARES – MEDIDORES A 
EFEITO CORIOLIS:
➔ A frequência com que ocorre esta torção é 
captada por meio de dois sensores magnéticos 
que geram um sinal senoidal;
➔ A diferença de fase entre estes dois sinais 
determina o tempo de escoamento. Em função do 
tempo, densidade, diâmetro e comprimento do 
tubo, obtém-se a vazão mássica;
Q
m 
 = ρ.A.v (Q
m
 = ρ.Q
v
)
Onde:
Q
m 
 = vazão mássica;
ρ = massa específica;
v = velocidade do fluido no tubo;
 
VAZÃO
➔ MEDIDORES LINEARES – MEDIDORES A EFEITO 
CORIOLIS:
➔ Sem vazão: cada tubo oscila180° em relação ao outro, 
quando um tubo move-se para baixo, o outro move-se 
para cima;
➔ Ambos os sensores magnéticos (lado de entrada e 
saída) geram uma onda senoidal de corrente 
continuamente quando os tubos estão vibrando;
➔ Quando não há vazão, as ondas senoidais estão em 
fase; 
 
VAZÃO
➔ MEDIDORES LINEARES – MEDIDORES A EFEITO 
CORIOLIS:
➔ Sem vazão – Sem efeito Coriolis!
 
VAZÃO
➔ MEDIDORES LINEARES – MEDIDORES A EFEITO 
CORIOLIS:
➔ Com vazão: Quando o fluido passa pelos tubos, as 
forças Coriolis são induzidas, causando uma torção no 
tubo;
➔ Com o resultado da torção, as ondas senoidais geradas 
pelos sensores agora estão defasadas;
➔ A diferença de tempo entre essas ondas senoidais é 
chamada de ΔT, que é proporcional à taxa de fluxo de 
massa; 
 
VAZÃO
 
VAZÃO
➔ MEDIDORES LINEARES – MEDIDORES ELETROMAGNÉTICOS:
➔ O princípio de medição é baseado na lei de Faraday que diz que:
“Quando um condutor móvel se desloca dentro de um campo magnético, é produzida em suas 
extremidades, uma força eletromotriz (f.e.m.) proporcional à intensidade do campo magnético, 
ao seu comprimento e à sua velocidade de deslocamento.”
➔ O medidor eletromagnético consiste basicamente em duas partes:
- Um gerador de campo magnético
- Um par de eletrodos.
 
VAZÃO
➔ MEDIDORES LINEARES – MEDIDORES 
ELETROMAGNÉTICOS:
➔ A bobina do gerador, percorrida por uma corrente I, 
produz um campo magnético, com densidade de fluxo 
magnético igual a B, que é aplicado a uma seção de 
uma tubulação com diâmetro D;
➔ Se a velocidade média do fluido que passa pela 
tubulação é igual a V, quando medida por um par de 
eletrodos instalados perpendicularmente ao fluxo 
magnético, produzirá uma força eletromotriz E 
induzida nestes eletrodos;
Video 5
 
VAZÃO
➔ MEDIDORES LINEARES – MEDIDORES 
ELETROMAGNÉTICOS:
➔ A amplitude da força eletromotriz (E) é dada por:
E
(volt)
 = B
(weber/m2) 
.D
(m)
 . V
(m/s)
➔ B - Campo magnético [ weber/m2]
➔ D - Distância entre os eletrodos [m]
➔ V - Velocidade do fluxo [m/s]
➔ E - Tensão induzida [Volts]
 
VAZÃO
➔ MEDIDORES LINEARES – MEDIDORES 
ELETROMAGNÉTICOS:
➔ Como a vazão (Q) é dada por:
Q=S .V
Q=V⋅
π⋅D2
4
Q(m 3/ s )=
E(volt )⋅D(m )
B(weber/m2 )
⋅( π
4
)
 
VAZÃO
➔ MEDIDORES LINEARES – MEDIDORES ELETROMAGNÉTICOS:
➔ É fundamental que o fluido a ser medido seja condutor de eletricidade, o que reduz sua aplicação aos 
líquidos que tenham alguma condutibilidade;
➔ As medições por meio de instrumentos magnéticos independem de propriedades do fluido, tais como a 
densidade, a viscosidade, a pressão, a temperatura ou mesmo o teor de sólidos;
➔ O campo magnético pode ser gerado por ímã permanente, por bobinas excitadas por corrente 
alternada (alto consumo) ou corrente contínua pulsante em baixa frequência (mais aplicada na 
indústria);
➔ A fem gerada é da ordem de microvolt, necessitando um condicionamento do sinal, principalmente 
para evitar ruídos;
➔ A parede interna do medidor deve ser revestida com material isolante para não conduzir eletricidade;
 
VAZÃO
 
VAZÃO
➔ MEDIDORES LINEARES – TURBINAS:
➔ Consiste basicamente em um rotor provido de 
palhetas, suspenso numa corrente de fluido 
com seu eixo de rotação paralelo a direção do 
fluxo;
➔ Quando há vazão, o rotor é posto a girar 
devido a incidência da velocidade do fluxo nas 
palhetas;
➔ Um sistema mecânico ou eletrônico detecta a 
rotação da turbina;
➔ São usadas para líquidos e gases;
 
VAZÃO
 
VAZÃO
➔ MEDIDORES LINEARES – ULTRASSÔNICO:
➔ O medidor de vazão ultrassônico se fundamenta no 
princípio da propagação do som no líquido;
➔ Os pulsos sonoros são gerados, em geral, por um 
transdutor piezoelétrico que transforma um sinal elétrico 
em vibração, que é transmitido no líquido como um trem 
de pulsos;
➔ Utilizam-se transdutores reversíveis, que transformam 
uma frequência elétrica em vibração mecânica na 
mesma frequência e vice-versa;
 
VAZÃO
➔ MEDIDORES LINEARES – ULTRASSÔNICO:
➔ Entre as várias técnicas de medição de vazão por meio 
de ultrassom, duas tem aplicações difundidas na 
instrumentação industrial;
● Efeito Doppler;
● Tempo de transito;
➔ A técnica do efeito Doppler pressupõe a presença de 
partículas ou bolhas sobre os quais o feixe ultrassônico 
irá refletir-se;
➔ O feixe é orientado segundo uma direção formando um 
ângulo com o eixo da tubulação, com certa frequência;
 
