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Instrumentação 
 
9a edição 
 
 
Marco Antônio Ribeiro 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Instrumentação 
 
 
9a edição 
 
 
 
 
 
Marco Antônio Ribeiro 
 
 
 
 
 
Dedicado a Marcelina e Arthur, meus pais, sem os quais este trabalho não 
teria sido possível, em todos os sentidos. 
 
 
 
 
 
 
Quem pensa claramente e domina a fundo aquilo de que fala, exprime-se 
claramente e de modo compreensível. Quem se exprime de modo obscuro e 
pretensioso mostra logo que não entende muito bem o assunto em questão ou então, 
que tem razão para evitar falar claramente (Rosa Luxemburg) 
 
 
 
 
 
 
© 1978, 1982, 1986, 1989, 1992, 1995, 1997, 1999, 2002, Tek Treinamento & Consultoria Ltda 
Salvador, Outono 2002 
 
 
 
Prefácio 
 
 
 
Qualquer planta nova, bem projetada para produzir determinado produto, sempre requer 
sistemas de instrumentação para fazer a medição, controle, monitoração e alarme das 
variáveis. A escolha correta dos sistemas pode ser a diferença entre sucesso e fracasso para 
uma unidade, planta ou toda a companhia. Também, como há uma rápida evolução das 
tecnologias e conseqüente obsolescência, periodicamente toda planta requer ampliações e 
modificações radicais que incluem a atualização dos seus instrumentos e seus sistemas de 
controle. 
Assim, técnicos e engenheiros que trabalham com o projeto, especificação, operação e 
manutenção de plantas de processo devem estar atualizados com a instrumentação e as 
recentes tecnologias envolvidas. O presente trabalho foi escrito como suporte de um curso 
ministrado a engenheiros e técnicos ligados, de algum modo, a estas atividades. Este trabalho 
de Instrumentação e um outro de Controle de processo constituem um conjunto completo para 
estudo e consulta. 
Neste trabalho, dá-se ênfase aos equipamentos e instrumentos e são apresentados três 
grandes temas: Fundamentos, Funções dos Instrumentos e Medição das Variáveis. 
Na primeira parte, de Fundamentos de Instrumentação, são apresentados os 
conceitos relacionados com Instrumentação, Terminologia, Símbolos e Identificação 
dos instrumentos analógicos e digitais; vistos os instrumentos sob a óptica de 
sistemas; mostradas a evolução e as ondas da instrumentação. São apresentados os 
parâmetros para a Especificação correta do instrumento individual, considerando o 
processo, ambiente, risco e corrosão. 
Na parte de Funções de instrumentos, são estudados individualmente os 
instrumentos, tais como sensor, transmissor, condicionador de sinal, indicador, 
registrador, totalizador, controlador e válvula de controle. 
Finalmente na terceira parte, são mostradas as tecnologias empregadas para 
medir as principais Variáveis de Processo, como pressão, temperatura, vazão nível, 
pH, condutividade e cromatografia, que são as variáveis mais encontradas nas 
indústrias químicas, petroquímicas e de petróleo. 
Sugestões e críticas destrutivas são benvidas, no endereço: Rua Carmen 
Miranda 52, A 903, CEP 41820-230, Fone (071) 452-3195 e 
Fax (071) 452-3058 e no e-mail: marcotek@uol.com.br . 
 
 
Marco Antônio Ribeiro 
Salvador, verão 1999 
 
 
 
 
Autor 
 
 
 
 
 
 
Marco Antônio Ribeiro se formou no ITA, em 1969, em Engenharia de 
Eletrônica 
Durante quase 14 anos foi Gerente Regional da Foxboro, em Salvador, BA, 
período da implantação do polo petroquímico de Camaçari 
. 
Fez vários cursos no exterior e possui dezenas de artigos publicados nas 
áreas de Instrumentação, Controle de Processo, Automação, Segurança, Vazão e . 
Desde 1987, é diretor da Tek Treinamento & Consultoria Ltda. 
á, firma que presta serviços nas áreas de Instrumentação e Controle de Processo. 
 
 
 
 
 
 i 
Conteúdo 
 
 
Fundamentos 
 
1. Instrumentação 
Objetivos de Ensino 2 
1. Instrumentação 2 
1.1. Conceito e aplicações 2 
1.2. Disciplinas relacionadas 2 
2. Vantagens e Aplicações 3 
2.1. Qualidade do Produto 3 
2.2. Quantidade do Produto 3 
2.3. Economia do Processo 4 
2.4. Ecologia 4 
2.5. Segurança da Planta 4 
2.6. Proteção do Processo 4 
2. Símbolos e Identificação 
1. Introdução 1 
2. Aplicações 1 
3. Roteiro da identificação 1 
3.1. Geral 1 
3.2. Número de tag típico 1 
3.3. Identificação funcional 1 
3.4. Identificação da malha 2 
4. Simbologia de Instrumentos 3 
4.1. Parâmetros do Símbolo 3 
4.2. Alimentação 3 
4.3. Linhas entre os Instrumentos 6 
4.4. Balão do Instrumento 6 
5. Malha de controle 13 
6. Sistemas completos 13 
7. Referências bibliográficas 16 
3. Sistemas de Instrumentação 
1. Classes de Instrumentos 1 
2. Manual e Automático 1 
3. Alimentação dos Instrumentos 1 
4. Pneumático ou Eletrônico 2 
4.1. Instrumento pneumático 3 
4.2. Instrumento eletrônico 3 
5. Analógico ou Digital 4 
5.1. Sinal 4 
5.2. Display 5 
5.3. Tecnologia 5 
5.4. Função Matemática 5 
5.5. Analógica Versus Digital 6 
6. Burro ou inteligente 7 
7. Campo ou sala de controle 8 
7.1. Instrumento de campo 8 
7.2. Instrumentos na sala 9 
8. Modular ou integral 11 
8.1. Painel de leitura 11 
8.2. Instrumentos cegos 12 
9. Dedicado ou compartilhado 13 
10. Centralizado ou distribuído 13 
11. Real ou Virtual 14 
11.1. Instrumento real 14 
11.2. Instrumento virtual 15 
11.3. Controlador virtual comercial 15 
 
4. Terminologia 
5.1. Introdução 
5.2. Definições e Conceitos 
 
 
 
 
 
 
Funções dos Instrumentos 
 
 
0. Funções dos Instrumentos 
1. Instrumentos de Medição 
1.1. Introdução 1 
1.2. Tipos de Medição 1 
2. Aplicações da Medição 3 
2.1. Controle 3 
2.2. Monitoração 4 
2.3. Alarme 4 
3. Sistema de Medição 4 
1. Elemento Sensor 
1. Conceito 1 
2. Terminologia 1 
3. Modificadores 2 
3. Princípios de transdução 3 
4. Sensores Mecânicos 3 
5. Sensores Eletrônicos 3 
5.1. Sensor capacitivo 4 
5.2. Sensor indutivo 4 
5.3. Sensor relutivo 5 
5.4. Sensor eletromagnético 5 
5.5. Sensor piezoelétrico 5 
5.6. Sensor resistivo 5 
5.7. Sensor potenciométrico 6 
5.8. Sensor strain-gage 6 
5.9. Sensor fotocondutivo 6 
5.10. Sensor fotovoltáico 6 
5.11. Sensor termoelétrico 6 
5.12. Sensor iônico 7 
6. Escolha do sensor 7 
7. Características Desejáveis 7 
2. Transmissor 
1. Conceitos básicos 1 
1.1. Introdução 1 
1.2. Justificativas do Transmissor 1 
1.3. Terminologia 2 
1.4. Transmissão do sinal 4 
1.5. Sinais padrão de transmissão 4 
2. Natureza do transmissor 
 5 
2.1. Transmissor pneumático 5 
2.2. Transmissor eletrônico 7 
3. Transmissor e manutenção 11 
3.1. Transmissor descartável 11 
3.2. Transmissor convencional 12 
3.3. Transmissor digital 12 
3.4. Transmissor híbrido 14 
4. Receptores associados 14 
4.1. Instrumentos associados 14 
4.2. Alimentação 14 
4.3. Transmissor como controlador
 15 
5. Serviços associados 15 
5.1. Especificação 15 
5.2. Instalação 15 
5.3. Configuração 16 
5.4. Operação 16 
5.5. Calibração 16 
5.6. Manutenção 18 
3. Condicionadores de Sinal 
1. Conceito 1 
2. Aplicações 1 
3. Funções desenvolvidas 2 
4. Linearização da Vazão 4 
4.1. Introdução 4 
4.2. Lineares e Não-lineares 5 
5. Compensação 6 
5.1. Introdução 6 
5.2. Condições normal, padrão e real
 7 
5.3. Compensação da Temperatura 8 
5.4. Tomadas 8 
6. Totalização da Vazão 9 
7. Serviços associados 10 
4. Indicador 
1. Conceito 1 
2. Variável Medida 1 
3. Local de Montagem 2 
4. Tipo da Indicação 2 
5. Rangeabilidade da Indicação 3 
6. Associação a Outra Função 4 
7. Serviços Associados 5 
 
 
5. Registrador 
1. Introdução 1 
2. Topografia 1 
3. Acionamento do Gráfico 2 
4. Penas 2 
5. Gráficos 3 
6. Associação a Outra Função 4 
7. Serviços Associados 5 
6. Computador de Vazão 
1. Conceito 1 
2. Programáveis 1 
3. Dedicado 2 
4. Aplicações Clássicas 2 
4.1. Vazão de liquido 2 
4.2. Vazão de gás 3 
4.3. Sistema com 2 transmissores 3 
4.5. Vazão de massa de gás 3 
5. Seleção do Computador 4 
6. Planímetro 4 
6.1. Histórico 4 
6.2. Cálculo matemático 5 
6.3. Método do corte e peso 5 
6.4. Método0% e 
100 kPa a 100%. 
2. Sinal padrão eletrônico de 4-20 mA 
cc, onde o 4 mA cc corresponde a 0% e 
20 mA a 100%. 
3. As variáveis de processo são 
analógicas. Uma temperatura pode 
variar de 20 a 50 oC, assumindo todos 
os infinitos valores intermediários. Uma 
pressão de processo pode variar de 20 a 
100 kPa, de modo contínuo. 
Sinal binário ou discreto é aquele que só 
pode assumir valores descontínuos. O sinal 
digital é constituído de pulsos ou de bits. 
Pulsos só podem ser contados; bits podem 
ser manipulados. 
Sistemas de Instrumentação 
 26
A saída de pulsos da turbina medidora 
de vazão, onde cada pulso escalonada 
pode corresponder, por exemplo, a 1 
litro/segundo de vazão é um sinal binário. 
Um sinal digital de 8 bits pode ser 
10011101. 
5.2. Display 
O display ou readout é a apresentação 
visual dos dados. Ele pode ser analógico ou 
digital. 
Display analógico é aquele constituído, 
geralmente, de uma escala fixa e um 
ponteiro móvel (pode haver escala móvel e 
ponteiro fixo). O ponteiro se move 
continuamente sobre a escala graduada, 
possibilitando a leitura do valor medido. 
Display digital é aquele constituído por 
números ou dígitos. Os números variam de 
modo discreto, descontinuo, possibilitando a 
leitura do valor medido. 
O fator mais importante favorecendo o 
instrumento digital, quando comparado com 
o analógico, é a facilidade de leitura. 
Quando o operador lê um instrumento 
analógico, ele deve se posicionar 
corretamente, fazer interpolação, usar 
espelho da escala, ou seja, ter um bom 
olho. A leitura analógica é suscetível a erro, 
subjetiva e demorada. 
 
 
(a) 
 
 
(b) 
Fig. 1.3.7. Display (a) analógico e (b) digital 
 
5.3. Tecnologia 
A tecnologia eletrônica pode ser 
analógica ou digital. 
A base dos circuitos analógicos é o 
amplificador operacional, que manipula e 
computada variáveis analógicas (corrente e 
voltagem). Os componentes passivos 
(resistência, capacitor e indutor) servem 
para polarizar os circuitos. Os componentes 
ativos (transistores, amplificadores 
operacionais) operam na região de 
amplificação linear. 
Instrumento digital usa circuitos e 
técnicas lógicas para fazer a medição ou 
para processar os dados. Basicamente, um 
instrumento digital pode ser visto como um 
arranjo de portas lógicas que mudam os 
estados em velocidades muito elevadas 
para fazer a medição. A base dos circuitos 
digitais são os circuitos integrados digitais, 
constituídos de portas lógicas (AND, OR, 
NAND, NOR, NOT), multivibradores (flip-
flop), contadores e temporizadores. 
Atualmente, todos estes circuitos e lógicas 
estão integradas no microprocessador. Os 
circuitos digitais podem também executar as 
tarefas analógicas de amplificar e filtrar. 
Necessariamente, eles devem ter um 
estágio de conversão analógico-digital e 
eventualmente, de digital-analógico. 
 
