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INSTRUMENTAÇÃO 
INDUSTRIAL 
AULA 1 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Prof. Juliano de Mello Pedroso 
 
 
 
2 
CONVERSA INICIAL 
A compreensão profunda dos sistemas de medição é fundamental para 
diversas áreas, abrangendo desde a engenharia até as ciências aplicadas. Este 
estudo oferece uma introdução abrangente a tópicos essenciais nesse domínio, 
começando pela “Introdução a sistemas de medição”. Nessa etapa, 
exploraremos os conceitos fundamentais por trás dos sistemas de medição, 
fornecendo a base necessária para abordar temas mais avançados. 
Avançaremos para “Medição em malha aberta e fechada”, em que 
analisaremos as diferentes abordagens de medição e os impactos de operar em 
malha aberta ou fechada. Investigaremos os “Modos de operação de 
instrumentos”, compreendendo como os instrumentos desempenham papéis 
específicos em diversas situações e contextos. 
Aprofundaremos a discussão na “Análise funcional de instrumentos”, 
destacando como os instrumentos convertem grandezas físicas em sinais 
mensuráveis. Por fim, abordaremos as “Técnicas de correção de erro”, cruciais 
para garantir resultados precisos e confiáveis em qualquer sistema de medição. 
Esta jornada proporcionará uma compreensão sólida dos conceitos 
essenciais de instrumentação e medição, preparando-o para empregar esses 
conhecimentos em diversas aplicações práticas. 
TEMA 1 – INTRODUÇÃO AOS SISTEMAS DE MEDIÇÃO 
A instrumentação industrial desempenha um papel crucial nos processos 
produtivos, proporcionando monitoramento, controle e otimização de variáveis 
em ambientes industriais diversos. Esta disciplina engloba uma ampla gama de 
dispositivos e sistemas destinados a medir e regular parâmetros como 
temperatura, pressão, nível, vazão e outras grandezas fundamentais. 
No cerne da instrumentação industrial estão os sensores, atuadores e 
controladores, que trabalham de forma integrada para garantir a eficiência 
operacional e a segurança dos processos. Com o avanço da tecnologia, a 
instrumentação industrial tem passado por uma evolução significativa, 
incorporando inovações que proporcionam maior precisão, confiabilidade e 
automação. 
Um dos marcos nessa evolução é a adoção crescente de instrumentos 
digitais. Sensores inteligentes, transmissores digitais e sistemas de controle 
 
 
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baseados em microprocessadores são elementos-chave nessa transformação. 
A digitalização não apenas aprimora a precisão das medições, mas também 
possibilita a comunicação em tempo real, facilitando a integração de sistemas e 
a tomada de decisões mais informadas. 
A conectividade é outro aspecto fundamental da moderna instrumentação 
industrial. A implementação de protocolos de comunicação como Profibus, 
Modbus e Foundation Fieldbus permite a troca de dados entre instrumentos e 
sistemas de controle, proporcionando uma visão abrangente e instantânea do 
status operacional. A ascensão da internet das coisas industrial (IIoT) amplifica 
ainda mais essa conectividade, permitindo a coleta de dados em larga escala 
para análises avançadas e manutenção preditiva. 
Além disso, a instrumentação industrial desempenha um papel crucial na 
busca por eficiência energética e sustentabilidade. Sensores de consumo 
energético, por exemplo, auxiliam na identificação de oportunidades para 
otimizar o uso de recursos, reduzir desperdícios e minimizar impactos 
ambientais. 
A segurança operacional também é beneficiada pela instrumentação 
avançada. Sensores de monitoramento contínuo permitem a detecção precoce 
de anomalias, contribuindo para a prevenção de falhas e a mitigação de riscos, 
o que é essencial em ambientes industriais complexos. 
Em síntese, a instrumentação industrial, impulsionada por inovações 
tecnológicas, está na vanguarda da eficiência e segurança nos processos 
industriais modernos. A contínua evolução nesse campo promete não apenas 
aprimorar a automação e o controle, mas também contribuir para a 
sustentabilidade e a competitividade da indústria global. 
Os sistemas de medição desempenham um papel crucial em diversas 
áreas da ciência, engenharia, indústria e tecnologia, sendo fundamentais para a 
obtenção de dados precisos e confiáveis. A medição é o processo de atribuição 
de números ou valores a propriedades físicas de objetos, fenômenos ou 
substâncias, permitindo a quantificação e a compreensão mais precisa do 
mundo ao nosso redor. 
Um sistema de medição consiste em um conjunto organizado de 
dispositivos, procedimentos e padrões que visam realizar medições de maneira 
consistente e acurada. A precisão e a confiabilidade de um sistema de medição 
são essenciais para garantir que os dados obtidos sejam representativos da 
 
 
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realidade, proporcionando uma base sólida para análises, decisões e melhorias. 
Na Figura 1, por exemplo, temos um medidor de pressão numa instalação de 
gás natural. 
Figura 1 – Medidor de pressão 
 
 Crédito: Xmentoys/Shutterstock. 
Dentro de um sistema de medição, diversos elementos desempenham 
papéis específicos. Os instrumentos de medição são dispositivos projetados 
para quantificar uma grande variedade de grandezas físicas, desde 
comprimentos e temperaturas até pressões e correntes elétricas. Esses 
instrumentos podem variar em complexidade, indo desde simples réguas e 
termômetros até avançados sensores eletrônicos. 
Além dos instrumentos, os sistemas de medição incluem padrões de 
referência, que são valores conhecidos e aceitos para as grandezas a serem 
medidas. Esses padrões são fundamentais para calibrar e validar os 
instrumentos, assegurando que suas leituras sejam precisas e consistentes ao 
longo do tempo. A rastreabilidade, ou seja, a capacidade de relacionar uma 
medição a padrões de referência internacionalmente reconhecidos, é um 
conceito crítico nesse contexto. 
 
 
5 
Os procedimentos operacionais também desempenham um papel crucial 
em sistemas de medição. Eles definem as práticas e os métodos a serem 
seguidos quando são realizadas medições, contribuindo para a uniformidade e 
a reprodutibilidade dos resultados. A validação regular dos procedimentos 
garante que o sistema de medição esteja sempre alinhado com as melhores 
práticas e padrões da área. 
À medida que a tecnologia avança, surgem novos desafios e 
oportunidades na área de sistemas de medição. A automação, a instrumentação 
digital e a integração de dados tornam os sistemas de medição mais eficientes 
e precisos, contribuindo para o avanço contínuo em diversas disciplinas. 
TEMA 2 – MEDIÇÃO EM MALHA ABERTA E FECHADA 
Um sistema de medição compreende um conjunto de elementos como 
sensores, circuitos, cabos, visores, equações e programas de computador, cujo 
propósito é oferecer informações acerca do valor de uma grandeza física 
específica conhecida como mesurando. 
Antes de avançarmos, é relevante considerar alguns pontos para abordar 
o tema. 
Um transdutor, por definição, é um dispositivo capaz de converter uma 
forma de energia em outra. Tomemos como exemplo um cristal de quartzo, que 
converte deformação em tensão elétrica e vice-versa. Dessa forma, um 
dispositivo construído com quartzo, utilizado para medir a frequência de vibração 
de um elemento, é considerado um transdutor. Sensores, por sua vez, integram 
a categoria de transdutores, pois têm a capacidade de “sentir” variáveis físicas 
como movimento, temperatura e pressão, transformando-as em sinais elétricos. 
Logo, o dispositivo de quartzo mencionado anteriormente é também um sensor. 
Contrariamente, os atuadores, que convertem sinais elétricos em outras 
grandezas físicas, são transdutores, mas não podem ser classificados como 
sensores. Um dispositivo de quartzo utilizado como microatuador, operando por 
meio de sua deformação em resposta a um comando elétrico, é um exemplo de 
transdutor. 
Finalmente, designaremos como instrumento um sistema que, além do 
sensor, incorpora algum nível de processamento na saída dosensor. 
Em sistemas de controle, a medição desempenha um papel crucial na 
obtenção de informações sobre o comportamento do sistema e na tomada de 
 
 
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decisões para que sejam alcançados os objetivos desejados. As abordagens 
comumente empregadas são a medição em malha aberta e em malha fechada. 
Na medição em malha aberta, o sistema não utiliza a informação da saída 
para ajustar ou corrigir o processo. Em vez disso, a entrada é determinada sem 
considerar o estado atual do sistema. Na Figura 2 temos um exemplo de medição 
em malha aberta. Veja que esse é um sistema de certa forma simples. 
Figura 2 – Medição em malha aberta 
 
O sistema não faz ajustes automáticos com base na resposta do sistema. 
É suscetível a perturbações externas, pois não há correção contínua. Sistemas 
simples ou processos em que as perturbações são conhecidas e podem ser 
compensadas diretamente. 
Na medição em malha fechada, o sistema usa a informação da saída para 
ajustar a entrada, buscando manter o sistema em conformidade com as 
especificações desejadas. Na Figura 3 temos um sistema de medição em malha 
fechada. Note que esse é um sistema mais complexo. 
Figura 3 – Medição em malha fechada 
 
 
 