VAZÃO
➔ MEDIDORES LINEARES – ULTRASSÔNICO:
➔ Ao encontrar as partículas que se deslocam à mesma 
velocidade do fluxo, o feixe é refletido com outra 
frequência;
➔ A frequência será mais elevada se a direção do feixe for 
em sentido contrário ao fluxo de partículas, e mais baixa 
caso contrário;
➔ A vazão é calculada a partir da diferença entre a 
frequência emitida e refletida;
➔ Este princípio é preferido quando se trata de fluidos com 
concentração elevada de impurezas, porém a precisão 
não é confiável;
 
VAZÃO
➔ MEDIDORES LINEARES – ULTRASSÔNICO:
➔ Na técnica do tempo de transito analisa-se a diferença de tempo de percurso de um feixe 
ultrassônico inclinado em relação as linhas de velocidade do fluxo;
➔ Quando um pulso ultrassônico é dirigido a favor do fluxo, sua velocidade é adicionada à velocidade 
da corrente. Quando um pulso é dirigido contrário ao fluxo, a velocidade do impulso no líquido é 
desacelerada pela velocidade da corrente;
➔ Com a diferença de tempo de trânsito, na ida e na volta do feixe ultrassônico, determina-se a 
velocidade do fluido, da qual infere-se a vazão volumétrica;
➔ A medição por tempo de transito é mais aconselhada, por sua maior precisão, quando o fluido não é 
uniformemente sujo ou quando é limpo;
 
VAZÃO
➔ MEDIDORES LINEARES – ULTRASSÔNICO:
➔ Considerando:
T
AB
 – tempo de A até B;
T
BA
 – tempo de B até A;
L - distância entre os dois condutores;
d – distância entre as secções retas entre os 
transdutores;
V - velocidade média do fluido;
VAB e VBA - velocidades médias ao longo do percurso L;
α - angulo entre os transdutores e a tubulação;
C
S
 - velocidade do som no meio;
 
VAZÃO
➔ MEDIDORES LINEARES – ULTRASSÔNICO:
 
VAZÃO
➔ MEDIDORES LINEARES – ULTRASSÔNICO:
➔ Como L e d são conhecidos é necessário apenas determinar o tempo de transito entre os 
transdutores;
➔ O primeiro passo para isso é a emissão de um sinal do transdutor A para B e a medida do tempo de 
passagem T
AB
. Posteriormente ocorre a emissão de um sinal no sentido contrário para a medição do 
tempo T
BA
. Desta forma, determina-se a velocidade do fluxo e consequentemente a vazão 
associada;
➔ Devido ao perfil de velocidades do fluxo, existem medidores multicordas, que apresentam diversos 
pares de transdutores, dispostos em planos paralelos;
➔ Alguns medidores contam com até 8 cordas, entretanto os mais comuns utilizam de duas a quatro 
cordas;
 
VAZÃO
➔ MEDIDORES LINEARES – ULTRASSÔNICO:
➔ Podem também fazer a medição de forma não 
intrusiva, ou seja conseguem fazer a medição 
externamente à tubulação.
Vídeo 6
https://www.youtube.com/watch?v=JUA3o5MgEmk
 
VAZÃO
➔ MEDIDORES LINEARES – MEDIDORES DE VÓRTICE:
➔ Baseado no fenômeno físico que ocorre quando uma corrente fluida encontra um obstáculo de perfil 
não aerodinâmico;
➔ Quando a velocidade da corrente for baixa, as linhas fluidas acompanham o formato do objeto;
➔ Quando a velocidade aumentar as linhas não conseguirão acompanhar a forma do obstáculo, 
separando-se do seu contorno;
➔ Esta separação provoca o aparecimento de zonas com baixas pressões formando turbilhões ou 
vórtices;
 
➔ Os medidores tipo vórtex apresentam um anteparo colocado perpendicularmente ao eixo para gerar 
os vórtices;
 
VAZÃO
➔ MEDIDORES LINEARES – MEDIDORES DE VÓRTICE:
➔ A partir de um número de Reynolds mínimo (definido pelo 
fabricante), a frequência dos vórtices gerados são proporcionais a 
velocidade do fluido e por conseguinte a vazão;
➔ Os medidores modernos, conforme as faixas de aplicação 
(temperatura e pressão) utilizam sensores extensométricos,piezoelétricos, por células de pressão diferencial, etc;
 
VAZÃO
➔ MEDIDORES LINEARES – MEDIDORES DE VÓRTICE:
Vídeo 7
 
VAZÃO
➔ MEDIDORES VOLUMÉTRICOS:
➔ Os medidores volumétricos (medidores de deslocamento positivo) são destinados a medição de 
volumes, em litros ou m3, sendo a vazão calculada, de forma contínua, derivando matematicamente o 
volume no tempo;
➔ Existem diferentes tipos de realização construtiva de medidores volumétricos, dependendo do fluido a 
ser medido, se liquido ou gás, se muito ou pouco viscoso, etc.;
➔ Porém, o princípio geral de funcionamento consiste em forçar o líquido medido a passar por câmaras 
de volume perfeitamente determinado;
➔ É possível caracterizar três fases, que ocorrem de forma contínua durante a medição:
1. Admissão: O fluido passa por uma abertura e preenche a câmara de medição;
2. Isolamento: A câmara de medição é isolada;
3. Escape: O fluido sai da câmara de medição para a saída;
 
VAZÃO
➔ MEDIDORES VOLUMÉTRICOS – DISCO DE NUTAÇÃO:
➔ O movimento de nutação é aquele movimento que 
adquire um disco ou uma moeda, depois de caírem de 
uma certa altura;
➔ No medidor de disco de nutação, a peça móvel é um 
disco com um rasgo radial que tem no seu centro uma 
esfera e um pino axial;
 
➔ Quando o líquido entra no medidor, a pressão diferencial 
entre a entrada e a saída faz o disco adquirir o movimento 
de nutação;
➔ O líquido entra no medidor indo ao topo da carcaça 
principal, posteriormente se movimenta para baixo, 
passando pela câmara de medição e saindo na base do 
medidor;
 
VAZÃO
➔ MEDIDORES VOLUMÉTRICOS – DISCO DE NUTAÇÃO:
➔ O pino solidário da esfera descreve um movimento cônico 
e sua extremidade é acoplada a um conjunto de 
engrenagens ou acoplamento magnético de um indicador;
➔ Para cada ciclo de nutação um certo volume de fluído 
passou pelo medidor; 
Vídeo 8
 