 
 
Fig. 1.3.8. Totalização (digital) por meio analógico 
 
5.4. Função Matemática 
Há funções ou tarefas que são 
tipicamente analógicas, como registro e 
controle de processo. Só é possível registrar 
um sinal analógico. Por exemplo, quando se 
quer registrar a vazão, tendo-se uma turbina 
medidora com saída de pulsos, deve-se 
converter o sinal de pulsos em analógico. O 
controle é também uma função analógica. O 
seu algoritmo fundamental, PID, é 
matematicamente analógico e continuo. O 
controle liga-desliga é um caso particular, 
com uma saída discreta (digital). Um 
controlador digital envolve uma tecnologia 
digital para executar a função analógica de 
controle. 
Funções tipicamente digitais são alarme, 
contagem de eventos e totalização de 
vazão. Quando se totalizam pulsos 
Sistemas de Instrumentação 
 27
escalonados de medição de vazão, basta 
contá-los. Quando se totaliza um sinal 
analógico proporcional à vazão, é 
necessário converter o sinal para digital e 
depois contar os pulsos correspondentes. 
Um exemplo relacionando todos estes 
conceitos é a medição do tempo pelo 
relógio. O tempo é uma grandeza analógica. 
O tempo pode ser medido por um relógio 
mecânico, com tecnologia analógica e 
mostrador analógico. Tem-se engrenagens, 
molas, pinos acionando um ponteiro que 
percorre uma escala circular graduada. O 
ponteiro se move continuamente. Este 
mesmo tempo pode ser medido por um 
relógio eletrônico, com tecnologia digital 
mas com mostrador analógico. A tecnologia 
do relógio é digital pois tem um 
microprocessador e um cristal oscilante. A 
indicação é analógica, pois é constituída de 
escala e ponteiro. Porem, o ponteiro se 
move com pequenos saltos, mostrando que 
está sendo acionado por pulsos. 
Finalmente, o tempo pode ser indicado por 
um relógio digital. A tecnologia do relógio é 
digital e o indicador é também digital. O 
display são números que variam 
discretamente. Resumindo: a variável 
analógica tempo pode ser indicada através 
de relógio analógico (mecânico) ou digital 
(eletrônico) com display analógico (escala e 
ponteiro) ou digital (números). 
5.5. Comparação Analógica Versus 
Digital 
Deve-se diferenciar um instrumento 
digital e um instrumento com display digital. 
Instrumento digital é aquele em que o 
circuito necessário para obter a medição é 
de projeto digital. Um instrumento com 
display digital é aquele que o circuito de 
medição é de projeto analógico e somente a 
indicação é de projeto digital. 
Um instrumento analógico com leitura 
digital geralmente não é mais preciso que o 
mesmo instrumento analógico com leitura 
analógica. 
A principal vantagem do display digital é 
a conveniência de leitura, quando não se 
tem a preocupação de cometer erro de 
paralaxe, quando se posiciona erradamente 
em relação ao instrumento de leitura. Os 
psicólogos garantem que se cansa menos 
quando se fazem múltiplas leituras digitais. 
Porém, a leitura de instrumento 
analógico é de mais rápida e fácil 
interpretação, principalmente quando se tem 
comparações entre duas medições. Por 
isso, mesmo a instrumentação eletrônica 
sofisticada com tecnologia digital possui 
medidores que simulam indicações 
analógicas. Por exemplo, o controlador 
single loop possui indicações da medição e 
do ponto de ajuste feitas através de gráfico 
de barras. Os relógios digitais foram muito 
populares na década de 80, porque eles 
eram novidade e mais baratos. Atualmente, 
há o reaparecimento de relógios com 
display analógico, com ponteiros e escala, 
porque sua leitura é mais rápida e fácil, pois 
se sabe o significado de certas posições dos 
ponteiros das horas e dos minutos. 
A precisão é uma segunda vantagem do 
instrumento digital sobre o analógico. 
Embora a precisão dependa da qualidade e 
do projeto do instrumento, em geral, o 
instrumento digital é mais preciso que o 
analógico de mesmo custo. Tipicamente, a 
precisão do digital é de 0,1% e do analógico 
é de 1%. 
A exatidão de qualquer instrumento está 
relacionada com a calibração. Como a 
precisão de um instrumento digital depende 
da percentagem do valor medido e de mais 
ou menos alguns dígitos menos 
significativos (erro de quantização), o 
instrumento digital requer calibrações mais 
freqüentes que o instrumento analógico, 
cuja precisão depende apenas da 
percentagem do fundo de escala. 
Os instrumentos digitais fornecem melhor 
resolução que os analógicos. A maior 
resolução dos instrumentos digitais reduz o 
número de faixas necessárias para cobrir a 
faixa de medição. 
 
 
 
Fig. 1.3.9. Instrumentos inteligentes (Foxboro) 
Sistemas de Instrumentação 
 28
6. Burro ou inteligente 
Os instrumentos convencionais de leitura 
apresentam os resultados para o operador, 
que deve interpretá-los. Esta interpretação 
envolve o uso da unidade de engenharia 
apropriada, linearização, alguma 
computação matemática e a conclusão final. 
Obviamente, para isso se requer um 
operador esperto ou inteligente. 
Com o uso intensivo e extensivo do 
microprocessador na instrumentação, 
tornou-se possível passar para o 
instrumento esta capacidade humana de 
computação matemática e interpretaçãode 
resultados. Em 1983 apareceu o primeiro 
transmissor microprocessado, lançado pela 
Honeywell e foi chamado de inteligente. 
Este é outro de muitos exemplos de nomes 
escolhidos estupidamente para instrumentos 
de processo. Não há nada particularmente 
inteligente nos medidores inteligentes. 
Porém, eles possuem características acima 
e além das de seus predecessores e estas 
capacidades devem ser entendidas. Como 
estes instrumentos foram chamados de 
inteligentes, por contraposição, os já 
existentes são considerados burros (dumb). 
Atualmente, há o sabido (smart) e o 
inteligente (intelligent), onde o inteligente 
tem maiores recursos que o sabido, embora 
ambos sejam microprocessados. 
Atualmente, quando se fala indistintamente 
que um instrumento é inteligente quer se 
referir a um instrumento a base de 
microprocessador, com a capacidade 
inerente de computação matemática, lógica, 
seqüencial, intertravamento. 
A capacidade adicional tornou-se 
possível pelo desenvolvimento da 
microprocessador e a inclusão deste 
componente admirável nos instrumentos de 
medição. Isto significa que um transmissor 
inteligente possui um pequeno computador 
em seu interior que geralmente lhe dá a 
habilidade de fazer duas coisas: 
1. modificar sua saída para compensar 
os efeitos de erros 
2. ser interrogado pelo instrumento 
receptor da malha. 
As capacidades peculiares dos 
instrumentos inteligentes são: 
1. habilidade de transmitir medições do 
processo, usando um sinal digital que é 
inerentemente um método mais preciso 
do que o sinal analógico. O principal 
obstáculo é a falta de padronização deste 
sinal digital e seu respectivo protocolo. 
Algum dia isto será resolvido. 
2. Todos os instrumentos de medição 
industriais contem componentes como 
foles, diafragmas e elos que exibem 
comportamento não linear ou cujo 
comportamento pode ser alterado por 
variações de temperatura, umidade, 
pressão, vibração, alimentação ou outros 
efeitos externos. Em outros casos, os 
efeitos não lineares aparecem por causa 
dos princípios de medição, como a 
medição de vazão com placa de orifício. 
A estratégia, até hoje, era usar outros 
instrumentos para compensar estes 
efeitos. 
Como os instrumentos inteligentes 
possuem uma grande capacidade 
computacional, estas compensações, 
correções e linearizações são mais 
facilmente conseguidas através de 
circuitos embutidos no microprocessador. 
3. Além de transmitir a informação, o 
transmissor inteligente pode também 
ouvir. Um benefício prático disto é em 
verificação de pré partida. Da sala de 
controle, o instrumentista pode perguntar 
ao transmissor que está no campo qual é 
o seu número de identificação. 
4. Um transmissor inteligente pode ter sua 
faixa de calibração facilmente alterada 
através de comandos de reprogramação 
em vez de ter ajustes mecânicos locais. 
Na medição de vazão com placa de 
orifício, as verificações de zero do 
instrumento requerem a abertura e 
fechamento das válvulas do distribuidor 
no transmissor. 
 
 
 
Fig. 1.3.10. Área externa 
 
Sistemas de Instrumentação 
 29
7. Campo ou sala de controle 
Os primeiros instrumentos de medição e 
controle, desenvolvidos até a década de 
1940, eram de montagem local ou no 
campo, próximos ao processo. Apenas com 
o advento do transmissor, pneumático ou 
eletrônico, que possibilitou o envio das 
informações até distancias de centenas de 
metros (pneumático) ou alguns kilômetros 
(eletrônico), tornou-se possível a opção de 
se montar os indicadores, registradores e 
controladores em painéis centralizados e 
localizados em salas de controle. 
Outro fato que concorreu para o uso de 
painéis centralizados em salas de controle 
foi a complexidade crescente dos 
processos, que requer a leitura e a 
monitorização simultânea de muitas 
variáveis simultâneas. 
Com o uso cada vez mais intensivo da 
instrumentação eletrônica, até com técnicas 
digitais de controle distribuído, a tendência é 
a de se usar instrumentos centralizados em 
salas de controle, distribuídas em toda a 
extensão da planta. 
7.1. Instrumento de campo 
Há instrumentos, que pela sua própria 
função desempenhada, só podem ser 
montados no campo, próximos ou em 
contato direto com o processo. Os sensores 
(parte dos instrumentos) e as válvulas de 
controle são necessariamente montados no 
campo. Na maioria dos casos mas nem 
sempre, o transmissor é montado no campo. 
Em uma minoria dos casos, por questão de 
segurança ou de integridade, o transmissor 
é montado no painel cego da sala de 
controle. Os outros instrumentos, tais como 
indicadores, registradores, controladores, 
totalizadores, transdutores e conversores 
podem ser montados tanto no campo como 
no painel da sala de controle. 
Embora funcionalmente os instrumentos 
sejam os mesmos, suas características 
externas, relacionadas com robustez, 
segurança, funcionamento são diferentes. E 
como conseqüência, também os custos são 
diferentes. 
 
Fig. 1.3.11. Instrumentos em área industrial 
 
 
De um modo simplista, um instrumento 
especificado e construído para ser montado 
no campo é mais robusto, mais resistente à 
corrosão e maior do que o seu 
correspondente montado no painel da sala 
de controle. A sua pintura e o seu 
acabamento são normalmente especiais e 
específicos para cada atmosfera. 
Atualmente, se aplicam cada vez mais 
materiais plásticos (p. ex., epoxy) e fibra de 
vidro, que são altamente resistente e não 
sofrem corrosão nem ferrugem. 
A montagem padrão dos instrumentos 
de campo é em tubo de 2" (50 mm) de 
diâmetro. Os instrumentos de medição ou 
registro de vazão, que utilizam o diafragma 
de pressão diferencial (câmara Barton) são 
montados em pedestal (yoke), que é 
levemente diferente da montagem em tubo 
de 2". Na montagem em tubo, o instrumento 
é preso lateralmente ao tubo, através de 
uma braçadeira. Na montagem em pedestal, 
o instrumento é colocado sobre o tubo, pois 
não há espaço lateral para ser fixado. 
Os instrumentos de campo que 
apresenta portas, geralmente são trancados 
com chave, de modo que apenas as 
pessoas categorizadas lhe tenham acesso 
ao interior. 
As portas e janelas de vidro, 
normalmente, são anti estilhaço, ou seja, 
quando se quebram não produzem 
estilhaços, que seriam perigosos aos 
operadores. 
Quando não há restrições de segurança, 
por causa da presença de gases inflamáveis 
no meio circundante, os instrumentos são 
iluminados internamente. As luzes são 
acesas manualmente pelo operador ou pelo 
instrumento de manutenção, facilitando a 
operação noturna. 
Sistemas de Instrumentação 
 30
Os instrumentos de campo devem ser 
montados em lugares de fácil acesso, para 
possibilitar abertura, troca de gráficos, 
calibração e manutenção. 
 