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Correções automáticas são aplicadas com base na comparação entre a 
saída desejada e a saída real. É menos suscetível a perturbações externas 
devido à retroalimentação contínua. Sistemas complexos ou processos em que 
é essencial manter as variáveis de saída próximas aos valores desejados. A 
seguir temos alguns parâmetros para a escolha de cada um dos sistemas de 
medição. 
• Malha aberta 
− Simplicidade de implementação. 
− Adequada quando as perturbações podem ser previstas e 
compensadas de antemão. 
− Menor precisão em ambientes dinâmicos e sujeitos a mudanças 
imprevistas. 
• Malha fechada 
− Melhor capacidade de resposta a perturbações e variações no 
sistema. 
− Maior complexidade de implementação, mas oferece maior precisão. 
− Preferível em sistemas dinâmicos e sujeitos a mudanças significativas. 
A escolha entre medição em malha aberta e malha fechada depende das 
características específicas do sistema e dos requisitos de desempenho. 
Enquanto a malha aberta oferece simplicidade e eficácia em situações 
controladas, a malha fechada é preferida em sistemas complexos, nos quais a 
capacidade de adaptação contínua é vital para atender a requisitos dinâmicos e 
garantir estabilidade ao longo do tempo. Em muitos casos, a integração de 
ambas as abordagens, conhecida como controle em malha fechada com 
compensação em malha aberta, é empregada para que sejam obtidos benefícios 
combinados de eficiência e precisão. 
TEMA 3 – MODOS DE OPERAÇÃO DE INSTRUMENTOS 
Examinaremos um dispositivo arbitrário na qualidade de um sistema que 
tem tanto entradas quanto saídas. Em linhas gerais, quase todo procedimento 
físico pode ser entendido como um sistema caracterizado por entradas e saídas. 
Adotando essa abordagem, um dispositivo pode ser retratado conforme 
evidenciado na Figura 4, em que a variável a ser mensurada é designada como 
entrada e a indicação fornecida pelo dispositivo é considerada como saída. Nos 
 
 
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textos de metrologia, é habitual fazer menção à entrada como sendo o 
mesurando. 
Figura 4 – Representação ideal de entrada e saída de um instrumento 
 
Os modos de operação dos instrumentos na área de instrumentação 
industrial desempenham um papel crucial na execução e no controle eficientes 
dos processos industriais. Esses modos, muitas vezes, refletem as diversas 
funções e capacidades dos instrumentos utilizados para medir, monitorar e 
controlar variáveis essenciais nos ambientes industriais. Aqui exploraremos 
alguns dos modos de operação mais comuns. 
3.1 Modo de medição 
Este é o modo fundamental em que os instrumentos realizam a medição 
direta de uma grandeza específica, como temperatura, pressão, vazão ou nível. 
Neste modo, os sensores captam os dados do ambiente e geram saídas 
proporcionais à grandeza medida. 
A medição é uma prática essencial em diversas áreas, desempenhando 
um papel crucial na obtenção de informações precisas e confiáveis. No contexto 
dos instrumentos de medição, o modo como essa medição é realizada é de suma 
importância para garantir resultados precisos e relevantes. 
Um instrumento de medição opera por meio de um modo específico, que 
se refere à abordagem e à técnica utilizadas para quantificar uma grandeza física 
desejada. Em primeiro lugar, é crucial compreender que cada instrumento tem 
um método único de medição, adaptado às características da grandeza a ser 
mensurada. 
Os modos de medição variam amplamente, dependendo do tipo de 
instrumento. Por exemplo, em instrumentos elétricos, o modo de medição pode 
envolver a aplicação de corrente elétrica ou tensão a uma amostra para 
determinar propriedades elétricas específicas. Em instrumentos ópticos, como 
 
 
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microscópios ou espectrofotômetros, o modo de medição pode ser baseado na 
análise da luz transmitida, refletida ou absorvida pela amostra. 
Figura 5 – Medição de pressão (medição normal) 
 
Crédito: Sergey Ryzhov/Shutterstock. 
3.2 Modo de controle 
Instrumentos em modo de controle são projetados para influenciar 
ativamente um processo. Eles recebem informações de sensores, comparam-
nas com valores desejados (set points) e, em seguida, ajustam atuadores para 
manter o processo dentro de parâmetros predeterminados. 
3.3 Modo de alarme 
Este modo é dedicado à detecção precoce de condições anormais. Os 
instrumentos configurados em modo de alarme monitoram continuamente as 
variáveis e emitem alertas ou acionam dispositivos de segurança quando os 
valores ultrapassam limites predefinidos. 
 
 
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3.4 Modo de calibração 
Os instrumentos frequentemente têm um modo específico para 
calibração, no qual são ajustados para garantir a precisão das medições. Este 
modo envolve a comparação das leituras do instrumento com padrões 
conhecidos e a realização de ajustes conforme necessário. 
Figura 6 – Calibração de equipamento 
 
Crédito: Travel mania/Shutterstock. 
3.5 Modo de configuração 
No modo de configuração, os operadores têm acesso às configurações e 
aos parâmetros do instrumento. Isso permite a personalização de variáveis 
operacionais, como unidades de medida, limites de alarme e outras 
características específicas do processo. 
3.6 Modo de diagnóstico 
Instrumentos modernos frequentemente incorporam modos de 
diagnóstico que monitoram o próprio estado do instrumento. Essa funcionalidade 
auxilia na identificação de problemas potenciais, facilitando a manutenção 
preventiva. 
 
 
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3.7 Modo de comunicação 
À medida que a automação industrial avança, muitos instrumentos 
operam em modos de comunicação. Isso permite a integração em redes 
industriais, facilitando o monitoramento centralizado e a comunicação com 
outros dispositivos e sistemas. 
3. 8 Modo de economia de energia 
Em busca de eficiência energética, alguns instrumentos têm modos que 
otimizam o consumo de energia, reduzindo a atividade quando não são 
estritamente necessários. 
3.9 Modo de manutenção 
Instrumentos podem ter modos específicos para facilitar procedimentos 
de manutenção, como troca de sensores, limpeza ou calibração regular. 
Compreender e utilizar adequadamente esses modos de operação é 
crucial para maximizar a eficiência operacional, garantir a precisão das medições 
e manter um ambiente industrial seguro e confiável. A integração harmoniosa 
desses modos contribui para o desempenho otimizado dos instrumentos na 
instrumentação industrial. 
TEMA 4 – ANÁLISE FUNCIONAL DE INSTRUMENTOS 
A análise funcional de instrumentos na instrumentação industrial é uma 
abordagem metodológica que busca entender em detalhes as operações e 
contribuições individuais de cada componente de um instrumento, visando 
otimizar seu desempenho e eficácia no contexto industrial.Ao iniciar-se a análise funcional, é crucial que sejam identificadas as 
funções primárias que o instrumento desempenha. Seja a medição precisa de 
variáveis, o controle de processos, a detecção de falhas ou outras tarefas 
específicas, compreender claramente essas funções é essencial para avaliar o 
instrumento em sua totalidade. 
A decomposição do sistema em componentes menores é parte integrante 
da análise funcional. Cada sensor, atuador, circuito eletrônico e interface é 
 
 
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examinado em detalhes para entender como contribui para o funcionamento 
global do instrumento. 
A relação entre as entradas e as saídas do instrumento é explorada 
minuciosamente. Isso inclui a compreensão do modo como mudanças nas 
variáveis medidas afetam as leituras e as respostas do instrumento, sendo vital 
para assegurar a precisão e a sensibilidade desejadas. 
Além disso, a análise funcional avalia a sensibilidade do instrumento, sua 
capacidade de detectar variações sutis nas variáveis e a precisão das leituras 
em comparação com os valores reais. Essa avaliação contribui para garantir a 
confiabilidade das medições realizadas. 
Instrumentos de controle passam por uma análise específica da 
integração de feedbacks de sensores para ajustar atuadores, mantendo 
variáveis controladas dentro de parâmetros específicos. Isso é crucial para 
garantir a estabilidade e a eficiência dos processos industriais. 
A análise funcional também abrange os diferentes modos de operação 
dos instrumentos, como medição, controle, calibração e diagnóstico. 
Compreender como esses modos se inter-relacionam é essencial para a 
operação eficaz do instrumento em diferentes cenários. 
Além disso, a análise funcional destaca a capacidade do instrumento de 
responder a condições anormais, como falhas ou variações inesperadas. Essa 
capacidade é crucial para manter a segurança e a estabilidade do processo 
industrial. 
Em um contexto mais amplo, a análise funcional avalia como os 
instrumentos integram-se em sistemas complexos, operando de forma 
harmoniosa com outros dispositivos e contribuindo para os objetivos 
operacionais gerais da indústria. 
Como uma prática contínua, a análise funcional é ajustada conforme 
necessário à medida que a tecnologia avança ou as exigências operacionais 
evoluem. A busca constante por melhorias garante que os instrumentos 
permaneçam alinhados com os mais altos padrões de desempenho, 
confiabilidade e eficiência na instrumentação industrial. 
De maneira geral, é viável analisar um instrumento específico por meio de 
uma delimitação funcional de seus subsistemas. Tipicamente, um instrumento é 
composto por mais de um componente. Cada componente individual ou um 
conjunto deles exerce uma função distinta, e a representação de um instrumento 
 
 
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com base nessas funções é conhecida como descrição funcional. Neste tópico, 
serão abordadas as funções primordiais dos subsistemas de um instrumento, 
demonstrando-se como é factível realizar sua descrição funcional. Por outro 
lado, a performance de um instrumento é caracterizada e quantificada em 
relação às suas propriedades estáticas e dinâmicas. 
Com o intuito de elucidar a descrição funcional de instrumentos, considere 
o sistema fictício representado na Figura 7(a). Nesse sistema, almeja-se 
mensurar a temperatura do líquido no tanque por meio de um sensor de 
temperatura, especificamente um termopar. Este encontra-se conectado ao 
transmissor, destacado por um círculo em sua extremidade (como representado 
na figura). O transmissor assume a responsabilidade de amplificar o sinal e 
efetuar qualquer condicionamento necessário antes de sua transmissão, 
abrangendo a compensação da junta de referência e a amplificação e filtragem 
do sinal. Na configuração considerada, a transmissão ocorre via cabo. 
Antes de ser apresentado no display, o sinal precisa passar por adequado 
condicionamento para atender às especificações do elemento de representação, 
que, nesse caso, é o display. A título de exemplo, é comum transmitir o sinal 
utilizando-se um laço de corrente. Caso o display requisite um sinal em tensão 
como entrada, torna-se imperativo realizar uma conversão de “corrente para 
tensão” como parte do condicionamento de sinal. Dispositivos responsáveis por 
realizar a conversão de corrente (I) para tensão (V) são frequentemente 
denotados pelo símbolo I/V. 
Figura 7 – Descrição funcional de um sistema de medição fictício 
 