TEMPERATURA
➔ CONCEITOS:
➔ Os principais fatores a serem considerados para a escolha do sensor mais apropriado são: 
➔ Faixa de temperatura: Na prática industrial a medição é efetuada numa gama intensa, desde 
temperaturas criogênicas abaixo de -200°C até alguns milhares de graus;
➔ Nenhum sensor individual cobre toda esta gama, e o primeiro critério de escolha será o atendimento à 
faixa requerida para cada aplicação específica;
➔ Exatidão e repetibilidade: Variam bastante em função do sensor, devendo atender às necessidades 
da aplicação;
➔ Proteção: Mecanicamente, os sensores de temperatura são incapazes de resistir quando expostos 
diretamente às condições agressivas de muitos processos;
➔ Problemas envolvendo altas temperaturas e meios agressivos podem ser resolvidos pela medição da 
radiação emitida, sem contato físico direto; 
 
TEMPERATURA
➔ CONCEITOS:
➔ Tempo de resposta (Tr): É o tempo que o sensor leva 
para reagir a uma variação da temperatura do meio que 
está sendo medido, entrando em equilíbrio com a nova 
temperatura deste;
➔ Para fins práticos, é preciso definir o tempo decorrido até 
que se possa considerar que as temperaturas do meio e do 
sensor se igualaram;
➔ Define-se a constante de tempo (τ) do sensor como sendo 
o tempo que leva para atingir 63,2% da variação total, 
quando submetido a um degrau de variação de 
temperatura;
➔ Na prática considera-se Tr = 3.τ
 
TEMPERATURA
➔ CONCEITOS:
➔ Se considerarmos apenas o princípio físico de operação do sensor, este deveria, na maior parte dos 
casos, apresentar resposta praticamente imediata. Ocorre, porém, que o sistema sofre influência da 
massa do sensor e do poço de proteção;
➔ Quanto maior a massa do sensor, maior o tempo decorrente, até que ele entre em equilíbrio térmico 
com o meio;
➔ Pequenos sensores são extremamente rápidos, mas geralmente de grande fragilidade;
➔ A proteção exerce uma grande influência sobre o tempo de resposta, devido à massa e condutibilidade 
térmica da mesma e à resistência térmica do contato entre o sensor e à proteção;
 
TEMPERATURA
➔ INDICADORES DE TEMPERATURA:
➔ Indicadores Cromáticos: São produtos químicos que sofrem alterações 
na sua coloração devido a variação da temperatura;
➔ Geralmente estes produtos são incorporados a tintas;
➔ Uma aplicação interessante é a pintura de reatores que apresentam 
periculosidade no caso de uma elevação excessiva da temperatura;
➔ A alteração de cor deve ocorrer a uma temperatura bem abaixo da 
temperatura de risco, para que seja possível tomar providências;
 
TEMPERATURA
➔ INDICADORES DE TEMPERATURA:
➔ Indicadores Pirométricos: São pequenos dispositivos 
termomecânicos descartáveis que indicam a temperatura pela sua 
deformação. A leitura é efetuada quando o vértice do cone atinge o 
nível da base;
➔ Empregados principalmente na indústria cerâmica e em alguns 
processos de tratamento térmico;
 
TEMPERATURA
➔ MEDIDORES TRADICIONAIS:
➔ Termômetros Bimetálicos: Quando uma lâmina de metal é 
aquecida, a dilatação provoca o aumento do seu comprimento;
➔ Ligando-se duas lâminas com diferentes coeficientes de dilatação, 
o conjunto sofrerá uma deformação;
➔ A maior sensibilidade é conseguida com lâminas de coeficientes 
de dilatação bem diversas. Ex: invar (liga ferro/níquel de baixo 
coeficiente) em conjunto com uma liga de alto coeficiente de 
dilatação;
 
TEMPERATURA
➔ MEDIDORES TRADICIONAIS:
➔ Termômetros Bimetálicos: A lâmina bimetálica é enrolada na forma 
de espiral e acondicionada em um tubo protetor;
➔ O movimento provocado pela dilatação desigual é transmitido a um 
ponteiro que se desloca sobre uma escala;
➔ Estes termômetros são apenas indicadores locais, desprovidos de 
facilidades para transmissão de sinal;
➔ Os elementos bimetálicos também são muito aplicados na construção 
de termostatos, dispositivos que ligam ou desligam um circuito elétrico 
em função da temperatura. Aplicados, por exemplo, no controle de 
temperatura de painéis (ventilação, aquecimento, sinalização) e na 
proteção de motores;
 
TEMPERATURA
 
TEMPERATURA
➔ MEDIDORES TRADICIONAIS:
➔ Termômetros de Haste de Vidro: Nestes termômetros o líquido 
contido em um bulbo sobe em um tubo capilar graduado, ao se 
dilatar com o calor;
➔ Nos termômetros industriais o bulbo é protegido por um poço, 
usualmente em inox, e preenchido com mercúrio ou álcoois;
➔ São apenas indicadores locais, não permitindo leitura remota e 
nem fornecem sinal para sistemas de controle;
 
TEMPERATURA
➔ MEDIDORES TRADICIONAIS:
➔ Termômetros Bulbo-Capilar: Consistem de um pequeno reservatório 
metálico (bulbo) conectado por meio de um capilar a um tubo Bourdon 
(similar ao dos manômetros);
➔ A indicação é resultado da dilatação do fluido contido no bulbo e no 
capilar, aumentando a pressão no tubo Bourdon. O fluido de 
preenchimento pode ser líquido, vapor ou gás;
➔ O bulbo-capilar também é utilizado em termostatos, para o acionamento 
de sistemas de aquecimento e refrigeração;
 
TEMPERATURA
➔ TERMÔMETROS DE RESISTÊNCIA:
➔ Quase todos os materiais condutores elétricos apresentam uma 
dependência entre a resistência e a temperatura. Esse fenômeno 
permite seu emprego como sensores;
➔ Bulbos de Resistência de Fio Metálico: São também conhecidos 
como RTD (Resistance Temperature Detectors), os 
termorresistores são formados por um fio (platina, níquel, cobre, 
balco – 70% Ni/ 30% Fe) disposto sobre um suporte isolante de 
vidro ou cerâmica e encapsulado com os mesmos materiais;
➔ Posteriormente o sensor é acondicionado em um tubo ou poço de 
proteção; 
➔ O termorresistor mais empregado no mundo é o Pt-100. É assim 
chamado por possuir elemento de platina e resistência de 100Ω a 
0°C;
 