 
 
 
Fig. 1.3.12. Instrumentos montados no campo 
 
 
Os instrumentos de campo são 
chamados também de "caixa grande". São 
tipicamente de formato retangular. Os 
registradores tem o formato retangular, 
porém, seus gráficos são circulares, com 
diâmetro de 12". 
7.2. Instrumentos montados na sala 
de controle 
Com a complexidade dos processos 
industriais, apareceu a necessidade de 
maior número de instrumentos para a 
manipulação dos sinais de informação. Para 
que os painéis não se tornassem 
proibitivamente grandes, o que implicaria 
em maiores custos e maiores dificuldades 
para os operadores, os fabricantes foram 
forcados a diminuir os tamanhos dos 
instrumentos. Esta miniaturização dos 
instrumentos foi auxiliada pelo advento da 
eletrônica e pelo uso de circuitos impressos 
pneumáticos. 
As características comuns aos 
instrumentos montados em painel são: 
1. Os instrumentos são montados em 
estantes padronizadas, através de cabos 
de engate rápido. Esta filosofia, valida 
para os instrumentos pneumáticos e 
eletrônicos, torna fácil a substituição a 
manutenção dos instrumentos. 
 
 
 
(a) Instrumentos soltos 
 
 
(b) Instrumentos montados nas estantes 
Fig.4.13. Instrumentos em painel de leitura (Foxboro) 
 
 
2. Os instrumentos depainel são mais 
padronizados, pois manipulam sinais 
padronizados provenientes dos 
transmissores de campo. A maioria 
dos instrumentos de painel recebe o 
sinal de transmissores do campo, por 
questão de padronização, de 
segurança e de técnica. Não seria 
seguro nem praticável trazer, por 
exemplo, um sinal de pressão de 100 
kg/cm2 do campo para o painel 
diretamente. Como conseqüência, 
usa-se um transmissor, eletrônico ou 
pneumático, de pressão para trazer 
essa informação para a sala de 
controle. E o sinal recebido pelo 
instrumento de painel é um sinal 
padrão, de 4 a 20 mA se eletrônico ou 
20 a 100 kPa se pneumático. 
3. A padronização maior dos 
instrumentos implica em menor 
número de instrumentos reservas. 
Como conseqüência dessa 
padronização, por exemplo, todos os 
controladores são iguais, quaisquer 
que sejam as variáveis controladas. O 
controlador do painel recebe um sinal 
padrão do transmissor de campo e 
remete para a válvula de controle outro 
sinal padrão. Para facilitar ainda mais, 
os instrumentos de painel são 
fornecidos com escalas 
Sistemas de Instrumentação 
 31
intercambiáveis, de fácil substituição. 
Assim, em vez de se ter um 
controlador para cada variável de 
processo, tem-se um único controlador 
para todas as variáveis. Apenas são 
trocadas as escalas dos instrumentos 
 
 
 
(a) Portátil (b) Painel 
 
 
 (c) Área industrial 
Fig. 1.3.14. Locais de montagem 
 
4. Os únicos instrumentos de painel que 
recebem sinais diretamente do 
processo são os indicadores e 
registradores de temperatura, com 
elementos sensores a termopar ou a 
bulbo de resistência. Também nessa 
situação, os instrumentos continuam 
sendo padronizados. Obviamente um 
registrador de temperatura, com 
termopar, não poderá receber sinal de 
um transmissor eletrônico de pressão. 
Porém, poderá ser ajustado para 
receber sinal de outro termopar, 
desde que sejam modificadas as 
junções de compensação. 
5. Os instrumentos de painel são 
estruturalmente mais frágeis que os 
instrumentos de campo, pois suas 
condições ambientais são mais 
favoráveis e porque as estantes de 
montagem os protegem. 
6. Os instrumentos elétricos montados 
nos painéis são de uso geral. Ou seja, 
mesmo que a sala de controle seja de 
uma industria cuja área do campo 
seja perigosa por manipular produtos 
com gases inflamáveis e explosivos, 
ela é um local seguro. 
7. Os tamanhos físicos dos instrumentos 
de painel são menores, para que os 
painéis sejam menores, as salas de 
controle sejam menores. A diminuição 
do tamanho dos instrumentos não 
prejudica a operação, pois na sala de 
controle os operadores podem se 
aproximar facilmente dos 
instrumentos de leitura. 
 
 
 
Fig. 13.15. Painel de leitura e armário cego 
 
 
 
 
 
 
Sistemas de Instrumentação 
 32
8. Modular ou integral 
Os primeiros instrumentos agrupavam 
em seu invólucro todos os circuitos 
funcionais e são chamados de integrais. 
Como resultado, eram pouco flexíveis e 
praticamente não era possível fazer 
modificações em sua operação. 
 
 
 
Fig. 1.3.15. Instrumento integral 
 
 
Ainda na instrumentação analógica 
apareceu a filosofia de separar os 
instrumentos em módulos independentes 
fisicamente e separados geograficamente; 
tem-se a instrumentação modular. Nesta 
configuração, um controlador era constituído 
por: 
1. módulo de entrada, que recebe o sinal de 
medição da variável de processo, vindo 
do campo, 
2. módulo de processamento de sinal, que 
pode opcionalmente alterar o sinal 
recebido, por exemplo, linearizando-o, 
3. módulo de controle, onde está alojados 
os circuitos de controle, com pontos de 
teste e ajuste de sintonia, 
4. módulo de saída, que envia o sinal de 
controle de volta para o campo, para o 
elemento final de controle, 
5. estação de controle, que constitui a 
interface com o operador de processo, 
6. cabo de ligação entre o módulo e a 
estação de controle. 
Todos estes instrumentos são montados 
na sala de controle. Porém, somente as 
estações de controle tem informação para o 
operador. Os instrumentos de painel foram 
divididos em duas grandes categorias e 
segregados, para economia de espaço e 
para simplificação da operação: 
1. instrumentos de leitura (display) 
2. instrumentos cegos (rack) 
8.1. Painel de leitura 
A parte frontal do painel é o espaço nobre e 
portanto deve ser ocupada apenas por 
instrumentos que apresentem indicação em 
escalas, mostradores, gráficos e 
contadores. Na parte da frente do painel 
devem ser montados apenas os 
instrumentos que exijam leitura ou cuidados 
do operador: indicador, registrador, 
controlador, estação manual de controle, 
anunciador de alarme e contador-
totalizador. 
Os indicadores são lidos e 
eventualmente, suas leituras anotadas. Os 
registradores informam os valores 
registrados. Os seus gráficos são 
periodicamente trocados. Tipicamente um 
gráfico tipo tira, de rolo, tem duração de 30 
dias; os gráficos tipo tira, sanfonados, tem 
duração de 16 dias. Raramente há gráficos 
circulares de registradores caixa grande na 
sala de controle, cuja duração típica é de 24 
horas, ou menos comum, de 7 dias. 
Os controladores apresentam a situação 
do processo, mostrando o valor da medição, 
do ponto de ajuste e do sinal de saída e 
como conseqüência, a abertura da válvula 
de controle. O operador pode variar o ponto 
de ajuste, conforme orientação do processo. 
Quando requerido, deve atuar direta e 
manualmente no processo, através da 
estação manual de controle acoplada ao 
controlador automático, depois de fazer a 
conveniente transferência auto-manual. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 1.3.16. Sistema modular (Foxboro) 
 
Além dos instrumentos de indicação, 
registro e controle, na parte frontal do painel 
de leitura, estão colocadas as botoeiras de 
liga-desliga ou de múltiplas posições, que 
podem ser acionadas pelo operador, 
dependendo da situação do processo. 
Sistemas de Instrumentação 
 33
 
 
 
Fig. 1.3.17. Estação de operação de SDCD 
Na parte superior do painel, logo acima 
dos instrumentos convencionais de leitura 
está localizado o painel anunciador de 
alarme. Esse painel consiste de uma 
associação de som (buzina) e luzes e seu 
objetivo é o de informar ao operador quando 
os níveis de segurança e funcionamento do 
processo estão sendo alcançados. Quando 
ocorre uma situação de alarme, a buzina 
soa e a luz se acende. Nessa situação, o 
operador deve acionar o botão de 
conhecimento do alarme, de modo a 
desligar o som (que é irritante, de 
propósito). A luz continua acesa, podendo 
ficar piscando, para indicar que a situação 
do processo que provocou o alarme 
continua ocorrendo. O operador deve 
providenciar uma atuação no processo, 
através da manipulação manual da estação 
de controle, através do ligamento ou 
desligamento de algum equipamento, de 
modo que a variável alarmada retorne à sua 
condição normal. Quando ocorre a 
normalidade, a luz de alarme se apaga. 
Ainda acima do anunciador, há o painel 
sinóptico, onde está esquematizado em um 
fluxograma, o processo da planta. Ela 
facilita a tarefa do operador pois mostra as 
ligações lógicas dos instrumentos e indica 
os tags de identificação dos instrumentos 
envolvidos. Há painéis semigráficos que 
possuem lâmpadas de sinalização de 
alarme. 
8.2. Armário de instrumentos cegos 
Há instrumentos na sala de controle que 
executam funções inteligentes, porém não 
apresentam nenhuma informação em forma 
de indicação ou registro. São os 
instrumentos auxiliares que condicionam e 
processam os sinais de informação: 
extratores de raiz quadrada (linearizam o 
sinal quadrático proveniente do transmissor 
de vazão, associado à placa de orifício), 
multiplicador/divisor de sinais (associado à 
medição de vazão com compensação de 
temperatura ambiente e pressão estática), 
integrador (cuja saída pulsada alimenta o 
contador, que está localizado na parte 
frontal do painel, porque possui uma 
indicação digital) somador, seletor de sinais. 
Esses instrumentos,geralmente chamados 
de computadores analógicos, são montados 
ou atras do painel de leitura ou em outro 
painel, colocado atras do painel de leitura. 
Quando montados em outro painel, esse 
painel é chamado de armário (ou rack). Os 
operadores de processo não necessitam ter 
acesso a esse armário, desde que não há 
nenhuma informação a ser lida nesses 
instrumentos. Como esses instrumentos não 
apresentam nenhuma leitura são chamados 
de instrumentos cegos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 1.3. Painel cego de instrumentos 
 
 
Sistemas de Instrumentação 
 34
Em sistema de arquitetura modular ou 
arquitetura dividida, a separação e o 
conceito de painel de leitura e armário de 
instrumentos cegos são mais nítidos. 
Atualmente existe um consenso que todas 
as funções de leitura podem e devem ser 
separadas fisicamente das funções de 
processamento e computação matemática. 
Essa separação ocorre não apenas na 
instrumentação eletrônica, mas também na 
instrumentação pneumática. 
 
 
 
 
Fig. 1.3.19. Registrador de 4 penas (Foxboro) 
9. Dedicado ou compartilhado 
Instrumento dedicado é aquele que 
executa uma função relacionada com uma 
única variável de processo. Um instrumento 
corresponde a uma malha e uma malha 
corresponde a um instrumento. Os primeiros 
instrumentos analógicos eram dedicados. 
Atualmente, há instrumentos digitais 
microprocessados que também são 
dedicados a uma ou duas malhas de 
controle; são os instrumentos single loop. 
Instrumento compartilhado é aquele que 
executa a mesma função, (indicação, 
registro ou controle), de um grande número 
de variáveis, simultaneamente. 
É possível se ter o compartilhamento de 
várias malhas com um único instrumento 
mecânico analógico, como o registrador 
multiponto, quando um instrumento registra 
até 24 pontos de temperatura (tag TJR . 
 