Na Figura 7(b) está delineada a descrição funcional do sistema em 
análise, cuja medição é conduzida no meio aquoso. O componente primário 
 
 
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responsável pela troca de energia com o meio é o termopar, desempenhando 
simultaneamente o papel de conversor de variáveis. Sua entrada corresponde à 
temperatura, enquanto o sinal por ele gerado manifesta-se como uma forma 
elétrica (tensão). 
TEMA 5 – TÉCNICAS DE CORREÇÃO DE ERRO 
Embora exista uma sobreposição em alguns métodos, os “Métodos para 
minimizar os efeitos de entradas espúrias” e as “Técnicas de correção de erro 
em instrumentação industrial” têm objetivos ligeiramente diferentes. Vamos 
destacar as distinções a seguir. 
5.1 Métodos para minimizar efeitos de entradas espúrias 
Esses métodos referem-se a estratégias para reduzir ou eliminar a 
influência de sinais indesejados e interferências ou perturbações externas nos 
sistemas de medição. Exemplos: isolamento elétrico, blindagem, técnicas de 
aterramento adequado, filtragem de sinais e posicionamento adequado de 
sensores para minimizar a interferência são algumas abordagens comumente 
utilizadas. 
Minimizar os efeitos de entradas espúrias é fundamental para garantir a 
precisão e a confiabilidade das medições em sistemas de instrumentação. 
Diversas técnicas são comumente empregadas para atingir esse objetivo. 
A utilização de isoladores elétricos é uma prática essencial para prevenir 
a propagação de sinais indesejados através de circuitos, garantindo que a 
interferência em um componente não afete outros. Além disso, a aplicação de 
materiais de blindagem, como malhas metálicas ou revestimentos condutores, 
protege cabos e componentes eletrônicos contra campos eletromagnéticos 
externos. 
A implementação de sistemas de aterramento eficientes é outra medida 
importante para minimizar a interferência causada por correntes parasitas, 
proporcionando um caminho de retorno adequado para as correntes 
indesejadas. A filtragem de sinais, seja por meio de filtros analógicos ou digitais, 
atenua sinais de frequência indesejada e reduz a presença de ruído nos sistemas 
de medição. 
 
 
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O posicionamento estratégico de sensores também desempenha um 
papel crucial, minimizando a captação de interferências por meio do 
distanciamento de fontes de ruído ou do uso de barreiras físicas. A compensação 
de erros na fonte, através do desenvolvimento de algoritmos ou técnicas para 
corrigir automaticamente sinais afetados por interferências, assegura leituras 
mais precisas. 
A utilização de cabos blindados é uma prática comum para proteger sinais 
elétricos contra interferências eletromagnéticas externas. A seleção de 
frequências de operação diferentes para sistemas ou componentes distintos 
também reduz a probabilidade de interferência mútua. 
A realização de calibrações regulares é uma estratégia eficaz para 
compensar qualquer alteração nas características do sistema de medição devido 
a interferências ou outros fatores externos. O uso de dispositivos de supressão 
de surto protege os circuitos contra picos de voltagem repentinos, resultantes de 
interferências elétricas. 
Em sistemas de comunicação, a aplicação de técnicas de modulação 
específicas pode ajudar a minimizar a interferência eletromagnética entre 
diferentes canais. Cada uma dessas técnicas pode ser aplicada de acordo com 
as características específicas do ambiente industrial e dos equipamentos 
envolvidos, sendo importante realizaruma análise cuidadosa para determinar a 
abordagem mais eficaz em cada caso. 
5.2 Técnicas de correção de erro em instrumentação industrial 
Estas técnicas concentram-se em corrigir erros sistemáticos ou aleatórios 
nos instrumentos de medição, garantindo que as leituras estejam o mais próximo 
possível dos valores reais. Exemplos: calibração regular, compensação de 
temperatura e pressão, utilização de sistemas redundantes, feedback e controle 
para ajuste automático, e métodos específicos para lidar com não linearidades 
nos sensores. 
A garantia da precisão e confiabilidade das medições na instrumentação 
industrial é vital, e a correção de erros desempenha um papel crucial nesse 
processo. Diversas técnicas e estratégias são empregadas para minimizar ou 
corrigir imprecisões nos sistemas de medição industrial. A seguir destacamos 
algumas das principais práticas. 
 
 
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• Calibração. Realizar calibrações regulares é uma prática usual. Isso inclui 
a comparação da saída do instrumento com um padrão conhecido, 
ajustando-se as leituras conforme necessário. 
• Compensação de temperatura. Em muitos casos, os sensores são 
sensíveis à temperatura. Utilizar sensores de temperatura adicionais para 
medir a temperatura ambiente e compensar as leituras dos sensores 
principais é uma prática comum. 
• Compensação de pressão. Assim como a temperatura, a pressão pode 
afetar as leituras de alguns sensores. A utilização de sensores de pressão 
adicionais pode compensar variações na pressão ambiente. 
• Filtragem de sinais. A aplicação de filtros, sejam digitais ou analógicos, 
ajuda a suavizar leituras ruidosas e eliminar flutuações indesejadas nos 
sinais dos sensores. 
• Redundância de sensores. Utilizar múltiplos sensores para medir a 
mesma grandeza e comparar suas saídas pode ajudar a identificar e 
corrigir falhas individuais. 
• Compensação de linearidade e histerese. Em casos nos quais os 
sensores apresentam respostas não lineares, a calibração do instrumento 
utilizando-se curvas específicas pode corrigir essas não linearidades. 
• Feedback e controle. Em sistemas dinâmicos, implementar sistemas de 
controle que ajustam automaticamente as configurações do instrumento 
com base nas leituras em tempo real ajuda a manter a precisão. 
• Correção de erros de atraso. Em sistemas com atraso na resposta, a 
aplicação de técnicas como compensação de fase pode corrigir erros de 
tempo. 
• Manutenção preventiva. Manter os instrumentos limpos, calibrados e em 
boas condições é uma prática essencial para prevenir erros ao longo do 
tempo. 
Adaptar essas técnicas às características específicas do sistema de 
medição e às condições operacionais da indústria é crucial. Além disso, a 
documentação adequada dessas técnicas e procedimentos de manutenção é 
essencial para garantir a qualidade contínua das medições. 
Embora ambos os conjuntos de técnicas visem melhorar a qualidade das 
medições, a minimização de efeitos de entradas espúrias está mais diretamente 
relacionada à redução de interferência externa, enquanto as técnicas de 
 
 
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correção de erro concentram-se em ajustar e calibrar os instrumentos para 
melhorar a precisão intrínseca do sistema de medição. 
Em resumo, enquanto os métodos para minimizar entradas espúrias 
atuam mais na prevenção e na redução de interferências externas, as técnicas 
de correção de erro lidam com aprimoramentos específicos para garantir a 
precisão dos dados medidos dentro do sistema de instrumentação industrial. 
FINALIZANDO 
Ao chegarmos ao final desta etapa, é evidente que cada tópico abordado, 
desde “Introdução aos sistemas de medição” até “Técnicas de correção de erro”, 
desempenha um papel vital na construção de um entendimento abrangente e 
aprofundado. Esperamos que você tenha adquirido insights valiosos sobre a 
complexidade dos sistemas de medição e as estratégias necessárias para 
alcançar resultados precisos. 
Ao explorar o tema “Medição em malha aberta e fechada”, descobrimos 
como diferentes abordagens impactam a confiabilidade das medições. 
Investigamos os “Modos de operação de instrumentos” para entender como eles 
se adaptam a cenários específicos. Na “Análise funcional de instrumentos”, 
mergulhamos nos princípios por trás das medições, enquanto as “Técnicas de 
correção de erro” solidificaram a importância da precisão na instrumentação. 
Que este conhecimento sirva como base para que você explore ainda 
mais as inovações em medição e instrumentação. Ao encerrar este estudo, 
destacamos a importância de continuar a busca pelo entendimento aprofundado, 
essencial para enfrentar os desafios futuros na área de sistemas de medição. 
Que você aplique esse conhecimento com confiança e eficácia em suas futuras 
empreitadas profissionais. 
 
 
 
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REFERÊNCIAS 
AGUIRRE, L. A. Fundamentos de instrumentação. São Paulo: Pearson, 2013. 
ALVES, J. L. L. Instrumentação, controle e automação de processos. 2. ed. 
Rio de Janeiro: LTC, 2017. 
BALBINOT, A.; BRUSAMARELLO, V. J. Instrumentação e fundamentos de 
medidas. 3. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2019. v. 1. 
______. Instrumentação e fundamentos de medidas. 3. ed. Rio de Janeiro: 
LTC, 2019. v. 2. 
BEGA, E. A. Instrumentação industrial. 3. ed. Rio de Janeiro: Interciência, 
2011. 
FIALHO, A. B. Instrumentação industrial: conceitos, aplicações e análises. 7. 
ed. São Paulo: Érica, 2010. 
FRANCHI, C. M. Instrumentação de processos industriais: princípios e 
aplicações. São Paulo: Érica, 2015. 
MORAES, C. C.; CASTRUCCI, P. L. Engenharia de automação industrial. 2. 
ed. Rio de Janeiro: LTC, 2010. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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AULA 2 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Prof. Juliano de Mello Pedroso 
 
 
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CONVERSA INICIAL 
O estudo da instrumentação nos conduz a um fascinante universo de 
medições e controle, em que compreender a caracterização estática e dinâmica 
de instrumentos é essencial. A caracterização estática refere-se à capacidade 
de um instrumento em fornecer leituras precisas em condições de equilíbrio, 
enquanto a caracterização dinâmica aborda a resposta do instrumento a 
variações ao longo do tempo. Ambos são fundamentais para avaliar a 
confiabilidade e a eficácia dos instrumentos em diversas aplicações. 
A análise de sinais é uma habilidade indispensável para os profissionais 
de instrumentação. Compreender as características dos sinais, como amplitude, 
frequência e forma de onda, é crucial para interpretar corretamente as 
informações fornecidas pelos instrumentos. Esse aspecto do estudo nos leva a 
explorar técnicas de processamento de sinais e métodos de análise que são 
vitais para a tomada de decisões precisas em sistemas de controle e medição. 
Ao adentrarmos nos sistemas eletrônicos para instrumentação, 
deparamo-nos com a complexidade e a versatilidade necessárias para projetar 
circuitos capazes de amplificar, filtrar e processar sinais de maneira eficiente. 
Neste contexto, a integração de componentes eletrônicos e o entendimento de 
suas características tornam-se peças-chave para o desenvolvimento de 
sistemas eletrônicos robustos e precisos. 
Os amplificadores de instrumentação representam uma ferramenta 
valiosa na instrumentação eletrônica. Projetados para oferecer ganhos 
diferenciais e rejeição de modo comum, esses amplificadores são fundamentais 
para amplificar sinais de baixa amplitude, mantendo a fidelidade da informação. 
Seu papel crucial em aplicações de medição de precisão os torna uma área de 
estudo essencial neste campo. 
Os acoplamentos elétricos desempenham um papel vital na transmissão 
de sinais entre diferentes partes de um sistema. Compreender os diferentes 
métodos de acoplamento, como acoplamento direto, capacitivo e indutivo, é 
crucial para garantir a integridade do sinal e minimizar interferências 
indesejadas. Essa abordagem se revela indispensável para assegurar a 
confiabilidade dossistemas de instrumentação em ambientes diversos. 
 