TEMPERATURA
 
TEMPERATURA
➔ TERMÔMETROS DE RESISTÊNCIA:
➔ Bulbos de Resistência de Fio Metálico: O Pt-100 trabalha associado a circuitos que convertem 
a sua variação de resistência em um sinal padronizado;
➔ O circuito também deve garantir que a corrente no sensor seja suficientemente pequena para que 
seu autoaquecimento seja desprezível;
➔ Estes circuitos encontram-se em transdutores detemperatura fornecidos por muitos fabricantes. 
Desta forma, é importante conhecer as opções de conexão entre o sensor e o instrumento;
 
TEMPERATURA
Conexão a dois fios: O transmissor deverá 
ser calibrado para compensar a resistência 
do cabo (RC1+RC2);
Alterações no cabo (material, comprimento) 
ou variações na temperatura ambiente 
podem comprometer a medição;
R
T
=R
C1
+R
C2
+R
S
Conexão a três fios: Como a resistência dos 
condutores são iguais (R
C1
=R
C2
=R
C3
) elas
se cancelam, resultando como resistência 
total a resistência aparente do sensor Pt-100;
R
T
=R
1
-R
2
R
T
=R
C2
+ R
S
+ R
C3
- R
C1
 - R
C2
R
T
=R
S
Vídeo 9
 
TEMPERATURA
➔ TERMÔMETROS DE RESISTÊNCIA:
Bulbos de Resistência de Fio Metálico:
➔ A conexão a três fios é a mais aplicada na indústria, estando sujeita apenas a pequenos erros 
devido à desigualdade dos condutores do cabo;
➔ Um método utilizado nas medições em laboratórios é a conexão a quatro fios; 
➔ A conexão a quatro fios torna a medição independente do cabo, mesmo que seus condutores 
sejam desiguais.
 
TEMPERATURA
➔ TERMÔMETROS DE RESISTÊNCIA:
Bulbos de Resistência de Fio Metálico: O Pt-100 é alimentado pelos terminais A e B, conectados a 
um circuito que mantém a corrente constante (qualquer que seja a resistência dos condutores dentro de 
certos limites);
➔ A tensão no sensor é medida entre os terminais C e D por um circuito de alta impedância, tornando a 
resistência dos condutores totalmente desprezível;
➔ Conhecida a corrente e a tensão, o transmissor calcula, pela lei de ohm, a resistência do sensor. 
 
TEMPERATURA
TERMÔMETROS DE RESISTÊNCIA:
 – TRANSMISSORES
CABEÇOTE/ BLOCO DE 
LIGAÇÃO:
 
TEMPERATURA
TERMÔMETROS DE RESISTÊNCIA:
 – TRANSMISSORES
 
TEMPERATURA
➔ TERMÔMETROS DE RESISTÊNCIA:
➔ Termistor: Os termistores se caracterizam por possuir grande 
variação da resistência elétrica em função da temperatura (faixas 
de -100°C a 300°C);
➔ Embora empreguem materiais semicondutores, os termistores não 
possuem junções P-N e por isso não possuem polaridade;
➔ Existem dois tipos de termistores: os NTC (Negative Thermal 
Coefficient), cuja resistência decresce com o aumento da 
temperatura e os PTC (Positive Thermal Coefficient), no qual a 
resistência aumenta com a temperatura; 
➔ O PTC possui em especial um ponto de transição, a partir do qual 
iniciará a variação da resistência em função da temperatura;
 
TEMPERATURA
➔ TERMÔMETROS DE RESISTÊNCIA:
➔ Termistor: Possuem grande sensibilidade a variação 
de temperatura, porém sua curva é não linear;
➔ A relação entre a resistência e a temperatura é obtida 
das curvas fornecidas pelos fabricantes, e os 
termistores são especificados através de sua 
resistência na temperatura de 25°C;
 
TEMPERATURA
➔ TERMÔMETROS DE RESISTÊNCIA:
➔ Termistor: Exemplo: NTC Modelo 103AT-II, 10KΩ para 25°C, faixa de medição -50 a 105°C
 
TEMPERATURA
➔ TERMÔMETROS DE RESISTÊNCIA:
➔ Termistor: O fato das resistências dos termistores serem 
elevadas (na ordem de KΩ), torna pouco significativa a resistência 
dos condutores; 
➔ Por isso, as medições podem ser feitas a 2 fios sem grande 
prejuízo. Para aplicações que exigem alta exatidão podem ser 
utilizadas conexões de 3 e 4 fios;
 
TEMPERATURA
➔ TERMOPARES:
➔ O funcionamento dos termopares é caracterizado pelos efeitos 
Seebeck, Peltier e Thomson;
➔ Efeito Seebeck: T.J.Seebeck descobriu que em um circuito 
fechado formado por dois fios de metais diferentes, circula uma 
corrente se as duas junções J1 e J2 forem mantidas à 
temperaturas diferentes, T1 e T2;
➔ Esta corrente corrente será diretamente proporcional à diferença 
entre as temperaturas; 
 
TEMPERATURA
➔ TERMOPARES:
➔ A corrente é provocada por uma diferença de potencial, da ordem de milivolts, que também pode ser 
medida;
➔ Se uma das junções for mantida em uma temperatura constante e conhecida, através da diferença 
de potencial é possível determinar a temperatura da outra junção;
➔ A junção mantida a temperatura constante é chamada de junção de referência ou junta fria. A outra 
junção responsável pela medição é chamada de junta quente;
➔ Essa nomenclatura se deve ao fato da 
maioria das aplicações envolverem 
medições feitas à temperaturas 
superiores à ambiente;
 
TEMPERATURA
➔ TERMOPARES:
➔ Efeito Peltier: Quando um circuito contendo duas junções, inicialmente à mesma temperatura, é 
percorrido por uma corrente, em decorrência da conexão de uma fonte externa, ocorre o 
aquecimento de uma junção e o resfriamento de outra;
➔ Efeito Thomson: Thomson deduziu que, ao circular corrente pelo termopar, a temperatura em 
diferentes pontos dos condutores assume valores não justificáveis pelo efeito Joule, e estabeleceu 
as equações que regem o fenômeno, que é dependente da natureza dos metais;
 