 
Fig. 1.3.20. Registro compartilhado de temperatura 
 
 
Porém, o mais comum, é o 
compartilhamento do instrumento eletrônico 
digital. A interface para o compartilhamento 
é o multiplexador, que é o instrumento que 
converte várias entradas em uma única 
saída. Depois de multiplexar os sinais, há a 
conversão dos sinais analógicos para digital; 
(A/D). Quando há controle, o sinal digital 
deve ser reconvertido para analógico e 
voltar para o elemento final de controle. 
Usam-se o conversor digital-para-analógico 
e o de-multiplexador. O conjunto destas 
funções de multiplexar, converter e 
demultiplexar é feito por um único 
instrumento chamado de modem 
(MODulador-DEModulador). 
10. Centralizado ou distribuído 
O sistema de controle centralizado é 
aquele que converte todas as funções de 
interface com o campo (unidades de E/S), 
interface com operador, unidades de 
controle analógico e digital e gerenciamento 
em um único instrumento. 
O sistema de controle distribuído 
executa as funções de controle 
estabelecidas e permite a transmissão dos 
sinais de controle e de medição. As 
diferentes funções de interface com o 
campo (unidades de E/S), interface com 
operador, unidades de controle analógico e 
digital, gerenciamento são distribuídas 
geograficamente e interligadas pelo elo de 
comunicação. 
Os primeiros sistemas de 
instrumentação analógico possuíam uma 
sala de controle centralizada, para onde 
convergiam todos os sinais de informação 
do processo. Na sala de controle havia 
Sistemas de Instrumentação 
 35
ainda a tomada de decisão do controle. As 
primeiras aplicações de controle digital 
incluíam um único computador centralizado 
para fazer a coleta de dados e o controle do 
processo. O alto custo do equipamento 
permitia a existência de apenas um (ou dois 
computadores, quando havia reserva). 
O uso intensivo e extensivo de 
microprocessadores devido a grande 
redução de seu custo e do equipamento de 
processamento de dados permitiu a 
distribuição da inteligência entre as 
diferentes fases do processo de coletar 
dados, condicionar sinais, tomar decisões e 
fornecer informação ao operador. 
Inicialmente houve a aplicação com 
muitos pontos de controle indo para um 
painel centralizado, depois com o sistema 
digital distribuído, voltou-se a distribuir as 
funções de controle na área industrial. A 
distribuição de equipamentos de controle 
diminui o número e o custo das fiações 
entre cada sensor e a sala de controle e 
requer um sistema de multiplexagem 
confiável e um sistema de comunicação de 
dados. 
No controle digital distribuído, as funções 
de monitoração e controle são distribuídas 
em vários painéis locais, cada um com seu 
próprio sistema digital, todos interligados por 
um sistema de comunicação. As operações 
são distribuídas funcional e fisicamente 
entre os vários processos da planta. 
 
 
Fig. 1.3.21. Estação de Operação Centralizada 
 
 
A tendência atual não é mais a de 
eliminar o operador, mas assisti-lo melhor, 
fornecer-lhe ferramentas mais eficientes e 
dar-lhe mais informações acerca do 
comportamento do processo, para que ele 
possa intervir na operação, nas situações de 
emergência, de modo mais eficiente e 
seguro. O ênfase é colocado no 
desenvolvimento dos equipamentos de 
comunicação homem-máquina, com 
aquisição de dados e telas de vídeo dando 
a possibilidade de estabelecer um dialogo 
entre os operadores e o processo. 
Atualmente, os sistemas de controle 
distribuído proporcionam uma grande 
quantidade de informação que deve ser 
passada gradualmente aos computadores 
periféricos com o fim de prover controles 
avançados, otimizar o controle da planta e 
gerenciar a sua eficiência. O êxito e 
eficiência destas decisões, independente 
do seu nível, se baseiam na informação 
exata disponível e na existência de um 
sistema padronizado de comunicação entre 
o sistema de controle distribuído e os 
computadores que se acoplam a rede. 
11. Real ou Virtual 
11.1. Instrumento real 
Instrumento real ou convencional é o 
equipamento físico que executa a função 
para o qual ele foi projetado, construído e 
instalado. Ele deve ser especificado com 
detalhe para a função a ser executada, pois 
ele é pouco flexível. 
Um controlador convencional deve ser 
especificado e comprado com as ações de 
controle necessárias. É muito difícil e quase 
impossível fazer atualização (upgrade) de 
um controlador convencional, para 
acrescentar alguma característica opcional, 
não prevista na época de sua compra. 
Como já visto, o instrumento real pode 
ser montado no campo ou na sala de 
controle, pode ser pneumático ou eletrônico, 
pode ser dedicado ou compartilhado por 
várias malhas de medição e controle. 
Atualmente, por causa do uso intensivo 
e extensivo do computador pessoal na 
medição e controle de processo, há uma 
tendência universal de substituir o 
instrumento real de painel pelo instrumento 
virtual. Porém, nem tudo pode ser virtual. Os 
sensores e transmissores, que são a 
interface com o processo, certamente 
Sistemas de Instrumentação 
 36
continuarão a ser físicos, reais, 
convencionais. 
11.2. Instrumento virtual 
Um instrumento virtual é definido como 
uma camada de software, hardware ou de 
ambos, colocada em um computador de uso 
geral, de modo que o usuário possa 
interagir com o computador como se fosse 
um instrumento eletrônico tradicional 
projetado pelo próprio usuário. 
Controlador virtual é aquele construído 
dentro de um computador pessoal. 
Atualmente, são disponíveis aplicativos para 
desenvolver a face do controlador 
(template), seu bloco funcional PID e os 
programas intermediários para interligar 
imagens, layouts, blocos e sinais externos. 
Do ponto de vista do operador usuário, é 
muito difícil ver rapidamente as diferenças 
entre um instrumento virtual, constituído de 
programa e equipamento e um real, que é 
apenas equipamento. O que se vê na tela 
do computador não dá imediatamente um 
entendimento da filosofia de base. Diferente 
de um hardware, em que se pode abrir a 
caixa e olhar dentro, a arquitetura no 
software é abstrata e não é imediatamente 
visível para um olho nu.Fig. 1.3.22. Controlador virtual na tela do monitor 
 
Para dar um exemplo, quando se tem 
um computador pessoal com um circuito de 
aquisição de dados embutido, para um 
instrumentista ou operador de processo, o 
instrumento pode funcionar como indicador, 
registrador, controlador ou chave de 
atuação. 
A única diferença entre o instrumento 
convencional e o virtual é o software e por 
isso tem se a idéia que o software é o 
instrumento. 
Através do monitor de vídeo, teclado e 
mouse, o operador pode fazer tudo no 
processo industrial que é feito com o 
instrumento convencional, como: 
1. alterar ponto de ajuste do 
controlador, 
2. passar de automático para manual e 
vice-versa e em modo manual, atuar 
diretamente no elemento final de 
controle 
3. estabelecer pontos de alarme de 
máximo e de mínimo 
4. alterar os parâmetros da sintonia 
(ganho, tempo integral e tempo 
derivativo) 
Adicionalmente, como o instrumento 
dentro do computador possui muito mais 
recursos, o operador pode: 
5. ver a curva de resposta do 
controlador para atestar o resultado 
da sintonia 
6. ver a curva de tendência histórica 
 
 
Fig. 1.3.23. Vista frontal de um controlador virtual 
 
 
11.3. Controlador virtual comercial 
Como visto, o controlador é um 
instrumento que recebe um sinal de 
medição da variável controlada (PV), recebe 
um ponto de ajuste estabelecido pelo 
operador (SP) e gera um sinal de saída 
(MV), que é uma função matemática 
específica da diferença entre a medição e o 
Sistemas de Instrumentação 
 37
ponto de ajuste. Tipicamente, o sinal de 
saída vai para uma válvula de controle. 
O ponto de ajuste pode ser 
1. local, estabelecido pelo operador 
2. remoto, determinado por um outro 
sinal, por exemplo saída de outro 
controlador 
3. remoto ou local, selecionado por 
uma chave 
Todo controlador possui uma chave 
seletora para definir o modo de operação: 
1. automático, quando a saída é 
determinada apenas pelo 
controlador, em função das ações e 
da diferença entre a medição e o 
ponto de ajuste 
2. manual, quando a saída é gerada 
diretamente pelo operador 
O controlador pode ter ou não ter 
alarme. O alarme pode ser de baixa, de alta 
ou ambos. Como nos indicadores, o 
controlador sem alarme possui uma linha do 
balão preta e o controlador com alarme, 
linha vermelha. Todo controlador possui um 
balão com cinza escuro, para permitir a 
chamada da sua face frontal, através de um 
gatilho. 
A seqüência do alarme do controlador é 
idêntica à do indicador. 
 
 
 
 
Fig. 1.3.24.Face frontal do controlador, com ponto de 
ajuste apenas local 
 
Face frontal do controlador 
O balão cinza escura do controlador 
indica que há um gatilho nele. Quando o 
operador coloca o cursor sobre este balão, 
aparece a mãozinha vermelha. Quando ele 
clica sobre o balão, aparece ao lado e 
acima do balão a face frontal do controlador, 
permitindo ao operador ter mais 
informações sobre o controlador e atuar no 
processo através do controlador. 
A face do controlador virtual é similar a 
de um controlador convencional, possuindo: 
1. barra gráfica verde da variável 
medida (PV) 
2. barra gráfica azul do ponto de ajuste 
(SP) 
3. barra gráfica vermelha da saída do 
controlador (MV), 
4. chave seletora A/M 
(automático/manual). Quando está 
em automático, aparece a chave 
Auto e quando está em manual, a 
chave Manual. 
5. Chaves (4) de atuação manual da 
saída do controlador, atuável 
somente quando o controlador está 
em modo manual: uma lenta e outra 
rápida, uma subir e outra para 
descer. Estas chaves não estão 
habilitadas quando o controlador 
está em automático. 
6. Chave seletora Remoto ou Local do 
ponto de ajuste (chave opcional) 
7. Chaves (4) de atuação manual do 
ponto de ajuste local, atuável 
somente quando o controlador está 
com ponto de ajuste local: uma lenta 
e outra rápida, uma subir e outra 
para descer. Esta chave não está 
habilitada quando o controlador está 
em ponto de ajuste remoto. 
8. Indicações digitais dos valores do 
ponto de ajuste (SP), variável 
medida (PV) e saída do controlador 
(MV), logo abaixo das barras 
gráficas. 
9. Botão (ícone parecido com gráfico) 
para chamar a tela de tendência da 
variável controlada. 
10. Indicação do status da abertura da 
válvula: A para aberta e F para 
fechada. 
11. Botão para chamado das telas de 
sintonias P, I e D. 
Sistemas de Instrumentação 
 38
Ação Automática ou Manual 
Todos os controladores possuem a 
opção de modo Automático ou Manual. 
 
 
 
Fig. 1.3.25. Frontais do controlador: operação do 
controlador em modo Automático ou Manual 
 
 
Em modo automático (Auto), a chave de 
alteração da saída não está habilitada. O 
operador pode alterar o ponto de ajuste 
local, atuando nas chaves à esquerda (SP), 
para aumentar ou diminuir, de modo rápido 
ou lento. Em modo Manual, a chave de 
alteração do ponto de ajuste não está 
habilitada. Através das chaves de atuação 
da saída, o operador pode atuar 
diretamente no processo, para aumentar ou 
diminuir, de modo rápido ou lento. 
Quando o operador clica na chave virtual 
Manual ou Auto do frontal, aparece uma 
janela para confirmar ou cancelar a 
mudança. 
 
 
 
Fig.1.3.26. Imagem que aparece para confirmar ou 
canelar a transferência Auto-Manual da saída do 
controlador 
 
 
Se o operador clicar em Auto, a ação 
muda ou continua em automático; se clicar 
em Manual, a ação muda ou continua em 
manual e se clicar em Cancel, a ação 
continua como está (nada é alterado). 
Ponto de ajuste Remoto ou Local 
Há controladores com ponto de ajuste 
local e controladores com ponto de ajuste 
local ou remoto (p. ex., controlador de 
relação de vazões). 
Em modo Manual, a chave de alteração 
do ponto de ajuste não está habilitada. Em 
modo automático (Auto) e com o ponto de 
ajuste selecionado para Local, a chave de 
alteração do ponto de ajuste fica habilitada: 
o operador pode alterar o ponto de ajuste 
local, atuando nas chaves à esquerda (SP), 
para aumentar ou diminuir, de modo rápido 
ou lento. Enquanto o controlador estiver em 
modo Auto e com a chave de ponto de 
ajuste em Remoto, as chaves de alteração 
do ponto de ajuste desaparecem. Neste 
caso, o ponto de ajuste é alterado 
automaticamente, através de algum sinal 
externo que chegue ao controlador 
(tipicamente é a saída de outro controlador, 
quando os dois estão em controle cascata). 
 
 
 
Fig. 1.3.27. Frontais do controlador Local ou Remoto 
 
Sistemas de Instrumentação 
 39
 
Fig. 1.3.28. Frontais do controlador Local ou Remoto 
 
 
Quando o operador clica na chave virtual 
Local ou Remoto do frontal do controlador, 
aparece uma janela para confirmar ou 
cancelar a mudança. 
 
 
 
Fig. 1.3.29. Imagem que aparece para confirmar ou 
canelar a transferência Local-Remoto do ponto de 
ajuste 
 
 
Se o operador clicar em Local, a ação 
muda ou continua em local; se clicar em 
Remoto, a ação muda ou continua em 
remoto e se clicar em Cancel, a ação 
continua como está (nada é alterado). 
Controle de relação 
Há malhas com controle de relação de 
vazões de HCN e Propanona. 
A saída do controlador de vazão de 
Propanona vai para o ponto de ajuste do 
controlador de vazão de HCN, passando por 
uma estação de relação (FFC). Esta relação 
pode ser ajustada pelo controlador, que 
clica no botão Relação 
 
 
Fig.1.3.30. Frontal de controlador com ponto de ajuste 
Remoto ou Local e modo de operação Manual e 
Automático. 
 