 
 
 
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TEMA 1 – CARACTERIZAÇÃO ESTÁTICA E DINÂMICA DE INSTRUMENTOS 
A caracterização estática e dinâmica de instrumentos na instrumentação 
industrial representa uma abordagem essencial para entender o comportamento 
desses dispositivos em diferentes condições e cenários operacionais. Essa 
análise aprofundada visa proporcionar uma visão abrangente das capacidades 
e limitações dos instrumentos, contribuindo para a otimização de processos 
industriais. Aqui estão alguns aspectos destacados dessas duas abordagens de 
caracterização: 
1.1 Caracterização estática 
A caracterização estática de instrumentos concentra-se nas propriedades 
e respostas quando os instrumentos estão em repouso ou sujeitos a mudanças 
lentas nas variáveis medidas. Alguns pontos-chave incluem: 
1.1.1 Sensibilidade 
Avaliação da resposta do instrumento a pequenas variações nas 
entradas, fornecendo insights sobre sua capacidade de detectar mudanças sutis. 
A sensibilidade de um instrumento desempenha um papel crucial na sua 
capacidade de responder a mudanças na grandeza física que está sendo 
medida. A caracterização estática dessa propriedade é essencial para 
compreender a resposta do instrumento em diferentes condições e garantir a 
precisão das medições realizadas. 
A sensibilidade de um instrumento pode ser definida como a relação entre 
a variação na saída do instrumento e a variação correspondente na entrada, 
mantendo-se as demais condições constantes. Em termos práticos, a 
sensibilidade reflete a capacidade do instrumento de detectar e responder a 
pequenas alterações na quantidade que está sendo medida. 
Ao realizar a caracterização estática da sensibilidade de um instrumento, 
é necessário considerar vários fatores. Em primeiro lugar, a linearidade da 
resposta é crucial. Um instrumento linear responde de maneira proporcional à 
variação na entrada, facilitando interpretações diretas dos resultados obtidos. 
Além disso, é importante avaliar a histerese, que representa a dependência da 
resposta do instrumento em relação à trajetória percorrida pela grandeza 
medida. 
 
 
4 
Outro aspecto relevante na caracterização estática da sensibilidade é a 
análise da repetibilidade e da precisão. A repetibilidade refere-se à capacidade 
do instrumento de fornecer resultados consistentes em condições idênticas, 
enquanto a precisão diz respeito à proximidade dos valores medidos em relação 
ao valor real da grandeza. 
Métodos como calibração utilizando padrões conhecidos são comumente 
empregados na caracterização estática da sensibilidade. Esses procedimentos 
ajudam a identificar e corrigir possíveis desvios e garantir que o instrumento 
forneça medições confiáveis em diversas situações. 
1.1.2 Precisão 
Análise da capacidade do instrumento de fornecer leituras consistentes e 
próximas aos valores reais em condições estáveis. 
1.1.3 Linearidade 
Verificação da relação linear entre as entradas e saídas do instrumento 
para garantir um comportamento previsível. 
1.1.4 Histerese 
Avaliação da dependência do instrumento em relação à direção das 
mudanças nas variáveis, examinando se as leituras são afetadas por alterações 
anteriores nas condições. 
1.1.5 Exatidão 
Comparação entre as leituras do instrumento e os valores reais para 
garantir a precisão global em diferentes pontos de operação. 
A exatidão é uma medida crítica da confiabilidade de um instrumento de 
medição e desempenha um papel fundamental na garantia de resultados 
precisos e fiéis à realidade. A caracterização estática da exatidão é uma análise 
aprofundada que busca compreender a capacidade do instrumento de fornecer 
leituras precisas em relação aos valores reais das grandezas medidas. 
Ao abordar a exatidão em um instrumento, é imperativo avaliar diversos 
componentes que podem influenciar a fidedignidade das medições. A precisão 
absoluta, que expressa o quão próximo um resultado está do valor verdadeiro, é 
 
 
5 
uma consideração essencial. Além disso, a análise de erros sistemáticos e 
aleatórios, bem como a correção de eventuais desvios, é crucial para garantir a 
confiabilidade das medições. 
Na caracterização estática da exatidão, é necessário considerar a 
incerteza de medição, que representa a faixa na qual o valor real da grandeza 
medida é esperado com determinada probabilidade. Isso proporciona uma visão 
holística da confiabilidade do instrumento em diferentes condições e situações 
operacionais. 
Métodos de calibração utilizando padrões rastreáveis a normas 
reconhecidas são frequentemente empregados para realizar a caracterização 
estática da exatidão. Esses procedimentos permitem identificar e corrigir 
possíveis fontes de erro, garantindo que o instrumento mantenha um 
desempenho preciso e confiável ao longo do tempo. 
1.2 Caracterização dinâmica 
A caracterização dinâmica, por outro lado, se concentra nas respostas do 
instrumento a mudanças rápidas ou perturbações nas variáveis medidas. 
Aspectos importantes desta abordagem incluem: 
1.2.1 Tempo de resposta 
Avaliação da velocidade com que o instrumento responde a variações nas 
entradas, crucial para processos que demandam ajustes rápidos. 
1.2.2 Frequência de resposta 
Exame da faixa de frequência na qual o instrumento pode seguir 
mudanças nas variáveis, essencial em processos dinâmicos. 
1.2.3 Amplitude de resposta 
Verificação da capacidade do instrumento de lidar com variações 
significativas nas entradas sem saturação ou perda de precisão. 
 
 
6 
1.2.4 Estabilidade dinâmica 
Avaliação da estabilidade do instrumento durante mudanças transitórias, 
prevenindo oscilações indesejadas. 
1.2.5 Supressão de ruído 
Identificação da capacidade do instrumento de filtrar e suprimir ruídos 
indesejados nas leituras, garantindo dados mais confiáveis. 
Ambas as caracterizações, estática e dinâmica, são fundamentais para 
entender e aprimorar o desempenho dos instrumentos na Instrumentação 
Industrial. Essa análise profunda não apenas contribui para a escolha adequada 
de instrumentos em diferentes aplicações, mas também auxilia na 
implementação de estratégias eficazes de controle e manutenção preventiva. É 
uma prática contínua que evolui com os avanços tecnológicos e as mudanças 
nas demandas operacionais, garantindo que os instrumentos estejam alinhados 
com os mais altos padrões de eficiência e confiabilidade. 
TEMA 2 – ANÁLISE DE SINAIS EM INSTRUMENTAÇÃO 
A análise de sinais desempenha um papel fundamental na instrumentação 
industrial, oferecendo uma abordagem detalhada para compreender as 
características e informações contidas nos sinais provenientes dos diversos 
sensores e instrumentos utilizados em processos industriais. Essa prática 
possibilita a extração de dados significativos, identificação de padrões e 
detecção de possíveis anomalias, contribuindo para o monitoramento eficaz e a 
tomada de decisões informadas. Abaixo, exploramos os principais aspectos da 
análise de sinais na instrumentação industrial: 
2.1 Representação do sinal 
Na instrumentação, um sinal refere-se a uma representação física de uma 
grandeza que está sendo medida ou monitorada. Essa grandeza pode ser de 
natureza diversa, como temperatura, pressão, tensão elétrica, corrente, entre 
outras. O sinal é a forma como essa informação é codificada e transmitida para 
ser processada ou exibida por um instrumento de medição. 
 
 
7 
2.1.1 Sinal analógico 
Natureza contínua: um sinal analógico é caracterizado por uma variação 
contínua ao longo do tempo ou do espaço. Isso significa que o valor do sinal 
pode assumir qualquer valor dentro de um intervalo definido, resultando em uma 
representação suave e contínua da grandeza física. Exemplos comuns incluem 
formas de onda senoidais ou gráficos contínuos. 
Representação: os sinais analógicos são representados por uma 
amplitude que varia de acordo com a grandezamedida. Em instrumentação, 
esses sinais são frequentemente capturados por sensores e transdutores que 
geram uma saída proporcional à grandeza física monitorada. 
2.1.2 Sinal digital 
Natureza discreta: ao contrário dos sinais analógicos, os sinais digitais 
são discretos, representados por valores específicos em momentos 
determinados. A informação é quantizada em valores discretos, geralmente em 
formato binário (0s e 1s), o que facilita o armazenamento, processamento e 
transmissão de dados. 
Representação: em vez de uma amplitude contínua, os sinais digitais são 
representados por uma sequência de bits, onde cada bit possui um valor 
específico. Dispositivos digitais, como computadores e microcontroladores, 
manipulam esses sinais discretos para processar informações e realizar 
operações lógicas. 
2.2 Diferenças principais 
Natureza da variação: sinais analógicos têm uma variação contínua, 
enquanto sinais digitais têm uma variação discreta. 
Precisão e estabilidade: sinais analógicos podem ser afetados por 
ruídos e perdas devido à natureza contínua, enquanto sinais digitais são menos 
susceptíveis a interferências e podem ser mais facilmente recuperados e 
corrigidos. 
Armazenamento e processamento: sinais analógicos são mais 
complexos para armazenar e processar diretamente, enquanto sinais digitais 
podem ser facilmente manipulados por dispositivos digitais, oferecendo 
vantagens em termos de precisão e eficiência. 
 