TEMPERATURA
➔ TERMOPARES:
➔ Os termopares padronizados são divididos em dois grupos:
1. Termopares Básicos (T,J,E,K): São assim chamados os termopares de maior uso industrial, em 
que os fios são de custo relativamente baixo e sua aplicação admite um limite de erro maior;
2. Termopares Nobres (S,R,B): São aqueles em que os pares dos fios são constituídos de platina. 
Tem custo elevado e exigem instrumentos receptores de alta sensibilidade, porém apresentam uma 
altíssima precisão, dada a homogeneidade e pureza dos fios;
➔ Ex: TIPO “T”
➔ Liga: ( + ) Cobre / ( - ) Constantan (composta de níquel, cobre e zinco);
➔ Identificação da polaridade: o positivo (cobre) é avermelhado;
➔ Faixa de Utilização: - 184 a 370°C (Com certas precauções pode ser utilizado até -262°C);
➔ FEM produzida: -5,333 a 19,027 mV;
➔ Em temperaturas acima de 310°C o cobre começa a se oxidar e próximo de 400°C, oxida-se 
rapidamente;
 
TEMPERATURA
➔ TERMOPARES:
 
TEMPERATURA
➔ TERMOPARES:
➔ LEIS BÁSICAS: 
➔ 1. Lei do Circuito Homogêneo: Se houver algum ponto em um dos condutores sujeito a uma 
terceira temperatura T3, esta não irá interferir na tensão gerada no circuito pelas temperaturas nas 
junções T1 e T2;
➔ Esta lei garante que, na medição, não há influência da temperatura ao longo dos fios dos 
termopares;
 
TEMPERATURA
➔ TERMOPARES:
➔ LEIS BÁSICAS: 
➔ 2. Lei dos Condutores Intermediários: Se um terceiro metal é inserido no circuito, basta que as 
novas junções T3 e T4 estejam à mesma temperatura para que não haja qualquer modificação na 
saída do termopar;
 Termopares com junta 
aterrada no poço 
apresentam excelentes 
tempo de resposta. 
 
TEMPERATURA
➔ TERMOPARES:
➔ LEIS BÁSICAS: 
➔ 3. Lei da Som das F.E.M: A tensão de um termopar submetido as temperaturas T1-T3 deve ser igual 
a soma das tensões entre as temperaturas intermediárias T1-T2 e T2-T3.
 
TEMPERATURA
➔ TERMOPARES:
➔ ASSOCIAÇÃO DE TERMOPARES: Para uma melhor adaptação de termopares aos processos 
industriais e para atender os objetivos de diversos tipos de medição, costuma-se utilizar de associação 
de termopares (normalmente termopares do mesmo tipo). As principais associações são: série, paralelo 
e oposição;
➔ A associação em série é utilizada quando se deseja ampliar o sinal elétrico (maior sensibilidade) gerado 
pelo termopar (E
TOTAL
 = E
1
 + E
2
 + E
3
);
 
TEMPERATURA
➔ TERMOPARES:
➔ ASSOCIAÇÃO DE TERMOPARES: A associação em paralelo é utilizada para medir a temperatura 
média (A média das F.E.M corresponde a média das temperaturas T1, T2 e T3) tendo como entrada 
diversos pontos;
➔ Assim, sendo os termopares iguais, temos ETOTAL = (E1 + E2 + E3)/3;
 
TEMPERATURA
➔ TERMOPARES:
➔ ASSOCIAÇÃO DE TERMOPARES: A associação em oposição faz a medição diferencial da 
temperatura em dois pontos (conectados em oposição de polaridade E
TOTAL
 = E
1
 - E
2
 ;
➔ Esta ligação é útil para medir a diferença de temperatura entre dois pontos, ou, quando associada a 
um sistema de controle, manter duas temperaturas iguais ou com um diferencial constante (T1 = T2, 
mantidas as juntas frias a mesma temperatura E = 0);
 
TEMPERATURA
➔ TERMOPARES:➔ CONSTRUÇÃO DE TERMOPARES: O tipo mais simples de termopar consiste em unir dois fios de 
diferentes naturezas por uma de suas extremidades. A união pode ser feita simplesmente por 
torção, porém tendem a apresentar maior erro, além da indefinição do ponto exato da medição;
➔ Usualmente sua confecção é feita através da soldagem direta dos fios. A forma de contato vai 
depender do tipo do termopar;
 
TEMPERATURA
➔ TERMOPARES:
➔ CONSTRUÇÃO DE TERMOPARES: 
➔ Proteção: Quando o meio permite, o termopar pode operar sem proteção, o que proporciona 
melhor tempo de resposta. Porém, a agressividade dos processos normalmente impossibilitam sua 
montagem exposta;
➔ Podem ser utilizados tubos de proteção metálicos (aço carbono ate 500°C, aço cromo até 1100°C) 
ou poços cerâmicos (maiores temperatura, porém maiores tempos de resposta) e os poços 
metálicos usinados a partir de barras maciças (mais resistentes que os tubos)
https://www.youtube.com/watch?v=3ielaf5gbrY
 
TEMPERATURA
➔ TERMOPARES:
➔ CONSTRUÇÃO DE TERMOPARES: Para isolar os fios do termopar é possível utilizar um tubo 
isolante ou miçangas, geralmente de cerâmica ou alumina, de um a seis furos onde se introduz os 
pares termelétricos;
➔ Para proteção mecânica, o termopar com isolante térmico é introduzido dentro de um tubo de 
proteção ou poço;
 
TEMPERATURA
➔ TERMOPARES:
➔ CONSTRUÇÃO DE TERMOPARES: Outra forma para isolar os fios 
é a isolação mineral. Tem como principal vantagem maior 
estabilidade e resistência mecânica;
➔ A isolação mineral consiste de 3 partes básicas:
- Um ou mais pares de fios isolados entre si;
- Um material cerâmico compactado (pó de óxido de magnésio que 
serve como isolante elétrico e é bom condutor térmico);
- Uma bainha metálica externa;
➔ A escolha do material da bainha é fundamental para a vida útil do 
termopar isolação mineral, pois se a bainha resistir às condições do 
ambiente agressivo, o termoelemento também resistirá;
 
TEMPERATURA
➔ TERMOPARES:
➔ CONSTRUÇÃO DE TERMOPARES: Com relação ao tipos de 
junções de medição, é possível classificar os termopares em três 
tipos:
➔ a) Junção Exposta: Neste tipo de montagem, parte da bainha e da 
isolação são removidos, expondo o termoelemento ao ambiente;
➔ Apresenta um tempo de resposta pequeno e grande sensibilidade a 
pequenas variações na temperatura;
➔ Tem a desvantagem do rápido envelhecimento do termoelemento 
devido ao contato direto com o ambiente;
 