 
Quando o operador clica na janela da 
indicação digital da Relação, aparece a 
janela para a alteração desta relação. 
 
 
 
Fig. 1.3.31. Janela para entrar com novo valor da 
relação 
 
 
Sintonia do Controlador 
Quando o operador clica na tecla virtual 
PID aparece uma nova face frontal dos 
ajustes de sintonia do controlador. 
 
 
Fig. 1.3.32. Janela para sintonia do controlador 
 
 
Sistemas de Instrumentação 
 40
Clicando no botão X, na parte superior 
direita da janela de sintonia, ela é fechada 
(desaparece da tela). 
Quando o operadorclica na janela com a 
indicação digital do ganho proporcional (kp), 
aparece a tela para ajuste do ganho do 
controlador. 
 
 
 
Fig. 1.3.33. Janela para entrar com o novo valor do 
ganho 
 
 
Quando o operador clica na janela com a 
indicação digital do ganho integral (ki), 
aparece a tela para ajuste do ganho do 
controlador. 
 
 
 
Fig. 1.3.34. Janela para entrar com novo valor do 
ganho integral 
 
 
Quando o operador clica na janela com a 
indicação digital do ganho derivativo (kd), 
aparece a tela para ajuste da ação 
derivativa do controlador. 
 
 
 
Fig. 1.3.35. Janela para entrar com novo valor do 
ganho derivativo 
 
 
A sintonia do controlador (ajustes do 
ganho proporcional, ganho integral e ganho 
derivativo) é relativamente complexa e por 
isso, por enquanto, é feita apenas pelo 
Supervisor ou por instrumentista experiente. 
Clicando no botão X, na parte superior 
direita da imagem, a face frontal do 
controlador é fechada (desaparece da tela). 
Tela de ajuda 
Quando operador clica na tecla virtual 
ATUALIZA, o novo valor entra e foi feita a 
alteração. Quando o operador clica na tecla 
virtual AJUDA, aparece a tela de ajuda. 
Janelas de modificação de ajustes 
Em todas as telas de modificação de 
ajustes (Modify Tag Value), há as seguintes 
informações: 
1. Nome do tag (Tag Name) 
2. Descrição do parâmetro alterado 
3. Valor corrente 
4. Novo valor a ser ajustado 
5. Janela com o novo valor 
6. Teclas para confirmar (OK), Cancelar 
(Cancel) ou de Ajuda (Help). 
Se operador clica em OK, o novo valor é 
confirmado; se clica em Cancel, o antigo 
valor é mantido. Quando ele clica em Help, 
aparece a janela de ajuda. 
Se o valor entrado está fora da faixa 
aceitável, aparece uma janela informando o 
fato e o operador tem que entrar com um 
valor aceitável. 
 
 
 
Fig. 1.3.36. Janela de alerta para entrada de valor 
inválido de qualquer parâmetro 
 
 
Sistemas de Instrumentação 
 41
Tendência do controlador 
Quando o operador clica na chave virtual 
com um ícone de gráfico, aparece a tela 
com a tendência (real ou histórica) da 
variável controlada. 
 
 
 
Fig. 1.3.37. Imagem do gráfico de tendência do 
controlador FQC-210-1A 
 
 
No menu e em Modes, pode-se escolher 
a tendência real ou tendência histórica. Em 
tendência real, o gráfico mostra a variável 
em tempo real, a partir do instante zero. Em 
tendência real, o gráfico mostra o histórico 
da variável controlada. Clicando na barra de 
rolamento, pode-se andar para trás ou para 
frente no tempo. 
 
 
 
 
 Apostila\Instrumentação Sistemas.doc 03 SET 00 (Substitui 10 DEZ 98) 
 
 42
1.4 
Terminologia 
 
 
 
2.1. Introdução 
Deve haver uma uniformidade de 
termos e nomenclatura no campo da 
instrumentação de processo. Aqui estão 
definidos os principais termos 
especializados da Instrumentação, que 
podem ser levemente ou totalmente 
diferentes do uso comum. 
Os termos definidos são convenientes 
para o uso do pessoal envolvido de algum 
modo com a Instrumentação, incluindo 
projeto, fabricação, montagem, operação, 
manutenção, teste e venda. 
Os tipos de indústrias de processo 
incluem: química, petróleo, gás e óleo, 
petroquímica, geração de energia, 
siderúrgica, metalúrgica, alimentícia, têxtil, 
farmacêutica, papel e celulose e 
mineração. 
2.2. Definições e Conceitos 
Ação do Controlador 
Modo como a saída do controlador 
varia em função da variável medida. 
O controlador possui ação direta 
quando o valor do sinal de saída aumenta 
quando o valor da entrada (variável 
medida) aumenta. 
O controlador possui ação inversa 
quando o valor do sinal de saída aumenta 
quando o valor da entrada (variável 
medida) diminui. 
Ação de Controle 
Ação do controlador ou de um sistema 
de controle é a natureza matemática 
(função) da variação da saída provocada 
pela entrada. A saída pode ser um sinal ou 
um valor da variável manipulada. A entrada 
pode ser o sinal de realimentação negativa 
da malha quando o ponto de ajuste é 
constante, um sinal de erro real ou a saída 
de outro controlador. Ação é também 
chamada de modo. 
Ação Derivativa (Rate) é a ação de 
controle em que a saída é proporcional à 
taxa de variação da entrada. A ação 
derivativa é expressa em tempo (s). 
Ação Flutuante(Floating) é a ação de 
controle em que a taxa de variação da 
saída é uma função pré determinada da 
entrada. Um erro na variável controlada faz 
a saída do controlador variar em uma taxa 
constante. O erro deve exceder limites 
predeterminados antes do controlador 
começar a variar. 
Ação Integral (Reset) é a ação de 
controle em que a saída é proporcional à 
integral no tempo da entrada. A taxa de 
variação da saída é proporcional à entrada. 
A ação integral é expressa em repetições 
por tempo (s). 
Ação Liga-Desliga é a ação de 
controle em que a saída é 0 ou 100% e o 
elemento final de controle está ligado ou 
desligado. 
Ação Proporcional é a ação de 
controle em que há uma relação linear 
contínua entre a saída e a entrada. 
Acessível 
Instrumento visível pelo operador de 
processo, que apresenta sinais visuais de 
indicação e registro de valores da variável 
de processo ou requer a atuação do 
operador, para estabelecer ponto de 
ajuste, transferir de automático para 
manual e vice-versa, atuar manualmente 
Terminologia 
 43
no processo, acionar chaves liga-desliga. 
Instrumento acessível ao operador é 
montado no painel de leitura ou display; 
instrumento não acessível é montado em 
armário cego ou rack. 
 
 
 
 
 
Fig. 1.4.1. Conceitos de Display e Armário 
(Rack) 
 
Ajuste 
Operação no instrumento para torná-lo 
exato ou eliminar seus erros sistemáticos. 
Geralmente o ajuste é feito depois da 
calibração. Quando o instrumento não fica 
exato depois de vários ajustes, ele requer 
manutenção. Cfr. calibração. 
Os principais ajustes de calibração do 
instrumento são o de zero e o de 
amplitude de faixa (span). 
Alarme 
Alarme é a indicação da existência de uma condição 
normal ou anormal através de um sinal sonoro, 
visual ou ambos. A condição anormal geralmente 
consiste em o valor de uma variável de processo 
atingir um valor limite, alto ou baixo, predeterminado. 
O alarme geralmente requer a atuação ou atenção 
do operador. 
Amortecimento 
Redução progressiva ou supressão da 
oscilação em um instrumento ou sistema. 
A resposta a um degrau é chamada de 
criticamente amortecida quando o tempo 
de resposta é tão rápido quanto possível 
sem overshoot. É sub amortecida quando 
ocorre overshoot ou superamortecida 
quando a resposta é mais lenta que a 
crítica. 
Amortecimento viscoso usa a 
viscosidade dos fluidos para fazer o 
amortecimento. 
Amortecimento magnético usa a 
corrente induzida nos condutores elétricos 
pelas variações no fluxo magnético para 
fazer o amortecimento. 
Amplificador 
Dispositivo que possibilita um sinal de 
entrada controlar a potência de uma fonte 
independe de sinal e assim ser capaz de 
entregar uma saída que suporta alguma 
relação com, e é geralmente maior que o 
sinal de entrada. 
Analisador 
Nome incorreto atribuído a instrumento 
usado para medir pH, concentração, 
composição, condutividade ou densidade. 
Os nomes corretos são sensor de análise, 
transmissor de análise, indicador de 
análise ou registrador de análise. 
Análise 
Variável de processo que consiste na 
determinação da composição de uma 
substancia, em percentagem (%) ou partes 
por milhão (ppm). Também é incluída 
como análise o pH (potencial de H+), pIon 
(potencial de íon), ORP (potencial de óxido 
redução), condutividade elétrica, 
densidade. Análise é uma quantidade 
física e não uma função de instrumento e 
por isso deve ser preferida a forma de 
sensor de análise (AE), transmissor de 
análise (AT), indicador de análise (AI) ou 
registrador de análise (AR) 
Terminologia 
 44
Analógico 
Propriedade que se refere ao sinal, 
função, tecnologia e display. 
Sinal analógico é aquele que pode 
assumirinfinito número de níveis, entre 0 a 
100%. O sinal de comunicação de 4 a 20 
mA cc é exemplo de um sinal analógico. 
Função analógica é aquela que envolve 
medição, como controle ou registro. 
Tecnologia analógica é a baseada no 
amplificador operacional (amp op). 
Display analógico é baseado em escala 
e ponteiro, onde um é móvel e outro é fixo. 
O instrumento que manipula sinais 
analógicos na sua entrada ou saída é 
chamado de analógico. Cfr. Digital. 
Aquecimento (warm up) 
Período de tempo necessário para o 
instrumento eletrônico se estabilizar e 
operar normalmente, depois de ligado. O 
instrumento pode apresentar erros 
grosseiros ou não operar corretamente 
durante o período de aquecimento. 
Área de ambiente 
Local qualificado na planta com 
condições ambientais especificadas de 
conformidade com a severidade. As áreas 
possíveis são: área de ar condicionado, 
área de sala de controle, área externa e 
área protegida 
Área de ar condicionado é um local 
com temperatura mantida constante em 
um valor nominal dentro de uma tolerância 
estreita e igual a um valor confortável 
típico. A umidade é também mantida 
dentro de uma faixa estreita. Áreas com ar 
condicionado possuem circulação de ar 
limpo e são tipicamente usadas para 
instrumentação como computador ou outro 
equipamento requerendo ambiente 
controlado. 
Área de sala de controle é um local 
com facilidade de aquecer ou resfriar o 
ambiente. As condições são mantidas 
dentro de limites especificados. Pode 
haver ou não controle automático de 
temperatura e umidade. As áreas da sala 
de controle são comumente apropriadas 
para a operação do sistema de controle, 
havendo a presença continua de 
operadores. 
Área externa é um local em que o 
equipamento está exposto a condições 
ambientais sem proteção, incluindo 
temperatura, umidade, raio de sol direto, 
vento, chuva e sereno. 
Área protegida é um local de processo 
industrial com proteção contra exposição 
direta dos elementos, como luz do sol 
direta, chuva, vento e sereno. As 
temperatura e umidade podem ser as 
mesmas da área externa. Pode haver 
condensação. A ventilação é natural. 
 