 
8 
A principal diferença entre sinais analógicos e digitais reside na natureza 
da representação da informação, sendo contínua e suave no caso dos sinais 
analógicos e discreta e quantizada no caso dos sinais digitais. 
 Na Figura 1 temos de forma visual a diferença entre sinais analógicos e 
sinais digitais. 
Figura 1 – Tipos de sinais 
 
2.3 Outras premissas sobre sinais 
2.3.1 Domínio do tempo versus domínio da frequência 
A escolha entre a análise no domínio do tempo ou no domínio da 
frequência depende da natureza do sinal. No domínio do tempo, observamos 
como o sinal varia ao longo do tempo, enquanto no domínio da frequência, 
analisamos as componentes espectrais do sinal. 
2.3.2 Filtragem de sinais 
A aplicação de técnicas de filtragem é crucial para remover ruídos 
indesejados e destacar as características importantes do sinal. Isso pode 
envolver o uso de filtros passa-baixo, passa-alta ou band-pass, dependendo dos 
requisitos específicos. 
2.3.3 Transformada de fourier 
A Transformada de Fourier é frequentemente empregada para converter 
sinais do domínio do tempo para o domínio da frequência, revelando as 
diferentes componentes espectrais presentes no sinal. 
 
 
9 
2.3.4 Análise de amplitude e fase 
A análise de amplitude e fase das componentes do sinal permite 
compreender a intensidade e o deslocamento temporal das diferentes 
frequências presentes. 
2.3.5 Espectrograma 
O espectrograma é uma ferramenta valiosa para visualizar como a 
distribuição espectral do sinal muda ao longo do tempo, fornecendo informações 
sobre tendências e variações. 
2.3.6 Análise de modulação 
Em sistemas que utilizam técnicas de modulação, a análise de sinais inclui 
a identificação de padrões de modulação, como amplitude, frequência ou fase 
modulada, dependendo do caso. 
2.3.7 Análise de harmônicos 
A presença de harmônicos em sinais elétricos é comum e pode ser 
analisada para identificar distorções indesejadas e melhorar a qualidade da 
energia. 
2.3.8 Análise espectral 
A análise espectral fornece informações sobre a distribuição de energia 
ao longo das diferentes frequências presentes no sinal, auxiliando na 
identificação de eventos específicos. 
2.3.9 Análise de formas de onda complexas 
Em situações onde os sinais são complexos, como formas de onda não 
senoidais, a análise inclui a utilização de ferramentas matemáticas avançadas, 
como a Transformada Wavelet, para revelar detalhes mais refinados. 
 
 
10 
2.3.10 Diagnóstico de falhas 
A análise de sinais é valiosa para o diagnóstico de falhas em 
equipamentos, identificando padrões anômalos que podem indicar problemas 
operacionais ou de desgaste. 
A análise de sinais na Instrumentação Industrial é uma prática dinâmica e 
contínua, adaptando-se às demandas específicas de cada aplicação. Com a 
evolução das tecnologias de sensoriamento e processamento de sinais, a 
capacidade de extrair informações úteis dos sinais torna-se cada vez mais 
essencial para o monitoramento preciso, controle eficaz e manutenção 
preventiva em ambientes industriais. 
TEMA 3 – SISTEMAS ELETRÔNICOS PARA INSTRUMENTAÇÃO 
Sistemas eletrônicos desempenham um papel central na instrumentação 
industrial, fornecendo a base tecnológica para a medição, monitoramento e 
controle de variáveis críticas em processos industriais. Esses sistemas são 
projetados para oferecer precisão, confiabilidade e flexibilidade em ambientes 
desafiadores. A seguir, abordamos os principais aspectos relacionados aos 
sistemas eletrônicos na instrumentação: 
3.1 Sensores e transdutores 
Os sistemas eletrônicos começam com sensores e transdutores, 
dispositivos que convertem grandezas físicas, como temperatura, pressão ou 
fluxo, em sinais elétricos mensuráveis. Esses sinais formam a base para as 
medições subsequentes. 
Os termos sensor e transdutor estão relacionados, mas têm significados 
ligeiramente diferentes. 
Um sensor é um dispositivo que detecta ou mede uma determinada 
grandeza física, como luz, temperatura, pressão, umidade, movimento etc. Ele 
converte a informação física em um sinal elétrico ou outro tipo de sinal que pode 
ser facilmente interpretado e processado. Exemplos comuns de sensores 
incluem sensores de temperatura, sensores de movimento, sensores de luz, 
entre outros. 
Um transdutor é um dispositivo que converte uma forma de energia em 
outra. Ele pode converter energia mecânica, elétrica, térmica, entre outras 
 
 
11 
formas de energia. Sensores são um tipo específico de transdutor que convertem 
uma grandeza física específica em um sinal elétrico ou outro tipo de sinal. Além 
dos sensores, há transdutores que convertem uma forma de energia em outra 
sem medir uma grandeza. Por exemplo, um alto-falante (exemplificado na Figura 
2 é um transdutor que converte um sinal elétrico em ondas sonoras. Enquanto 
um sensor é um tipo de transdutor, nem todo transdutor é um sensor. Os 
sensores são transdutores que estão particularmente envolvidos na medição ou 
detecção de uma grandeza física específica. 
Figura 2 – Transdutor ou alto-falante 
 
Crédito: Lazy Bear/Shutterstock. 
3.2 Condicionamento de sinal 
O condicionamento de sinal é uma etapa crucial. Os sinais provenientes 
dos sensores muitas vezes precisam ser amplificados, filtrados ou adaptados 
para garantir uma representação precisa da variável medida antes de serem 
processados eletronicamente. 
 
 
12 
3.3 Conversão a/d (analógico para digital) 
Para facilitar o processamento digital, os sinais analógicos são 
convertidos em formato digital por meio de conversores analógico-para-digital 
(A/D). Essa etapa é essencial para permitir a manipulação e análise eletrônica 
dos dados. 
3.4 Processamento de sinal 
Sistemas eletrônicos incorporam unidades de processamento dedicadas 
para realizar operações matemáticas, filtragem avançada, correção de erros e 
outras tarefas essenciais para a análise dos dados. 
3.5 Unidades de controle 
Em sistemas de controle, unidades de controle eletrônico são 
responsáveis por tomar decisões com base nas informações recebidas dos 
sensores. Elas ajustam atuadores para manter variáveis dentro dos limites 
desejados. Pode ser um controlador industrial dedicado ou até mesmo um CLP, 
exemplificado na Figura 3. 
Figura 3 – CLP (controlador lógico programável) 
 
Crédito: Xmentoys/Shutterstock. 
 
 
13 
3.6 Comunicação e interface 
A comunicação eficiente é fundamental. Sistemas eletrônicosfrequentemente incorporam interfaces de comunicação, como protocolos 
industriais, para transmitir dados entre instrumentos, sistemas de controle e 
outros dispositivos. 
3.7 Unidades de armazenamento 
Para registros históricos ou análises posteriores, os sistemas eletrônicos 
muitas vezes incluem unidades de armazenamento para salvar dados 
relevantes, permitindo uma avaliação retroativa de desempenho ou identificação 
de padrões. 
3.8 Alimentação e proteção 
Sistemas eletrônicos requerem fontes de alimentação adequadas e 
dispositivos de proteção para garantir operação contínua e segura, protegendo 
contra sobrecargas, surtos elétricos ou outras condições adversas. 
3.9 Firmware e software 
A programação de firmware e software desempenha um papel essencial 
na configuração e operação dos sistemas eletrônicos. Ela permite a 
personalização, a implementação de algoritmos de controle e a adaptação às 
exigências específicas de cada aplicação. 
3.10 Manutenção e diagnóstico 
Sistemas eletrônicos muitas vezes incorporam recursos de 
autodiagnóstico para detectar falhas, facilitando a manutenção preventiva e a 
rápida resolução de problemas. 
3.11 Evolução tecnológica 
A rápida evolução tecnológica impulsiona a constante melhoria dos 
sistemas eletrônicos na Instrumentação Industrial. Avanços em semicondutores, 
 
 
14 
comunicação sem fio e inteligência artificial contribuem para sistemas mais 
eficientes e adaptáveis. 
Os sistemas eletrônicos na instrumentação industrial formam uma 
infraestrutura complexa e interconectada, essencial para o funcionamento 
eficiente dos processos industriais modernos. Esses sistemas combinam 
hardware robusto, algoritmos inteligentes e interfaces avançadas para fornecer 
dados precisos, controle eficaz e insights valiosos para os operadores e 
engenheiros. 
TEMA 4 – AMPLIFICADORES DE INSTRUMENTAÇÃO 
Amplificadores de Instrumentação (AI) são componentes cruciais na 
instrumentação eletrônica, projetados para amplificar sinais de baixa amplitude, 
frequentemente provenientes de sensores, de maneira precisa e eficiente. 
Na Figura 4 temos uma pequena placa com um amplificador soldado de 
forma artesanal. 
Figura 4 – Amplificadores operacionais 
 
Crédito: Hsyn20/Shutterstock. 
Esses amplificadores desempenham um papel vital na obtenção de 
leituras precisas em sistemas de medição, minimizando interferências e ruídos. 
A seguir, destacamos os principais aspectos relacionados aos amplificadores de 
instrumentação: 
 
 
15 
Os amplificadores de instrumentação operam com base no princípio de 
amplificar a diferença de potencial entre duas entradas, comumente referidas 
como a entrada não inversora (+) e a entrada inversora (-). Eles são 
especialmente projetados para amplificar o sinal diferencial entre essas 
entradas, rejeitando sinais comuns, como interferências e ruídos. 
Figura 5 – Pinagem de um amplificador operacional LM741 
 
O LM741 é um amplificador operacional (op-amp) amplamente utilizado 
em eletrônica analógica. A pinagem desse circuito integrado é crucial para 
entender como conectá-lo corretamente em um projeto. A seguir está uma 
explicação da pinagem do CI LM741: 
Pinagem do LM741: 
1. Offset Null (Nulo de Offset) - Pino 1: 
• Este pino é utilizado para ajustar o offset do amplificador operacional, 
permitindo ajustes finos para minimizar a diferença de potencial de 
entrada quando o sinal de entrada é zero. 
2. Inverting Input (Entrada Inversora) - Pino 2: 
• Este é o terminal de entrada inversora, onde o sinal de entrada é 
aplicado quando se utiliza o amplificador em configuração inversora. 
 