TEMPERATURA
➔ TERMOPARES:
➔ CONSTRUÇÃO DE TERMOPARES: 
➔ b) Junção Aterrada: Nesta montagem o termoelemento e a bainha 
(ou poço) são soldados juntos para formar a junção de medição. 
Assim os fios são aterrados na bainha.
➔ Este tipo de montagem apresenta um tempo de resposta um pouco 
maior que a junção exposta, no entanto, pode ser utilizado em 
ambientes agressivos devido a isolação dos termoelementos;
➔ Não é recomendável para ambientes sujeitos a ruídos devido 
captação dos mesmos, podendo transmiti-los para o instrumento 
indicador gerando erros e instabilidade na leitura;
 
TEMPERATURA
➔ TERMOPARES:
➔ CONSTRUÇÃO DE TERMOPARES: 
➔ c) Junção Isolada: É quando a junção de medição é isolada 
eletricamente da bainha. Este tipo de montagem é o mais utilizado;
➔ Possui um tempo de resposta maior que as montagens anteriores;
➔ Os termoelemento fica totalmente protegido do meio externo 
garantindo maior vida útil;
➔ Pode ser utilizado em ambientes sujeitos a campos elétricos, pois 
sendo isolado da bainha, fica menos suscetível a interferências.
 
TEMPERATURA
➔ TERMOPARES:
➔ CONSTRUÇÃO DE TERMOPARES: 
➔ Junção de Referência: Conforme já exposto, na medição de 
temperatura utilizando sensores tipo termopares obtém-se uma 
tensão causada pela diferença de temperatura entre suas junções;
➔ Para que não haja erro na leitura dos valores medidos, a junção que 
é conectada ao instrumento receptor (transmissor, indicador 
registrador, controlador, etc.) deve estar referenciada a um valor fixo 
de temperatura ou compensada automaticamente; 
 
TEMPERATURA
➔ TERMOPARES:
➔ CONSTRUÇÃO DE TERMOPARES: Para tanto, três métodos são 
normalmente utilizados: 
1. Manter esses pontos em 0°C pela utilização de uma garrafa térmica 
contendo gelo triturado;
2. Manter esse pontos em uma temperatura controlada, normalmente 
50°C, por meio de aquecimento resistivo controlado, onde instrumento 
receptor deve acrescentar o valor em milivolt correspondente à essa 
temperatura; 
3. Compensar automaticamente, utilizado na grande maioria dos 
transmissores de temperatura, no qual a temperatura da junção de 
referência é medida por sensores apropriados e compensada 
automaticamente através de um circuito eletrônico.
➔ Em instalações industriais, os dois primeiros são impraticáveis;
 
TEMPERATURA
➔ TERMOPARES:
➔ CONSTRUÇÃO DE TERMOPARES - Interligação de 
Termopares: A interligação dos termopares com os transmissores 
instalados remotamente deve obedecer critérios específicos já que 
esta interligação não pode gerar o “aparecimento” de novos 
termopares;
➔ Para isto, ou se usa cabos do mesmo material, ou por questões de 
custo se utiliza cabos que substituem os de mesmo material sem 
que haja interferência na medição (comportamento termoelétrico 
igual);
➔ Cabeçote: Protege os terminais através dos quais os fios do 
termopar são ligados ao cabo que os conecta com o instrumento; 
 
TEMPERATURA
➔ TERMOPARES:
➔ CONSTRUÇÃO DE TERMOPARES - Interligação de Termopares: 
➔ a) Cabos de extensão: São aqueles fabricados com o mesmo 
material do termopar. Para os termopares tipo T, J, K e E são 
utilizados cabos do mesmo material (devido ao seu baixo custo) para 
interligação com o instrumento receptor;
➔ b) Cabos de compensação: Para os cabos dos termopares nobres 
(R, S e B) não seria viável economicamente a utilização de cabos de 
extensão;
➔ Assim, para tornar possível a utilização desses sensores, 
desenvolveu-se cabos de natureza diferente, porém com a 
característica de produzirem a mesma curva de força eletromotriz 
(FEM) desses termopares; 
 
TEMPERATURA
➔ TERMOPARES:
➔ CONSTRUÇÃO DE TERMOPARES: 
➔ Codificação dos fios e cabos: A cor da capa (proteção dos cabos) identifica o termopar aplicável e 
indica se é de extensão ou compensação, As cores das isolações individuais dos condutores 
indicam a polaridade;
 
TEMPERATURA
➔ TERMOPARES:
➔ CONSTRUÇÃO DE 
TERMOPARES: 
➔ EX: Ligação de um 
termopar com cabo 
de extensão;
 
TEMPERATURA
➔ TERMOPARES:
➔ CONSTRUÇÃO DE 
TERMOPARES: 
➔ EX: Ligação de um 
termopar com cabo 
de cobre comum;
 
TRANSMISSORES
➔ CONCEITOS:
➔ Com o surgimento dos controladores, e a adoção da supervisão e do controle centralizados em 
uma sala própria (sala de controle) tornou-se necessário o envio à distância de um sinal 
proporcional à variável medida, ou seja a transmissão do sinal;
➔ Na instrumentação pneumática, o sinal padronizado é a variação de pressão do ar:
● 3 a 15 psi;
● 0,2 a 1 kgf/cm2;
● 0,2 a 1 bar;
➔ Com o advento da instrumentação eletrônica, analógica, foi padronizada a transmissão de sinais na 
forma de corrente contínua, na faixa de 4 a 20 mA;
➔ A alimentação dos transmissores pode ser a quatro, dois ou três fios, sendo a alimentação a três fio 
pouco empregada;
 
 
➔ CONCEITOS:
➔ Alimentação a quatro fios: É efetuado com 110/115/127 ou 220/240 volts 
em corrente alternada, e um par independente de terminais fornece o sinal de 
4 a 20 mA;
➔ Utilizados principalmente nos instrumentos que requerem potência 
relativamente elevada;
➔ Alimentação a dois fios: A alimentação é proporcionada pelo próprio sinal 
de 4 a 20 mA. A tensão nominal é de 24 V, corrente contínua;
➔ Os instrumentos podem ser cegos (sem indicação local), ou dotados de 
indicação analógica ou digital;
 