 
Fig. 1.4.2. Diferentes áreas de processo 
 
Armário (Rack) 
Painel sem indicações que não fornece 
informação e nem requer atenção do 
operador. Pode ser considerado, também, 
a parte traseira de um painel de leitura. Cfr. 
Painel. 
Atenuador 
Dispositivo que diminui o tamanho do 
sinal entre dois pontos ou entre duas 
freqüências. Atenuação é o inverso do 
ganho. A atenuação pode ser expressa 
como uma relação adimensional, relação 
escalar ou em decibel (dB). 
Atenuação 4:1 é um critério de sintonia 
de controlador de processo onde a 
amplitude do desvio (erro) da variável 
controlada, seguindo um distúrbio, é 
cíclica, de modo que a amplitude de cada 
pico é ¼ do pico anterior. 
Atraso (delay) 
O intervalo de tempo entre um sinal 
variando e sua repetição para alguma 
Terminologia 
 45
duração especificada em um ponto a 
jusante do caminho do sinal. 
Atuador 
Parte do elemento final de controle que 
translada o sinal de controle em ação do 
equipamento final de controle no processo. 
A válvula de controle geralmente possui 
um diafragma acionado pneumaticamente 
como atuador. 
Auto – aquecimento 
Aquecimento interno resultante da 
dissipação da energia elétrica no sensor. 
Fenômeno indesejável que ocorre na 
medição de temperatura com resistência. 
Auto - regulação 
A propriedade de algumas variáveis no 
processo adotarem um valor estável sob 
dadas condições de carga, mesmo sem 
um sistema de controle. Por exemplo, a 
temperatura de fervura da água é de 100 
oC, à pressão atmosférica padrão (103,1 
kPa) 
Auto - sintonia 
A propriedade de alguns controladores 
microprocessados adotarem 
automaticamente os melhores valores de 
sintonia (ganho, tempo integral e tempo 
derivativo), sempre que as condições de 
carga do processo variarem. 
Backlash 
Um movimento relativo entre partes 
mecânicas que interagem, resultando em 
folga, quando o movimento é invertido. 
Banda Proporcional 
A variação na entrada de um 
controlador Proporcional requerida para 
produzir uma variação total na saída. 
Assim, se 10% de variação no erro causa 
uma variação de 100% na saída do 
controlador, então é banda proporcional é 
de 10. 
Banda proporcional é a relação da 
variação de entrada sobre a da saída. 
Banda proporcional é o inverso do 
ganho. 
Banda proporcional é a região onde há 
controle automático. 
Bourdon C 
Um sensor de pressão que converte a 
pressão em um pequeno deslocamento 
aproximadamente linear. Ele é chamado 
de bourdon por causa de seu inventor e C, 
por causa de seu formato encurvado. Seu 
funcionamento se baseia na deformação 
elástica do elemento. Outros elementos 
similares são: diafragma, fole, espiral e 
helicoidal. 
 
 
Fig. 1.4.3. Bourdon C 
 
Banda morta 
A faixa através da qual uma entrada 
pode ser variada sem provocar resposta 
detectável. A banda morta é geralmente 
expressa em percentagem da amplitude de 
faixa. 
Base de numeração 
O número cujas potências determinam 
o valor de cada posição no número. O 
mais usado no dia a dia é o decimal ou 
base 10. Em computação, o sistema 
padrão é o binário ou base 2. Em 
configuração de sistemas digitais, é 
comum se encontrar as bases octal (base 
8) e hexadecimal (base 16). A base 
hexadecimal é útil em casos onde as 
palavras são compostas de múltiplos de 4 
bits (palavras de 4, 8, 16, 32 bits). A base 
octal é mais útil onde as palavras são 
compostas de múltiplos de 3 bits (3, 6, 9 ou 
12 bits) 
Terminologia 
 46
Binário 
Um sistema de representação de 
números de base 2, onde só existem os 
dígitos 0 e 1. É o sistema de trabalho dos 
computadores digitais. O binário pode ser 
considerado um caso especial de digital, 
quando se tem apenas um bit. A saída de 
uma chave é um sinal binário, pois a chave 
só pode estar ligada ou desligada. Cfr. 
Digital. 
Bico-Palheta 
Peça fundamental de todo instrumento 
pneumático que transmite, manipula ou 
controla sinais. Basicamente, o conjunto 
converte um pequeno deslocamento da 
palheta no sinal padrão pneumático de 20 
a 100 kPa (0,2 a 1,0 kgf/cm2 ou 3 a 15 psi). 
Bocal 
Tipo especial de restrição usada para 
medir vazão de fluidos, gerando uma 
pressão diferencial proporcional ao 
quadrado da vazão. É usado em sistema 
de calibração de medidores de vazão de 
gases, pois ocorre nele o fenômeno da 
vazão crítica. 
 
 
Fig. 1.4.4. Bocal de vazão 
Bode, Diagrama de 
Um gráfico de função de transferência 
versus freqüência, onde o ganho 
(geralmente em dB) e fase (em graus) são 
plotados contra a freqüência em uma 
escala logarítmica. 
Bulbo 
Parte sensível do elemento primário de 
temperatura. Invólucro que protege o 
termopar ou o fio de resistência detectora 
de temperatura ou que contem o fluido de 
enchimento do elemento termal. O bulbo 
não é o elemento sensor. 
Bypass 
Caminho alternativo em torno de outro 
componente, tubulação, ligação ou 
sistema, usado principalmente para 
permitir a manutenção do equipamento 
colocado no caminho principal. 
 
 
Fig. 1.4.5. Calibração a seco 
 
Calibração 
Operação de verificar a exatidão de um 
instrumento através da comparação com 
outro padrão rastreado. Determinação dos 
pontos em que as graduações da escala 
estão colocados. Também chamada de 
aferição ou verificação. Cfr. Ajuste. 
Calibração a seco de transmissor é 
aquela feita contornando o seu elemento 
sensor; gerando valores internos como 
padrão, não requerendo o padrão da 
variável sendo medida. 
Ciclo de Calibração é a aplicação de 
valores conhecidos da variável medida e o 
registro dos valores correspondentes das 
leituras de saída, sobre a faixa do 
instrumento, nos sentidos de subida e 
descida. 
Curva de Calibração é a 
representação gráfica do relatório de 
calibração. 
Rastreabilidade da Calibração é a 
relação da calibração de um instrumento 
com um instrumento calibrado e certificado 
por um LaboratórioNacional, através de 
um processo passo a passo. 
Relatório de Calibração é a tabela ou 
gráfico da relação medida de um 
instrumento comparado com um padrão, 
em toda sua faixa. 
Terminologia 
 47
Campo 
Área industrial, off site limit bateries, 
área externa, local. Cfr. Sala de controle. 
 
 
Fig. 1.4.6. Estado de instrumento de campo 
 
Carga 
Carga do processo expressa os valores 
nominais de todas as variáveis em um 
processo que afetam a variável controlada, 
exceto a variável manipulada e a 
controlada. 
Cavitação 
Fenômeno indesejável da evaporação 
do líquido e a implosão de bolhas quando 
o vapor volta ao estado líquido, que ocorre 
em interior de tubulações quando há 
diminuição da pressão ou aumento da 
temperatura. A cavitação pode ocorrer no 
interior de elementos sensores de vazão, 
bombas, restrições e válvulas. 
A cavitação pode destruir internos de 
válvulas e sensores colocados na 
tubulação. Cfr. flacheamento (flashing). 
Célula de carga 
Sensor elétrico para medição de 
pressão ou peso. A ação é baseada em 
strain gauges montados dentro da célula 
em uma barra de força. Também chamada 
de célula extensiométrica. É o elemento 
sensor padrão da balança eletrônica. Cfr. 
cristal piezoelétrico e strain gauge. 
Centro de Controle 
Uma estrutura de equipamentos para 
medir, controlar ou monitorar um processo. 
Também pode se referir à sala de 
controle da planta. 
 
Fig. 1.4.7. Operador em Centro de 
Controle 
 
Chave 
Dispositivo que liga, desliga ou 
seleciona um determinado circuito elétrico. 
A chave pode ser manual ou automática. 
Chave automática é acionada quando a 
variável de processo atinge um valor 
predeterminado. Chaves automáticas 
clássicas são: pressão (pressostato), 
temperatura (termostato), nível, vazão, 
posição (chave fim de curso). 
Choque mecânico 
Aplicação momentânea de uma força 
de aceleração a um equipamento. É 
geralmente expresso em número de 
acelerações da gravidade (g). 
Cíclico 
Uma condição de estado permanente 
ou oscilação transiente de um sinal em 
relação ao valor nominal 
Condições de Operação 
Condições em que um instrumento ou 
equipamento está sujeito, não incluindo a 
variável medida por ele. As condições de 
operação incluem: temperatura ambiente, 
pressão ambiente, força gravitacional, 
campos eletromagnéticos, inclinação, 
variações da alimentação (tensão, 
freqüência, harmônicas), choque e 
vibração. 
As condições de operação normais 
são a faixa de condições de operação 
dentro da qual o instrumento é projetado 
para operar e para a qual são 
estabelecidas as influências de operação. 
As condições de operação de 
referência são a faixa de condições de 
operação dentro da qual as influências de 
Terminologia 
 48
operação são desprezíveis. As condições 
de referência são usualmente estreitas. 
Por exemplo, a condição de referência de 
operação típica de um instrumento é de 24 ± 2 oC . 
 
 
 
Fig. 1.4.8. Diagrama das condições de operação 
 
As condições de transporte e 
armazenamento são a faixa de condições 
em que um instrumento ou equipamento 
está sujeito entre o tempo de construção e 
o tempo de instalação, incluindo o tempo 
em que ele estiver desligado. Não deve 
ocorrer nenhum dano físico ou defeito de 
operação durante este período, porem, 
pode ser necessário se fazer pequenos 
ajustes e calibração para restaurar sua 
condição de operação normal. 
 
 
 
 
Fig. 1.4.9. Instrumento montado no campo 
Condutância 
Em circuito de corrente contínua, é o 
inverso da resistência e portanto é a 
medida da habilidade de um circuito 
conduzir a corrente. Em corrente alternada, 
é a parte real da admitância, quando a 
impedância não contem reatância. 
Sua unidade SI é o siemens (S) e não 
é mho. 
Condutividade (elétrica) 
Variável de processo ou grandeza 
física que consiste na relação da 
densidade de corrente elétrica para o 
campo elétrico no material. Também 
conhecida como condutância específica. 
Condutividade é diferente de condutância. 
Também existe condutividade termal, 
condutividade acústica 
Confiabilidade 
Probabilidade que uma parte componente, 
instrumento ou sistema funcione 
satisfatoriamente, sob condições, 
determinadas sem manutenção, durante 
determinado período de tempo. 
Conhecimento (Acknowledgement) 
Chave do sistema de intertravamento 
ou alarme utilizada para silenciar o sistema 
sonoro, depois que o sistema é acionado. 
Compartilhado 
Um único instrumento executa a 
mesma função, geralmente indicação, 
registro ou controle, de um grande numero 
de variáveis, simultaneamente; é o 
instrumento associado a muitas malhas. 
Cfr. Dedicado. 
Compensação 
Provisão de uma construção especial, 
equipamento suplementar, circuito ou 
materiais especiais para contrabalançar 
fontes de erro devidas às variações em 
condições de operação específicas. 
Eliminação de erros variáveis provocadas 
por modificação. 
Transporte e Armazenamento 
Limites de operação 
Operação normal 
Limites de referência 
Condição de referência 
Limites de referência 
Operação normal 
Limites de operação 
Transporte e Armazenamento 
Terminologia 
 49
Compensador 
Equipamento que converte um sinal em 
alguma função que direciona o elemento 
final de controle para reduzir desvios na 
variável diretamente controlada. 
Computador Analógico 
Computador analógico é o instrumento 
que 
1. faz operações matemáticas (soma, 
multiplicação, divisão e integração) 
2. seleciona sinais de máximo ou 
mínimo 
3. lineariza sinais, p. ex.., extração da 
raiz quadrada e caracterização de 
sinal. 
O computador analógico é também 
chamado de relé pneumático ou pelo nome 
específico, p. ex., somador, extrator de raiz 
quadrada. 
 