 
16 
3. Non-Inverting Input (Entrada Não Inversora) - Pino 3: 
• Este é o terminal de entrada não inversora, onde o sinal de entrada é 
aplicado quando se utiliza o amplificador em configuração não 
inversora. 
4. V- (V- ou Negativo) - Pino 4: 
• Este pino é conectado ao lado negativo da fonte de alimentação. 
5. Offset Null (Nulo de Offset) - Pino 5: 
• Veja a descrição do Pino 1. Em alguns casos, o Pino 5 é utilizado em 
conjunto com o Pino 1 para ajuste do offset. 
6. Output (Saída) - Pino 6: 
• Este é o terminal de saída do amplificador operacional, onde o sinal 
amplificado é retirado. 
7. V+ (V+ ou Positivo) - Pino 7: 
• Este pino é conectado ao lado positivo da fonte de alimentação. 
8. NC (No Connection - Sem Conexão) - Pino 8: 
• Esse pino é normalmente não utilizado e é deixado sem conexão. 
Conexão básica do LM741: 
• O terminal não inversor (Pino 3) e o terminal de saída (Pino 6) são 
frequentemente conectados juntos quando se utiliza o amplificador 
operacional em configuração de amplificador de ganho. 
O LM741 é alimentado simetricamente, o que significa que as fontes de 
alimentação positiva (V+) e negativa (V-) devem ser fornecidas para o correto 
funcionamento do amplificador operacional. 
A polaridade das entradas (não inversora e inversora) é crítica para o 
funcionamento adequado do amplificador em diferentes configurações. 
Certifique-se de seguir as especificações do fabricante e as necessidades 
específicas do seu circuito ao conectar o LM741. Essa pinagem e orientações 
são fundamentais para garantir o desempenho adequado do amplificador 
operacional em seus projetos 
O ganho diferencial é a medida de amplificação aplicada à diferença de 
potencial entre as entradas do amplificador de instrumentação. Esses 
 
 
17 
amplificadores são configuráveis, permitindo ajustes precisos do ganho 
conforme as necessidades específicas da aplicação. 
 Uma característica distintiva dos amplificadores de instrumentação é sua 
alta capacidade de rejeição de modo comum. Isso significa que eles atenuam 
sinais que estão presentes em ambas as entradas, focando exclusivamente na 
amplificação da diferença entre elas. 
Amplificadores de instrumentação são amplamente utilizados em 
sistemas de medição que envolvem sensores, como termopares, pontes de 
Wheatstone, células de carga e termorresistências. Sua capacidade de 
amplificar sinais de baixa amplitude, enquanto rejeitam ruídos, é fundamental 
para a obtenção de leituras precisas. 
Muitos amplificadores de instrumentação possuem configurações de 
ganho programável, permitindo que os usuários ajustem facilmente a 
amplificação de acordo com as características específicas dos sensores ou das 
condições do ambiente. 
Amplificadores de instrumentação geralmente possuem alta impedância 
de entrada, evitando a carga excessiva nos circuitos de medição e garantindo a 
fidelidade do sinal original. 
A resposta em frequência desses amplificadores é projetada para atender 
às exigências das aplicações de medição, garantindo que a amplificação seja 
eficaz em uma ampla faixa de frequências. 
Além das aplicações de medição, os amplificadores de instrumentação 
são empregados em sistemas de controle, onde sua capacidade de amplificar 
sinais diferenciais é valiosa para ajustes precisos e controle dinâmico. 
O design cuidadoso desses amplificadores leva em consideração a 
minimização de ruídos, garantindo que o sinal amplificado mantenha uma 
relação sinal-ruído elevada. 
Muitos amplificadores de instrumentação incluem recursos de proteção 
contra sobrecarga para garantir a integridade do componente em condições 
adversas. 
Os amplificadores de instrumentação são componentes essenciais na 
Instrumentação Eletrônica, proporcionando amplificação precisa de sinais 
diferenciais em uma variedade de aplicações industriais. Sua capacidade de 
rejeitar ruídos e interferências, aliada à flexibilidade de ajuste de ganho, torna-
os indispensáveis para sistemas de medição e controle de alta precisão. O 
 
 
18 
amplificador operacional de Instrumentação, comumente conhecido como INA 
(do inglês Instrumentation Amplifier), é um dispositivo eletrônico projetado para 
amplificar um sinal de baixo nível, geralmente proveniente de sensores ou 
transdutores, de uma maneira altamenteprecisa e com uma rejeição eficiente de 
ruídos comuns. Esse tipo de amplificador é fundamental em aplicações onde a 
precisão na amplificação de sinais de pequena amplitude é crítica, como em 
instrumentação científica, médica e de medição. 
A topologia do INA geralmente consiste em três amplificadores 
operacionais interconectados de forma específica, proporcionando uma alta 
impedância de entrada, rejeição de modo comum (CMR – Common Mode 
Rejection) e flexibilidade nas características de ganho. 
Principais características do INA: 
1. Alta impedância de entrada: 
• O INA é projetado para ter uma impedância de entrada muito alta, o 
que significa que ele consome uma quantidade mínima de corrente do 
sinal de entrada, evitando assim qualquer carga significativa no circuito 
que está sendo medido. 
2. Rejeição de modo comum (CMR): 
• Uma das características mais notáveis do INA é sua capacidade de 
rejeitar efetivamente sinais que são comuns tanto às entradas 
inversoras quanto não inversora. Isso é fundamental para reduzir a 
influência de ruídos ou interferências que podem ser adicionados ao 
sinal original. 
3. Alta precisão e estabilidade: 
• O INA é projetado para proporcionar uma amplificação precisa e 
estável, sendo capaz de manter as características de ganho e rejeição 
de modo comum ao longo do tempo e em diferentes condições 
ambientais. 
4. Configurabilidade de ganho: 
• Os INAs frequentemente possuem circuitos que permitem a fácil 
configuração do ganho do amplificador, permitindo adaptar-se às 
necessidades específicas de diferentes aplicações. 
5. Baixo consumo de energia: 
 
 
19 
• Muitos INAs são projetados para ter um consumo de energia 
relativamente baixo, tornando-os adequados para aplicações onde a 
eficiência energética é uma consideração importante. 
Aplicações típicas do INA: 
1. Medição de sensores de pequena amplitude: 
• O INA é amplamente utilizado em aplicações onde é necessário medir 
sinais provenientes de sensores de baixa potência, como termopares, 
células de carga e sensores de pressão. 
2. Eletrocardiograma (ECG) e eletroencefalograma (EEG): 
• Em instrumentação médica, o INA é empregado para amplificar sinais 
bioelétricos de baixa amplitude para análise precisa, como em ECGs 
e EEGs. 
3. Sistemas de controle e automação: 
• Em ambientes industriais, os INAs são utilizados para medir e 
amplificar sinais de sensores que monitoram variáveis críticas em 
sistemas de controle e automação. 
4. Instrumentação científica e de laboratório: 
• O INA é aplicado em instrumentos de laboratório e científicos para 
amplificar sinais de sensores e transdutores com alta precisão. 
TEMA 5 – ACOPLAMENTOS ELÉTRICOS 
Acoplamentos elétricos são elementos fundamentais em sistemas 
eletrônicos e de instrumentação, desempenhando um papel crucial na 
transmissão eficiente de sinais elétricos entre diferentes componentes. Esses 
acoplamentos são projetados para garantir a integridade do sinal, minimizando 
interferências eletromagnéticas e proporcionando uma conexão confiável entre 
circuitos. Abaixo, destacamos os principais aspectos relacionados aos 
acoplamentos elétricos: 
O princípio básico dos acoplamentos elétricos é estabelecer uma conexão 
elétrica entre dois circuitos, permitindo a transferência de sinais sem a 
necessidade de uma conexão física direta. Isso é alcançado por meio de técnicas 
 
 
20 
como indução magnética, acoplamento capacitivo ou óptico, dependendo do tipo 
de acoplamento utilizado. 
No acoplamento indutivo, a transferência de sinal ocorre por meio da 
variação do fluxo magnético entre duas bobinas próximas. Esse método é eficaz 
para transmitir sinais em ambientes onde a conexão física direta é impraticável 
ou indesejada. 
Em acoplamentos capacitivos, a transferência de sinal é realizada por 
meio de campos elétricos entre placas capacitivas. Esse método é 
particularmente útil em aplicações que requerem isolamento elétrico entre os 
circuitos, prevenindo a passagem de corrente direta. 
Acoplamentos ópticos utilizam sinais de luz para transmitir informações 
entre circuitos. Isso é alcançado por meio de dispositivos como LEDs e 
fotodetectores, garantindo isolamento elétrico e imunidade a interferências 
eletromagnéticas. 
Muitos acoplamentos elétricos são projetados com isolamento galvânico, 
o que significa que não há conexão elétrica direta entre os circuitos acoplados. 
Isso proporciona vantagens, como prevenção de loops de terra e proteção contra 
danos elétricos. O 4N35 é um optoacoplador, também conhecido como 
acoplador óptico ou isolador óptico. Este componente eletrônico é utilizado para 
isolar eletricamente dois circuitos, permitindo a transmissão de dados ou sinais 
através de luz, em vez de conexões elétricas diretas. O 4N35 é uma versão 
específica de optoacoplador que utiliza um fototransistor como o dispositivo 
receptor de luz. 
Principais características do 4N35: 
1. Estrutura interna: 
• O 4N35 possui uma estrutura interna que consiste em um emissor de 
luz (LED) e um fototransistor encapsulados em um mesmo invólucro. 
A luz emitida pelo LED é direcionada para o fototransistor. 
2. Funcionamento: 
• Quando uma corrente elétrica é aplicada ao LED interno do 4N35, ele 
emite luz infravermelha. Essa luz é então detectada pelo 
fototransistor, causando uma variação em sua condutância elétrica 
proporcional à intensidade da luz. 
 