TRANSMISSORES
 
➔ CONCEITOS:
➔ Conexão ao sensor: O sensor pode estar localizada a uma 
certa distância (geralmente pequena) do transmissor, ou 
pode estar acoplado diretamente no mesmo;
➔ Por exemplo, um termoparem poço acoplado diretamente a 
um transmissor de temperatura, ou um transmissor de 
pressão em que o sensor se encontra no interior do corpo;
➔ Muitos transmissores apresentam comunicação digital por 
meio de pulsos que são sobrepostos ao sinal de 4 a 20 mA;
➔ Os principais protocolos de comunicação digital são o 
H.A.R.T, o Fundation Fieldbus e o Profibus;
TRANSMISSORES
 
VÁLVULAS DE CONTROLE
➔ VÁLVULAS DE CONTROLE: A válvula de controle 
desempenha um papel importante nos processos que 
dependem do controle de líquidos, gases e vapores;
➔ Os elementos finais de controle, que têm na válvula seu 
principal representante, são os responsáveis pela 
manipulação do fluxo de matéria ou energia;
➔ A finalidade é atuar no processo de modo a corrigir o 
valor da variável controlada sempre que houver algum 
desvio em relação ao valor desejado;
➔ Na maioria dos casos a válvula de controle é o 
componente mais sujeito a condições severas de 
pressão, temperatura, corrosão, erosão, etc. Mesmo 
assim, deve operar de modo satisfatório, para não 
comprometer o controle do processo;
 
➔ VÁLVULAS DE CONTROLE: 
➔ Uma válvula de controle divide-se nas seguintes partes: 
1) Atuador
2) Castelo
3) Corpo e internos
➔ Atuador: É a parte da válvula de controle que fornece a 
força com que a válvula realiza o seu trabalho;
➔ O atuador mais aplicado industrialmente é do tipo 
diafragma e consiste numa câmara bipartida que contêm
um diafragma flexível;
➔ Em uma das partes desta câmara o atuador recebe o 
sinal de controle pneumático e na outra parte, o 
diafragma é fixado a um prato, onde se apoiam uma 
haste e a mola (ou molas);
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VÁLVULAS DE CONTROLE
 
➔ VÁLVULAS DE CONTROLE: 
➔ Quando é aplicado o sinal de controle (ar pneumático), a 
força produzida pela pressão na câmara se opõe à força 
gerada pela mola, a qual limita o curso e regula a 
posição da haste;
➔ Assim este tipo de atuador transforma a pressão de ar 
aplicada num movimento de translação;
➔ A faixa de pressão com que cada atuador trabalha varia 
conforme modelo e fabricante. A maioria opera numa 
faixa de 3 a 15 PSI (0,2 a 1,0 Kgf/cm2);
➔ Desta forma, na especificação de uma válvula de 
controle, um dos valores que se deve especificar é a 
pressão de ar de acionamento disponível na planta para 
que sejam definidas as dimensões do atuador em função 
das forças necessárias a sua operação;
VÁLVULAS DE CONTROLE
 
➔ VÁLVULAS DE CONTROLE: 
➔ O sistema de atuação das válvulas de controle, 
transforma pressão de ar em força aplicada ao 
diafragma, existindo uma relação praticamente linear 
entre a pressão de ar de atuação e o deslocamento da 
haste;
➔ A ação dos atuadores podem ser do tipo direta ou 
inversa;
➔ Em um atuador de ação direta, a válvula de controle 
fecha com o aumento da pressão de ar. Assume a 
posição totalmente aberta em caso de falha de 
suprimento de ar;
VÁLVULAS DE CONTROLE
 
➔ VÁLVULAS DE CONTROLE: 
➔ Em um atuador de ação indireta, a válvula de controle abre 
com o aumento da pressão de ar. Assume a posição totalmente 
fechada em caso de falha de suprimento de ar;
Ação Direta
VÁLVULAS DE CONTROLE
 
➔ VÁLVULAS DE CONTROLE: 
➔ Esses atuadores destinam-se ao acionamento de válvulas 
com curso linear, normalmente válvulas do tipo globo;
➔ As válvulas do tipo esfera ou borboleta, cujo movimento é 
rotativo, necessitam atuadores que produzam 
deslocamentos angulares, cujo movimento é transmitido ao 
eixo da válvula;
➔ Os atuadores podem ser também do tipo pistão, 
empregados principalmente para o bloqueio de fluxo 
(posições aberta e fechada). Podem ser tanto pneumáticos 
como hidráulicos;
➔ Os atuadores elétricos com moto-redutor são normalmente 
empregados em casos específicos ou em válvulas de 
grande diâmetro onde não é possível o emprego de 
atuadores pneumáticos;
VÁLVULAS DE CONTROLE
 
➔ VÁLVULAS DE CONTROLE: 
➔ Destacam-se ainda os atuadores manuais que podem ser do tipo 
volante com hastes roscadas destinados a regulagem manual do 
fluxo;
➔ Os atuadores manuais podem ser acionados também por meio de 
alavanca com ¼” de volta para fechamento rápido;
➔ Em tubulações maiores utiliza-se atuadores por meio de volante 
com caixa de redução;
➔ Corpo e internos: O fluido de processo passa pelo corpo da 
válvula, sendo que o obturador é o elemento móvel da válvula, 
responsável por restringir a vazão;
➔ O formato do obturador determina a relação entre a abertura da 
válvula e a vazão correspondente, dando origem a característica 
de vazão da válvula de controle;
VÁLVULAS DE CONTROLE
 
➔ VÁLVULAS DE CONTROLE: 
➔ O tipo de corpo mais frequentemente utilizado é o da válvula 
globo de sede simples;
VÁLVULAS DE CONTROLE
 
➔ VÁLVULAS DE CONTROLE: 
➔ Castelo: O castelo é a parte da válvula que conecta o 
atuador ao corpo da válvula, guiando a haste da mesma e 
alojando o sistema de selagem do fluido de processo.
➔ No caso das válvulas globo, como a haste é deslizante, 
há a necessidade de uma selagem desta haste através 
do sistema de Engaxetamento;
➔ O engaxetamento constitui-se de anéis e acessórios em 
torno da haste, com a função de fixar o sistema ao 
castelo, de modo a se evitar o vazamento do fluido de 
processo.
VÁLVULAS DE CONTROLE
 