 
 
Fig. 1.4.10. Computador analógico pneumático 
 
Computador Digital 
Sistema baseado no circuito integrado 
microprocessador. O computador inteiro 
geralmente está embutido em uma única 
placa de circuito impresso e trabalha com 
palavras de dados com 8, 16 e 32 bits. 
Configuração 
Seleção através de comandos do 
teclado da estrutura básica do algoritmo de 
controle, do formato da leitura e das 
terminações de entrada e saída. 
Configurar por programação é fazer 
as ligações de blocos funcionais através de 
programação de computador (software). A 
configuração por programação é lógica e 
não física. Cfr. Fiação física 
 
 
 
Fig. 1.4.11. Instrumento configurável 
Conformidade 
Conformidade é o grau de aproximação 
de uma curva a outra específica (e.g., 
linear, logarítmica, parabólica, cúbica). 
Geralmente é medida em conformidade e 
expressa em não conformidade. É um dos 
parâmetros da exatidão especificada do 
instrumento. A conformidade pode ser 
independente, baseada no terminal e 
baseada no zero. 
Constante de Tempo 
Um número caracterizando o tempo 
necessário para a saída de um 
equipamento atingir aproximadamente 
63% do valor final, em resposta a um 
degrau aplicado na entrada. A constante 
de tempo é também chamada de tempo 
característico. 
Consumo de ar 
A máxima taxa em que o ar comprimido 
é consumido por um instrumento 
pneumático, dentro de sua faixa de 
operação e durante condições de sinal 
constante. Geralmente expressa em m3/hr, 
a temperatura e pressão especificadas. 
Controlador 
Instrumento que opera 
automaticamente para regular uma variável 
controlada. O controlador a realimentação 
negativa recebe um sinal proporcional à 
variável medida, compara-o com um valor 
de referência estabelecido pelo operador e 
gera um sinal padrão na saída que é 
função matemática da diferença entre a 
medição e a referência. O sinal de saída 
tende a manter a variável controlada igual 
ou em torno do valor desejado. 
O controlador pode ter o nome das 
ações de controle embutidas; tem-se 
controlador liga-desliga (on-off), 
controlador proporcional (P), controlador 
Terminologia 
 50
proporcional mais integral (PI), controlador 
proporcional mais derivativa (PD), 
controlador mais integral mais derivativa 
(PID).Fig. 1.4.12. Controladores single loop 
 
Controlador Single Loop é um 
instrumento microprocessado, configurável 
e dedicado ao controle de uma, duas ou 
até quatro malhas de controle. Alguns 
modelos podem ser reconfigurados para 
computador de vazão. 
O controlador pode também ser auto-
operado; chama-se regulador. 
Controle Compartilhado 
Controle em que um único controlador 
divide seu tempo de computação e 
controle entre várias malhas de controle. 
Em vez de ser dedicado a uma única 
malha, ele é compartilhado por todas as 
malhas da planta e assume o controle de 
cada malha, uma por vez, de modo cíclico, 
em uma varredura predeterminada. 
Controle Digital Direto 
Controle feito por um dispositivo digital 
que executa todas as funções de detecção 
de erro e atuação no elemento final de 
controle. 
Controle Liga-Desliga 
Um sistema de controle com duas 
posições, em que um dos dois valores 
discretos é zero. É um sistema simples de 
controle onde a saída do controlador só 
pode estar ligada (alta) ou desligada 
(baixa) e consequentemente o elemento 
final de controle está totalmente aberto 
(100%) ou fechado (0%). O controle liga-
desliga pode ser realizado através de 
chave. 
No controle liga-desliga convencional 
um único ponto serve para ligar e desligar 
o sistema. O Controle com Intervalo 
(Gap) Diferencial é um controlador liga-
desliga, com dois pontos de atuação: um 
para ligar e outro para desligar. A 
vantagem é que o elemento final de 
controle atua menor número de vezes e a 
desvantagem é que a amplitude de 
variação da variável é maior. 
Controle Lógico Programável 
Sistema digital, compartilhado, aplicado 
principalmente para controle lógico de 
processos com muita operação de liga-
desliga. Como não possui interface 
Homem-Máquina, geralmente é associado 
a um sistema de computador onde roda 
um aplicativo para controle supervisório. É 
chamado abreviadamente de CLP. 
Controle Multivariável 
Sistema de controle mais elaborado, 
onde estão envolvidas duas ou mais 
malhas de controle ou duas ou mais 
variáveis de processo. 
Controle Adaptativo é aquele em que 
os meios automáticos são usados para 
variar o tipo ou influência (ou ambos) dos 
parâmetros de controle, de modo a 
melhorar o desempenho do sistema de 
controle. 
Controle Auto-seletor é um sistema de 
controle com dois ou mais controladores, 
em que apenas um é selecionado para 
executar o controle, enquanto todos os 
outros ficam em espera. É mandatório o 
uso de um seletor de sinais. É também 
chamado de controle override. 
Controle Cascata é um sistema de 
controle com duas malhas fechadas, em 
que a saída de um controlador (primário) é 
o ponto de ajuste de outro controlador 
(secundário). 
Controle Faixa Dividida é um sistema 
de controle em que o controlador atua em 
dois ou mais elementos finais de controle. 
É também chamado de split range. 
Terminologia 
 51
Controle Relação de Vazões é um 
sistema de controle em que o controlador 
recebe n medições de vazão e atua em 
(n – 1) elementos finais de controle para 
manter constante a relação entre as 
vazões. 
Controle Processo 
O controle de processo é a regulação 
ou manipulação das variáveis que afetam a 
operação do processo, de modo a obter 
um produto com qualidade desejada em 
quantidade eficiente. É o balanço dos 
fluxos de energia (pressão e temperatura) 
e de material (vazão e nível). 
 
 
 
Fig. 1.4.13. Terminologia da malha de controle 
 
Controle Preditivo Antecipatório 
Controle em que a informação referente 
a uma ou mais condições que podem 
afetar a variável controlada são 
convertidas, fora de qualquer malha de 
realimentação negativa, em ação corretiva 
para minimizar os desvios da variável 
controlada. 
O uso do controle preditivo 
antecipatório não afeta a estabilidade do 
sistema, pois ele não é parte da malha de 
realimentação negativa que determina a 
estabilidade. 
Controle Realimentação Negativa 
Controle em que a variável medida é 
comparada com seu valor desejado para 
produzir um sinal de erro de atuação que 
age de tal modo a reduzir o tamanho do 
erro. 
Controle Supervisório 
Controle em que as malhas de controle 
operam independentemente, sujeitas a 
ações corretivas intermitentes. Exemplo de 
controle supervisório é o sistema com os 
pontos de ajustes variados por uma fonte 
externa. 
Conversor 
Instrumento que transforma uma forma 
de energia elétrica em outra. 
Conversor A/D que transforma um a 
tensão ou corrente de entrada analógica 
em um sinal digital proporcional. 
Conversor D/A que transforma um sinal 
digital, geralmente de um computador, em 
uma tensão ou corrente de saída analógica 
proporcional. 
Coriolis 
Força Coriolis é uma pseudoforça 
dependente da velocidade em relação a 
um sistema que está em rotação com 
relação a um sistema inercial de 
referência; é igual e oposta ao produto da 
massa da partícula onde a forma age e sua 
aceleração de Coriolis. 
Efeito Coriolis é a deflexão relativa à 
superfície da terra a qualquer objeto 
movendo acima da terra, causada pela 
força Coriolis. Um objeto se movendo 
horizontalmente é defletido para a 
esquerda, no hemisfério Sul. 
O medidor de vazão tipo Coriolis 
determina a vazão mássica a partir do 
torque em um tubo que sofre uma vibração 
externa. 
 
 
Fig. 1.4.14. Medidor de vazão Coriolis 
Variável não 
controlada TT TC 
TE 
Variável 
controlada 
Temperatura 
ambiente 
Carga 
Saída 
Vapor 
Variável 
manipulada 
Produto 
Distúrbio 
Condensado 
Terminologia 
 52
Correção 
Diferença algébrica entre o valor ideal e 
a indicação do valor medido. É a 
quantidade que adicionada algebricamente 
à indicação dá o valor ideal. 
Correção positiva denota que a 
indicação do instrumento é menor que o 
valor ideal. 
correção = valor ideal – indicação 
Corpo Negro 
Um corpo ideal que absorve toda a 
radiação incidente e não emite nenhuma. 
(Conceito utilizado na medição de 
temperatura com radiação) 
Correlação 
A interdependência ou associação 
entre duas variáveis de natureza 
quantitativa ou qualitativa. A correlação 
pode variar de –1 (correlação inversa), 0 
(não há) a 1 (correlação total). 
Corrosão 
Destruição gradual de um metal ou liga 
devido a processos químicos como 
oxidação ou a ação de agente químico. A 
corrosão pode ser eliminada ou diminuída 
pela escolha criteriosa dos materiais em 
contato. 
Erosão é a perda de material ou 
desgaste de uma superfície provocada 
pela alta velocidade de um fluido. 
A corrosão é de origem química; a 
erosão é física. 
Cristal piezoelétrico 
Um sensor elétrico de pressão que 
gera uma tensão proporcional à pressão 
aplicada na entrada. Cfr. strain gage. 
Característica, Curva 
Uma curva (gráfico) que mostra os 
valores ideais em regime ou uma saída de 
um sistema como função de uma entrada, 
com as outras entradas sendo mantidas 
em valores constantes especificados. 
Característica de Válvula 
Relação em percentagem da vazão e 
abertura correspondente da válvula. As 
características mais comuns são: linear, 
abertura rápida e igual percentagem. 
Dedicado 
Um instrumento executa uma função 
relacionada com uma única variável de 
processo; um instrumento corresponde a 
uma malha e uma malha corresponde a 
um instrumento. Cfr. Compartilhado. 
Default 
Um valor automaticamente usado, a 
não ser que seja especificado outro 
diferente. 
Densidade 
Variável de processo ou grandeza 
física que consiste na relação da massa 
sobre volume. A unidade SI é kg/m3 . 
Embora exista instrumento que meça 
diretamente densidade, na prática de 
Instrumentação é mais comum medir 
densidade através da pressão e 
temperatura do fluido do processo. 
Desvio (drift) 
Uma variação indesejável na relação 
saída-entrada durante um período de 
tempo. O ponto de desvio é a variação na 
saída durante um período especificado de 
tempo para uma entrada constante, em 
determinada condição de operação de 
referência. Os pontos de desvio clássicos 
são os de zero e de amplitudede faixa. 
Expressão típica: o desvio no meio da 
escala para a temperatura ambiente (24 ± 
1 oC ), para um período de 48 horas, é de ±0,1% da amplitude de faixa da saída. 
Desvio permanente (offset) é a 
diferença estável entre o ponto de ajuste e 
a medição de um controlador Proporcional, 
quando há alteração da carga do processo 
ou do ponto de ajuste do controlador. O 
desvio permanente pode ser eliminado 
manualmente ou automaticamente, através 
da ação integral. 
Detector 
Dispositivo para usado para sentir a 
presença de um objeto, radiação ou 
composto químico; chamado de elemento 
sensor. 
Terminologia 
 53
Dew Point 
A temperatura e pressão em que um 
gás começa a se condensar em líquido. A 
temperatura de dew point é aquela em que 
o ar se torna saturado quando resfriado 
sem adição de umidade ou mudança de 
pressão; qualquer resfriamento adicional 
causa a condensação. 
Diafragma 
Um sensor de pressão que converte a 
pressão em um pequeno deslocamento 
aproximadamente linear. 
Diagrama ladder 
Diagrama consistindo de combinação 
de entradas (contatos NA e NF de chaves 
manuais, chaves automáticas, relés) e de 
saídas (bobinas de relés e de solenóides, 
lâmpadas piloto, sirenes) colocados em 
forma de degraus de uma escada, 
mostrando uma seqüência lógica de 
eventos e para ser rodado em um CLP. 
Cfr. CLP. 
 
 
 
Fig. 1.4.15. Diagrama ladder típico 
Digital 
Propriedade que se refere ao sinal, função, 
tecnologia e display. 
Sinal digital é aquele que só pode 
assumir determinados níveis, geralmente 
dois: 0 ou 1. O sinal digital de comunicação 
(protocolo) é um conjunto de bits (0 ou 1). 
HART é exemplo de um sinal digital. 
Função digital é aquela que envolve 
contagem ou manipulação de pulsos. 
Tecnologia digital é a baseada em 
portas lógicas. 
Display digital é baseada em dígitos, 
que substitui a escala e o ponteiro. 
O instrumento que manipula sinais 
digitais na sua entrada ou saída é 
chamado de instrumento digital. Cfr. 
Analógico. 
Display 
Representação visível da informação, 
em palavras, números, desenhos, 
monitores ou consoles de computador. 
Imagem da informação. Instrumento ou 
painel acessível ao operador, para 
apresentar alguma indicação, registro ou 
contagem. Também chamado de read out. 
Distúrbio 
Uma variação indesejável que ocorre 
em um processo que tende a afetar 
nocivamente o valor da variável controlada. 
dp Cell 
Um sensor de pressão que responde à 
diferença na pressão entre duas fontes, 
geralmente usado para medir vazão pela 
pressão diferencial através de uma 
restrição na tubulação. O transmissor d/p 
cell possui um diafragma dp cell. 
 