 
 
21 
 
 
3. Isolamento Elétrico: 
• O principal propósito do 4N35 é fornecer isolamento elétrico entre a 
entrada e a saída. Isso é particularmente útil em aplicações onde é 
necessário evitar o acoplamento direto de sinais entre diferentes 
partes de um sistema, prevenindo potenciais problemas de 
interferência ou oscilações. 
4. Aplicações: 
• O 4N35 é comumente utilizado em circuitos de controle, interfaces de 
comunicação, acionamento de relés, detecção de sinais e em outras 
situações em que é necessário isolar eletricamente dois circuitos. 
Pinagem do 4N35: 
A pinagem específica do 4N35 pode variar dependendo do 
encapsulamento utilizado, mas geralmente inclui os seguintes pinos: 
1. Ânodo do led (A): 
• Conectado à parte positiva da fonte de alimentação para o LED. 
2. Cátodo do led (K): 
• Conectado à parte negativa da fonte de alimentação para o LED. 
3. Coletor do fototransistor (C): 
• Saída do fototransistor, onde o sinal é obtido. 
4. Emitter do fototransistor (E): 
• Conectado à parte negativa da fonte de alimentação para o 
fototransistor. 
Como utilizar o 4N35: 
Para utilizar o 4N35 em um circuito, é necessário conectar o ânodo e 
cátodo do led às fontes de alimentação apropriadas e conectar o coletor do 
fototransistor à parte do circuito que receberá o sinal isolado. O emitter do 
fototransistor é conectado à referência de terra do circuito. 
 
 
22 
Ao aplicar uma corrente ao led, a luz infravermelha emitida será detectada 
pelo fototransistor, permitindo a transferência do sinal entre os circuitos de 
entrada e saída sem uma conexão elétrica direta. 
O 4N35 é uma ferramenta versátil para lidar com isolamento elétrico em 
diversas aplicações, proporcionando uma solução eficaz para a transmissão de 
sinais em ambientes onde o isolamento é crítico. Na Figura 6 temos um exemplo 
da pinagem e do funcionamento desse CI. 
Figura 6 – Opto acoplador 
 
Acoplamentos elétricos são amplamente empregados em sistemas de 
instrumentação para transmitir sinais de sensores, transdutores e outros 
dispositivos de medição. Sua capacidade de garantir a transmissão de sinais 
precisos e livres de interferências é vital para a obtenção de dados confiáveis. 
Em aplicações de alta frequência, como comunicações sem fio ou 
transmissão de dados por radiofrequência, acoplamentos específicos para esse 
propósito são utilizados para garantir a eficiência na transmissão e recepção de 
sinais. 
Acoplamentos magnéticos, além de serem utilizados em acoplamentosindutivos, são comuns em sistemas de energia sem contato, como carregadores 
de dispositivos eletrônicos sem fio. 
A escolha do tipo de acoplamento elétrico depende das características 
específicas da aplicação, como a distância entre os circuitos, a frequência dos 
sinais a serem transmitidos e a necessidade de isolamento elétrico. 
 
 
23 
A evolução tecnológica continua a impulsionar o desenvolvimento de 
acoplamentos elétricos mais eficientes, compactos e capazes de lidar com 
demandas crescentes em termos de velocidade de transmissão e imunidade a 
interferências. 
Em resumo, acoplamentos elétricos são elementos essenciais para a 
transmissão eficaz de sinais em sistemas eletrônicos e de instrumentação. Sua 
variedade de técnicas e aplicações permite a adaptação a diferentes requisitos, 
desempenhando um papel fundamental na obtenção de dados precisos e na 
preservação da integridade do sinal em ambientes desafiadores. 
FINALIZANDO 
Nesta abordagem, exploramos os fundamentos da instrumentação, 
mergulhando na caracterização estática e dinâmica de instrumentos, na análise 
de sinais, nos sistemas eletrônicos dedicados à instrumentação, nos 
amplificadores de instrumentação e nos acoplamentos elétricos. Cada um 
desses tópicos desempenha um papel vital no campo da medição e controle, 
capacitando-nos a extrair informações valiosas do mundo ao nosso redor. 
Ao compreender a estática e dinâmica dos instrumentos, a análise de 
sinais e os sistemas eletrônicos que os impulsionam, ganhamos a capacidade 
de projetar e operar sistemas de instrumentação robustos e precisos. Os 
amplificadores de instrumentação, por sua vez, oferecem as ferramentas 
necessárias para amplificar sinais delicados com confiança, enquanto os 
acoplamentos elétricos garantem uma transmissão eficiente e confiável desses 
sinais entre diferentes partes de um sistema. 
Continuaremos a nossa jornada em conteúdos posteriores, explorando 
aplicações práticas, desafios comuns e soluções inovadoras no emocionante 
mundo da instrumentação eletrônica. Este é apenas o começo de uma jornada 
repleta de descobertas e aprendizado constante. 
 
 
 
 
 
 
24 
 
 
 
 
25 
REFERÊNCIAS 
AGUIRRE, L. A. Fundamentos de instrumentação. São Paulo: Pearson, 2013. 
ALVES, J. L. L. Instrumentação, controle e automação de processos. 2. ed. 
Rio de Janeiro: LTC, 2017. 
BEGA, E. A. Instrumentação industrial. 3. ed. Rio de Janeiro: Interciência, 
2011. 
BALBINOT, A.; BRUSAMARELLO, V. J. Instrumentação e fundamentos de 
medidas. 3. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2019. v. 1. 
_____. Instrumentação e fundamentos de medidas. 3. ed. Rio de Janeiro: 
LTC, 2019. v. 2. 
FILHO, A. B. Instrumentação industrial: conceitos, aplicações e análises. 7. 
ed. São Paulo: Érica, 2010. 
FRANCHI, C. M. Instrumentação de processos industriais – Princípios e 
aplicações. São Paulo: Érica, 2015. 
MORAES, C. C; CASTRUCCI, P. L. Engenharia de automação industrial. 2. 
ed. Rio de Janeiro: LTC, 2010. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
INSTRUMENTAÇÃO 
INDUSTRIAL 
AULA 3 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Prof. Juliano de Mello Pedroso 
 
 
 
 
 
 
2 
CONVERSA INICIAL 
Damos início a esta etapa explorando um fascinante conjunto de 
dispositivos que desempenham papéis cruciais na instrumentação industrial. Ao 
longo desta jornada, mergulharemos nos princípios e aplicações dos 
potenciômetros, extensômetros, LVDTs, encoders e acelerômetros, 
desvendando as complexidades e a importância desses componentes na 
medição precisa e no controle de variáveis em ambientes industriais diversos. 
Iniciaremos nossa exploração com os potenciômetros, dispositivos 
simples e versáteis que desempenham um papel vital em sistemas de controle 
e ajuste. Seu papel fundamental na regulação de ganho, controle de volume e 
ajuste de parâmetros em circuitos elétricos estabelece uma base para 
compreender a sua aplicação em uma ampla gama de aplicações industriais. 
Seguiremos para os extensômetros, sensores de deformação que nos 
permitem medir com precisão a extensão em materiais sujeitos a tensão. 
Veremos como esses dispositivos sensíveis têm aplicação em testes de 
materiais, contribuindo para análises estruturais e a compreensão do 
comportamento de materiais em condições diversas. 
A próxima parada em nossa jornada é o LVDT, um transdutor magnético 
que oferece medições precisas de deslocamentos lineares. Exploraremos como 
sua estrutura diferencial e princípios de indução magnética o tornam uma 
escolha valiosa em sistemas de automação, controle de processos e medição 
de posicionamento. 
Avançaremos para os encoders, dispositivos que traduzem movimentos 
em sinais elétricos, proporcionando feedback essencial sobre a posição angular 
ou linear de componentes mecânicos. Descobriremos como os encoders 
desempenham um papel crítico em sistemas de controle e automação, desde 
motores industriais até robôs programáveis. 
Finalmente, exploraremos os acelerômetros, sensores essenciais para 
medir a aceleração de objetos. Veremos como esses dispositivos são aplicados 
em setores diversos, desde aeroespacial até monitoramento estrutural, 
contribuindo para a detecção de movimentos, vibrações e inclinações. 
Preparem-se para uma etapa repleta de insights e descobertas, em que 
desvendaremos a importância prática desses dispositivos na instrumentação 
industrial. 
 