➔ VÁLVULAS DE CONTROLE: 
➔ Válvulas Globo: São as válvulas de controle mais 
frequentemente utilizadas;
➔ São aplicadas em fluidos limpos e isentos de sólidos, pois 
podem danificar os internos comprometendo seu 
fechamento;
➔ Podem ser de sede simples ou dupla. As válvulas globo 
de sede simples apresentam menor vazamento, porém 
requerem maior força para seu fechamento;
➔ As válvulas globo de sede dupla possuem um obturador 
balanceado e atuadores menores. Apesar de requerem 
menos força para o fechamento, são sujeitas a maiores 
vazamentos; 
VÁLVULAS DE CONTROLE
 
➔ VÁLVULAS DE CONTROLE: 
➔ Válvulas Esfera: Originalmente eram utilizadas para 
bloqueio;
➔ Atualmente são utilizadas para o controle de “fluidos 
sujos” (papel e celulose, mineração, siderurgia). Possuem 
boa característica de controle além de boa vedação;
➔ Quando aplicada em controle, a esfera pode apresentar 
um perfil diferenciado para determinar a característica de 
vazão.
VÁLVULAS DE CONTROLE
 
➔ VÁLVULAS DE CONTROLE: 
➔ Válvulas Borboleta: Constitui-se num dos mais antigos 
tipos de válvula de controle;
➔ Na verdade são restritores compostos de um disco 
basculante num eixo, o qual obstrui uma seção de 
tubulação;
➔ Possuem baixo custo inicial e baixo custo de 
manutenção;
VÁLVULAS DE CONTROLE
 
➔ VÁLVULAS DE CONTROLE: 
➔ Coeficiente de Vazão (Cv): Trata-se de um índice que traduz a capacidade de uma válvula de 
controle com base em testes de bancada;
➔ O coeficiente de vazão (Cv) da válvula é definido como a vazão de água que passa pela válvula, em 
galões por minuto (gpm), quando a queda de pressão através da mesma for de 1 psi, a uma 
temperatura de 60°F (15,56°C);
➔ Características inerente e instalada: A característica inerente se refere a característica projetada 
da válvula (fora do processo), considerando um diferencial de pressão constante durante sua 
operação;
➔ A característica instalada se refere operação real da válvula, com um diferencial de pressão variável 
ocasionado pelas diversas influências do processo;
➔ É muito difícil prever o comportamento da válvula instalada, sendo normal uma diferença entre a 
característica real e inerente da válvula;
VÁLVULAS DE CONTROLE
 
➔ VÁLVULAS DE CONTROLE: 
➔ Rangeabilidade da válvula: A rangeabilidade é definida como a razão entre a máxima e a mínima 
vazão controlável (rangeabilidade inerente);
➔ Exemplo: Se uma válvula pode controlar a vazão de 20 l/h até 1000 l/h, então a sua rangeabilidade 
será de 50:1;
➔ Em condições reais, dificilmente se atinge a rangeabilidade inerente, pois não é possível manter a 
estabilidade, controlando a vazão próximo aos extremos do curso da válvula;
➔ Nesta condição da válvula instalada, a relação entre a máxima e mínimavazão controlável é 
conhecida como “turndown”;
VÁLVULAS DE CONTROLE
 
➔ VÁLVULAS DE CONTROLE: 
➔ Característica de vazão da válvula: A característica de 
vazão da válvula de controle é definida como a relação entre 
a abertura da válvula e a vazão;
➔ A curva característica de vazão de uma válvula é sempre 
definida em bancada, ou seja de forma inerente;
➔ A característica da válvula depende tipicamente do formato 
do contorno do obturador;
➔ Na válvula de abertura rápida, existe uma grande variação 
da vazão para uma pequena abertura no inicio da faixa;
➔ Este tipo de válvula possibilita a passagem de quase a 
totalidade da vazão nominal com apenas uma abertura de 
25% do curso total;
VÁLVULAS DE CONTROLE
 
➔ VÁLVULAS DE CONTROLE: 
➔ Não é adequada para controle contínuo, sendo aplicada geralmente em 
controle do tipo on-off;
➔ A curva característica desta válvula não é definida em norma podendo 
haver variações entre modelos e fabricantes;
➔ Na válvula linear, a vazão é diretamente proporcional a sua abertura. 
Possui ganho constante em todas as vazões, independente do ponto de 
operação.
➔ Utilizada normalmente para controle de nível, controle de pressão de 
fluidos compressíveis e em sistemas onde a perda de carga na válvula 
seja elevado (cerca de 40% ou mais da perda de carga total do sistema);
➔ Teoricamente é a melhor curva para controle, porém na prática é muito 
provável que seu comportamento linear inerente não seja mantido e por 
isso seu uso é restrito. 
VÁLVULAS DE CONTROLE
 
➔ VÁLVULAS DE CONTROLE: 
➔ Na válvula igual porcentagem, iguais variações na abertura da válvula correspondem a iguais 
porcentagens na variação de vazão (vai depender da rangeabilidade da válvula);
➔ Possui uma variação de vazão muito pequena no início de sua abertura e muito alta na próxima da 
abertura total;
➔ Esta válvula perde sua característica inerente quando instalada no processo, aproximando-se geralmente 
da linear.
➔ Utilizada normalmente no controle de pressão de líquidos, em processos rápidos e quando não se 
conhece muito bem a dinâmica do processo;
VÁLVULAS DE CONTROLE
 
➔ VÁLVULAS DE CONTROLE: 
➔ Posicionadores: O posicionador é um servo-amplificador 
(pneumático ou eletropneumático) cuja função é 
assegurar o correto posicionamento da haste da válvula, 
de acordo com o sinal de comando correspondente 
enviado pelo controlador;
➔ Uma válvula operando sem o posicionador, simplesmente 
recebe o valor da pressão do respectivo posicionamento 
(ex.: 9 PSI => 50%);
➔ O atrito da haste com o sistema de engaxetamento da 
válvula pode causar erros no posicionamento;
➔ Desta forma, o objetivo do posicionador é o de comparar 
o sinal de referência da posição desejada com a posição 
real da haste da válvula;
VÁLVULAS DE CONTROLE
 
➔ VÁLVULAS DE CONTROLE: 
➔ Através de um elo eletromecânico ou magnético é 
possível verificar se a haste está na posição desejada;
➔ Neste caso, o posicionador irá aumentar ou diminuir a 
pressão enviada para o diafragma até que a haste atinja a 
posição de referência determinada pelo controlador;
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