 
3 
TEMA 1 – POTENCIÔMETROS 
Potenciômetros, também conhecidos como resistores variáveis ou 
simplesmente pots, são dispositivos eletrônicos versáteis e amplamente 
utilizados na instrumentação eletrônica e em circuitos elétricos em geral. Esses 
componentes desempenham o papel crucial de fornecer uma resistência 
ajustável, permitindo controle manual sobre a corrente elétrica em um circuito. 
Aqui estão alguns aspectos importantes sobre potenciômetros: 
O potenciômetro é essencialmente um resistor variável com três 
terminais: dois extremos e um ponto móvel. O componente permite ajustar a 
resistência entre o ponto móvel e um dos extremos, alterando assim a divisão da 
tensão ao longo do resistor. 
Existem diversos tipos de potenciômetros, mas os mais comuns são o 
potenciômetro de fio, onde o ajuste é feito manualmente, e o potenciômetro de 
filme espesso, mais compacto e frequentemente usado em aplicações 
eletrônicas. 
Uma das aplicações mais conhecidas de potenciômetros é no controle de 
volume em dispositivos de áudio, conforme exemplo na Figura 1. Eles permitem 
ajustar a intensidade do som variando a resistência e, consequentemente, a 
amplitude do sinal. 
Em alguns circuitos de iluminação, potenciômetros são utilizados para 
ajustar a intensidade da luz, proporcionando controle variável sobre a 
luminosidade. 
Figura 1 – Potenciômetro de áudio (volume) 
 
Crédito: Seveniwe/Shutterstock. 
 
 
4 
Potenciômetros são frequentemente empregados em circuitos de controle 
de motores para ajustar a velocidade de rotação. Esse uso é comum em 
ventiladores, ferramentas elétricas e outros dispositivos motorizados. 
Potenciômetros são essenciais em circuitos de divisão de tensão, onde o 
ponto móvel é conectado ao terminal central e fornece uma tensão variável 
proporcional à posição do ajuste. Na Figura 2 temos uma foto real desse 
componente eletrônico. 
Figura 2 – Potenciômetro 
 
Crédito: Moviephoto/Shutterstock. 
Em circuitos eletrônicos, potenciômetros são frequentemente utilizados 
como resistores variáveis em ajustes finos de circuitos analógicos ou como 
componentes ajustáveis em circuitos de controle. 
Em sistemas de medição e controle industrial, potenciômetros são 
empregados para calibração de instrumentos, ajuste fino de circuitos e outras 
aplicações em que a variação controlada da resistência é necessária. 
Com o avanço da tecnologia, surgiram os potenciômetros digitais, que 
substituem o ajuste manual por sinais digitais. Esses componentes são 
frequentemente controlados pormicrocontroladores e oferecem maior precisão. 
Os potenciômetros podem ser lineares (cuja variação da resistência é 
uniforme) ou logarítmicos, mais comuns em aplicações de áudio, em que a 
 
 
5 
variação da resistência é percebida de forma mais equilibrada pelo ouvido 
humano. 
Potenciômetros físicos podem estar sujeitos ao desgaste mecânico com 
o tempo, levando à necessidade de substituição ou manutenção. Nos casos em 
que a precisão é crítica, potenciômetros digitais podem ser preferíveis. 
Os potenciômetros desempenham um papel central em uma variedade de 
aplicações eletrônicas, proporcionando controle variável sobre a resistência e, 
consequentemente, sobre o comportamento de circuitos elétricos. Sua 
versatilidade e fácil integração tornam esses componentes essenciais em 
projetos eletrônicos e sistemas de controle. 
TEMA 2 – EXTENSÔMETROS 
Extensômetros são dispositivos de medição projetados para detectar 
deformações em materiais, proporcionando informações cruciais sobre a tensão 
ou compressão a que esses materiais estão sujeitos. Amplamente utilizados em 
testes de materiais, pesquisas estruturais e aplicações industriais, os 
extensômetros desempenham um papel fundamental na compreensão do 
comportamento mecânico de diversos materiais. A seguir, destacamos alguns 
aspectos importantes sobre extensômetros: 
O extensômetro baseia-se no princípio da mudança de resistência elétrica 
em resposta à deformação do material. Ele é composto por uma grade metálica 
ou um fio extensível conectado ao material que está sendo testado. À medida 
que o material se deforma, a grade ou o fio extensível se esticam, alterando sua 
resistência elétrica. Na Figura 3 temos uma foto desse sensor. 
 
 
 
6 
Figura 3 – Strain gauge (extensômetro) 
 
Crédito: Jefferson Schnaider. 
Existem diferentes tipos de extensômetros, incluindo extensômetros de 
fio, de fita e de película. Cada tipo é projetado para atender a requisitos 
específicos de aplicação, levando em consideração fatores como material do 
objeto de teste, faixa de deformação esperada e precisão necessária. 
A instalação adequada do extensômetro é crucial para obter resultados 
precisos. Eles são fixados na superfície do material com adesivos ou soldados, 
dependendo da aplicação. A fixação precisa minimizar interferências externas e 
garante que o extensômetro responda apenas à deformação do material. 
A leitura da deformação ocorre por meio da medição da variação de 
resistência no extensômetro. Essa variação é proporcional à deformação sofrida 
pelo material. Os dados coletados são frequentemente convertidos em tensão 
ou compressão, proporcionando informações cruciais para análise estrutural e 
de materiais. 
Extensômetros são amplamente utilizados em testes de tração, 
compressão, flexão e torção para avaliar as propriedades mecânicas de 
materiais como metais, plásticos, cerâmicas e compósitos. 
 
 
7 
Em aplicações industriais, extensômetros são empregados para monitorar 
a integridade estrutural de equipamentos e estruturas, possibilitando a detecção 
precoce de deformações e a prevenção de falhas catastróficas. Na Figura 4 
temos um extensômetro instalado. 
Figura 4 – Extensômetro na prática 
 
Crédito: Igor Paszkiewicz/Shutterstock. 
Em ambientes sujeitos a variações térmicas, os extensômetros 
autocompensadores são utilizados para compensar automaticamente as 
variações de temperatura, garantindo medições precisas independentemente 
das condições ambientais. 
Extensômetros também são incorporados em sensores de força e torque, 
proporcionando medições diretas e precisas nessas aplicações. 
Avanços recentes incluem extensômetros de fibra óptica, que utilizam a 
mudança na propriedade óptica da fibra para medir deformações. Essa 
tecnologia oferece maior resistência a ambientes agressivos 
eletromagneticamente e fisicamente. 
Extensômetros desempenham um papel essencial em pesquisas e 
desenvolvimentos de materiais, contribuindo para a compreensão de como 
diferentes materiais respondem a cargas e deformações, orientando o design de 
produtos mais seguros e eficientes. 
 
 
8 
Extensômetros são ferramentas indispensáveis em testes mecânicos e 
análises de materiais, proporcionando dados cruciais sobre a resposta de 
materiais à deformação. Sua aplicação abrange desde a pesquisa em 
laboratórios até o monitoramento estrutural em ambientes industriais, 
desempenhando um papel crucial na garantia da integridade e eficiência de 
materiais e estruturas. 
TEMA 3 – LVDT 
Transdutores diferenciais de indução linear, ou LVDT (do inglês Linear 
Variable Differential Transformer), são dispositivos de medição precisos e 
confiáveis amplamente utilizados para converter movimentos lineares em sinais 
elétricos. Esses transdutores são conhecidos por sua alta precisão, estabilidade 
e capacidade de operar em ambientes adversos. A seguir, destacamos alguns 
aspectos importantes sobre os LVDTs: 
O LVDT opera com base no princípio de transformação eletromagnética. 
Consiste em um núcleo ferromagnético móvel posicionado entre duas bobinas 
fixas, conhecidas como primário e secundário. Quando o núcleo se desloca 
linearmente, ele altera o acoplamento mútuo entre as bobinas, resultando em 
uma mudança proporcional na tensão induzida nas bobinas secundárias. 
Figura 5 – Esquema de funcionamento do LVDT 
 
Crédito: Jefferson Schnaider. 
 
 
9 
Os componentes principais de um LVDT incluem o núcleo móvel, um 
cilindro envolvente para proteção, um conjunto de bobinas primárias e 
secundárias e um núcleo externo que cobre as bobinas secundárias. A 
configuração simétrica das bobinas proporciona uma resposta linear às 
mudanças no deslocamento do núcleo. 
LVDTs são conhecidos por sua excepcional precisão e estabilidade em 
medições lineares. Eles oferecem uma faixa de medição que pode variar de 
milímetros a vários centímetros, dependendo do design específico do transdutor. 
LVDTs são frequentemente utilizados em aplicações onde a precisão na 
medição linear é crítica. Isso inclui a medição de deslocamentos, deformações e 
posicionamento em diversos setores, como indústria automotiva, aeroespacial, 
laboratórios de pesquisa e sistemas de controle de processos. 
Uma característica notável dos LVDTs é sua robustez e imunidade a 
ambientes hostis. Esses transdutores são capazes de operar em condições 
adversas, como alta temperatura, vibrações e ambientes sujeitos a campos 
magnéticos intensos. 
Devido à sua alta precisão, LVDTs são frequentemente integrados a 
sistemas de controle para monitorar e ajustar posicionamento em tempo real. 
Eles também são utilizados em sistemas de retroalimentação para garantir 
precisão em movimentos controlados. Na Figura 6 temos um exemplo prático 
desse sensor. 
Figura 6 – LVDT na prática
 
Crédito: Wasteresley Lima. 
Existem diferentes configurações de LVDT, incluindo LVDTs de núcleo 
livre, que, como o nome já diz, pode se mover livremente, e LVDTs de núcleo 
 
 
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preso, onde o núcleo é fixado. A escolha entre essas configurações depende da 
aplicação específica e dos requisitos de medição. 
LVDTs são transdutores de deslocamento não-contatantes, o que 
significa que o núcleo móvel não toca fisicamente as bobinas. Isso resulta em 
uma operação sem desgaste e uma vida útil prolongada. 
Com os avanços tecnológicos, surgiram variantes digitais de LVDTs que 
oferecem saídas digitais para facilitar a integração com sistemas de controle 
modernos. 
Em ensaios não destrutivos, os LVDTs são utilizados para medições 
precisas de deformações e deslocamentos em materiais, contribuindo para 
avaliações confiáveis da integridade estrutural. Os LVDTs são instrumentos 
valiosos em aplicações que exigem medições lineares altamente precisas e 
confiáveis. Sua versatilidade, resistência e capacidade de proporcionar dados 
precisos em ambientes desafiadores fazem deles uma escolha comum em