 
Fig. 1.4.16. Aplicação típica do d/p cell 
saída 2 
Vin-1 
S 
saída 1 
Partida 
CR1 
Parada 
CR1-1 
CR1-2 
Vin 
saída 3 
Vout-2 
LSL 
Vout 
TR1-2 
saída 6 
Vout-1 LSH 
Vin-2 
TR1 saída 4 
CR1-3 
H 
Vin-3 
saída 5 
TR1-2 T 
1800 
Terminologia 
 54
Driver 
Uma seqüência de instruções de 
programa que controla um equipamento de 
entrada-saída, como um acionador de 
disco. Às vezes, chamado de interface. 
Elemento Final 
Elemento que varia diretamente o valor 
da variável manipulada. Equipamento da 
malha de controle que está em contato 
com o processo, recebendo o sinal do 
controlador. Normalmente, é a válvula de 
controle com atuador pneumático; pode 
ser, também, cilindro, damper, válvula 
solenóide. Cfr. Elemento sensor. 
Eletrônico 
Instrumento cuja alimentação é a 
tensão elétrica e cujo sinal padrão de 
transmissão de corrente é padronizado de 
4 a 20 mA cc. Cfr. Analógico, Digital e 
Pneumático 
Elo de Comunicação 
Circuito físico para ligar equipamentos 
com a finalidade de transmitir e receber 
dados. 
Equipamento 
Um aparato para fazer uma 
determinada função. Também chamado de 
dispositivo. 
Erro 
A diferença algébrica entre o valor 
medido de uma variável e seu valor ideal. 
Neste caso é também chamado de 
incerteza, desvio ou tolerância. 
Um erro positivo denota que a 
indicação do instrumento é maior que o 
valor ideal. 
erro = indicação – valor ideal 
Em controle de processo, é o sinal de 
diferença entre a medição e o ponto de 
ajuste do controlador. 
Erro aleatório é aquele que varia seu 
pequeno valor e sinal, quando se faz um 
grande número de medições nas mesmas 
condições e do mesmo valor de dada 
quantidade. O erro aleatório nunca pode 
ser eliminado e o seu tratamento 
estatístico determina seus limites. 
Erro ambiental é o causado pela 
variação na condição de operação 
especificada da condição de referência . 
Erro de amplitude de faixa é a 
diferença entre a amplitude real e a ideal. 
Um instrumento apresenta erro de 
amplitude de faixa quando sua curva de 
calibração tem inclinação diferente da 
ideal. 
Erro de atrito é devido à resistência ao 
movimento apresentado pelas superfícies 
em contato. 
Erro de inclinação é a mudança na 
saída causada somente pela inclinação do 
instrumento de sua posição normal de 
operação. 
Erro de tensão de montagem é 
resultante da deformação de um 
instrumento causada pela montagem e 
conexões do instrumento. 
Erro sistemático é aquele constante 
em valor absoluto e sinal, quando se faz 
um grande número de medições nas 
mesmas condições e do mesmo valor de 
uma dada quantidade. O erro sistemático 
pode ser eliminado ou diminuído pela 
calibração. 
Erro de zero é o apresentado pelo 
instrumento operando sob condições 
determinadas de uso quando sua saída 
está no valor inferior da faixa. instrumento 
apresenta erro de zero quando sua curva 
de calibração não passa pela origem. 
 
 
 
Fig. 1.4.17. Sensores de pressão 
Espiral 
Um sensor de pressão que converte a 
pressão em um pequeno deslocamento 
aproximadamente linear. Elemento sensor 
mecânico que funciona sob deformação 
elástica. 
Terminologia 
 55
Estação Automático-Manual 
Dispositivo que possibilita ao operador 
selecionar um sinal automático ou um sinal 
manual, como a entrada para um elemento 
de controle. O sinal automático é 
normalmente a saída do controlador, 
enquanto o sinal manual é saída de um 
dispositivo operado manualmente pelo 
operador. É também chamada pelo seu 
tag: HIC. 
Estação Manual de Controle 
Instrumento cujo sinal de saída é 
gerado arbitrariamente pelo operador. 
Pode ser independente do controlador 
automático ou pode estar acoplado a ele. 
Cfr. Controlador. 
 
 
Fig. 1.4.18. Estação manual de controle (HIC) 
 
Exatidão (accuracy) 
Grau de conformidade de um valor 
indicado com um valor padrão aceito 
reconhecidamente (valor ideal). Cfr. 
Precisão 
Exatidão Especificada é o número 
que define um limite que os erros não 
excederão quando um equipamento é 
usado sob condições de operação 
especificadas. 
Quando as condições de operação não 
são especificadas, devem ser assumidas 
as condições de operação de referência. 
Como especificação de desempenho, a 
exatidão (ou a exatidão de referência) deve 
ser assumida para significar a exatidão 
especificada do instrumento, quando 
usado nas condições de operação de 
referência. 
A exatidão especificada inclui os efeitos 
combinados de conformidade, histerese, 
banda morta e repetitividade. 
A inexatidão pode ser expressa por: 
a) percentagem do valor medido real. 
A expressão típica é ±1% do valor 
medido. 
b) percentagem do fundo de escala. A 
expressão típica é ±1% do fundo da 
escala ou limite superior da escala 
(URL – upper range limit). 
c) percentagem da amplitude de faixa 
(span). A expressão típica é ±1% 
amplitude de faixa. 
d) percentagem do comprimento da 
escala. A expressão típica é ±1% 
oC. 
Exatidão Medida é o desvio máximo 
positivo e negativo observado no teste de 
um equipamento sob condições 
especificadas e por um procedimento 
específico. Geralmente é medida como 
uma inexatidão e expresso como exatidão. 
É tipicamente expressa em termos da 
percentagem do valor medido ou 
percentagem do fundo de escala. 
Excitação 
Alimentação externa aplicada a um 
equipamento para sua operação.do planímetro 5 
6.5. Gráficos Circulares Uniformes6 
6.6. Seleção e Especificação 6 
7. Controlador 
1. Conceito 1 
2. Componentes Básicos 1 
2.1. Medição 1 
2.2. Ponto de Ajuste 1 
2.3. Estação Manual Integral 2 
2.4. Balanço Automático 2 
2.5. Malha Aberta ou Fechada 3 
2.6. Ação Direta ou Inversa 3 
3. Especificação do Controlador 5 
3.1. Controlador Liga-Desliga 5 
3.2. Controlador com Intervalo Diferencial
 5 
3.3. Controlador Proporcional 6 
3.4. Controlador P + I 7 
3.5. Controlador P + D 8 
3.6. Controlador P + I + D 10 
3.7. Controlador Tipo Batelada 10 
3.8. Controlador Analógico 
 12 
3.9. Controlador Digital 13 
 
4. Controlador Microprocessado 14 
4.1. Conceito 14 
4.2. Características 14 
4.3. Controladores comerciais 15 
4. Controlador SPEC 200 16 
4.1. Descrição e Funções 16 
5. Estação Manual de Controle 18 
5.1. Estação Manual 18 
5.2. Estação de Chaveamento A/M
 18 
5.3. Estação A/M e Polarização 19 
5.4. Serviços Associados 20 
8. Válvula de Controle 
1. Introdução 1 
2. Elemento Final de Controle 1 
3. Válvula de Controle 2 
4. Corpo 3 
4.1. Conceito 3 
4.2. Sede 3 
4.3. Plug 3 
5. Castelo 4 
6. Atuador 4 
6.1. Operação 4 
6.2. Atuador Pneumático 5 
6.3. Ações do Atuador 5 
6.4. Escolha da Ação 6 
6.5. Mudança da Ação 7 
6.6. Dimensionamento 7 
6.7. Outro Elemento Final 7 
7. Acessórios 8 
7.1. Volante 8 
7.2. Posicionador 8 
7.3. Booster 9 
8. Característica da Válvula 
 10 
8.1. Conceito 10 
8.2. Válvula e Processo 10 
8.3. Escolha de Características 12 
9. Operação da Válvula 13 
9.1. Aplicação da Válvula 13 
9.2. Desempenho 13 
9.3. Rangeabilidade 14 
10. Vedação e Estanqueidade 15 
10.1. Classificação 15 
10.2. Fatores do Vazamento 15 
10.3. Válvulas de Bloqueio 
 15 
11. Dimensionamento 16 
11.1. Filosofia 16 
11.2. Válvulas para Líquidos 17 
11.3. Válvulas para Gases 17 
11.4. Queda de Pressão 17 
 
 
12. Instalação 18 
12.1. Introdução 18 
12.2. Localização da Válvula 18 
12.3. Comissionamento 18 
12.4. Tensões da Tabulação 19 
12.5. Redutores 19 
12.6. Instalação da Válvula 19 
13. Parâmetros de Seleção 20 
13.1. Função da Válvula 20 
13.2. Fluido do Processo 20 
13.3. Perdas de Atrito do Fluido 20 
13.4. Condições de Operação 21 
13.5. Vedação 21 
13.6. Materiais de Construção 21 
13.7. Elemento de Controle 21 
14. Tipos de Válvulas 22 
14.1. Válvula Gaveta 23 
14.2. Válvula Esfera 24 
14.3. Válvula Borboleta 25 
14.4. Válvula Globo 27 
14.5. Válvula Auto-regulada 28 
15. Válvulas Especiais 30 
15.1. Válvula Retenção 30 
15.2. Tipo Levantamento 31 
15.3. Retenção Esfera 31 
15.4. Retenção Borboleta 31 
15.5. Retenção e Bloqueio 
 32 
16. Válvula de Alívio de Pressão 32 
16.1. Função do Equipamento 32 
16.2. Definições e Conceitos 32 
16.3. Sobrepressão 33 
16.4. Válvula de Segurança 34 
17. Válvulas Solenóides 36 
17.1. Solenóide 36 
17.2. Válvula Solenóide 36 
17.3. Operação e Ação 37 
18. Válvula Redutora de Pressão 38 
18.1. Conceito 38 
18.2. Precisão da Regulação 38 
18.3. Sensibilidade 38 
18.4. Seleção 39 
18.5. Instalação 39 
18.6. Operação 40 
 
5. Especificação de 
Instrumentos 
1. Informação do Produto 1 
1.1. Propriedade (feature) 1 
1.2. Especificação 1 
1.3. Característica 2 
2. Propriedades do Instrumento 2 
2.1. Funcionalidade 2 
2.2. Estabilidade 6 
2.3. Integridade 6 
2.4. Robustez 10 
2.5. Confiabilidade 
 11 
2.6. Disponibilidade 15 
2.7. Calibração 16 
2.8. Manutenção 17 
2.9. Resposta dinâmica 18 
3. Especificações do instrumento 20 
3.1. Especificações de Operação 20 
Característica 20 
3.2. Especificação de desempenho
 20 
3.3. Especificações funcionais 30 
3.4. Especificações físicas 31 
3.5. Especificação de segurança 32 
4. Corrosão dos Instrumentos 41 
4.1. Tipos de Corrosão 41 
4.2. Corrosão nos instrumentos 41 
4.3. Partes molhadas 42 
4.4. Materiais de revestimento 42 
4.5. Partes expostas ao ambiente 43 
4.6. Instrumentos pneumáticos 43 
4.7. Instrumentos eletrônicos 43 
4.8. Processos Marginais 45 
5 Terminologia 
2.1. Introdução 1 
2.2. Definições e Conceitos 1 
2.3. Referências Bibliográficas 31 
 
 
 
 
Medição das Variáveis 
 
Objetivos de Ensino 1 
1. Variáveis de Processo 2 
1.1. Introdução 2 
1.2. Conceito 2 
1.3. Dimensões 2 
2. Tipos das Quantidades 3 
2.1. Energia e Propriedade 3 
2.2. Extensivas e Intensivas 3 
2.3. Pervariáveis e Transvariáveis 3 
2.4. Variáveis e Constantes 4 
2.5. Contínuas e Discretas 4 
2.6. Mecânicas e Elétricas 4 
3. Faixa das Variáveis 6 
3.1. Faixa e Amplitude de Faixa 6 
3.2. Limites de Faixa 6 
3.3. Faixa e Desempenho 6 
4. Função Matemática 7 
4.1. Conceito 7 
4.2. Notação 7 
4.3. Função Linear 7 
4.4. Correlação 8 
1. Pressão 
1. Conceitos Básicos 1 
1.1. Definição 1 
1.2. Unidades 1 
1.3. Tipos 2 
2. Medição da Pressão 3 
2.1. Objetivos da medição 3 
2.2. Padrões de calibração 4 
2.3. Sensores Mecânicos 6 
2.4. Sensores Elétricos 9 
2.5. Seleção do Sensor 9 
3. Acessórios 9 
3.1. Selo Químico 9 
3.2. Pressostato 10 
2. Temperatura 
1. Conceitos Básicos 1 
1.1. Definições 1 
1.2. Unidades 2 
1.3. Escalas 2 
1.4. EPIT 3 
2. Medição da Temperatura 5 
2.1. Introdução 5 
2.2. Sensores 5 
2.3. Termômetros de vidro 6 
2.4. Bimetal 7 
2.5. Enchimento Termal 8 
2.6. Termopar 9 
2.7. Resistência detectora de temperatura 
(RTD) 14 
3. Acessórios 27 
3.1. Bulbo 27 
3.2. Capilar 28 
3.3. Poço de temperatura 29 
4. Referências Bibliográficas 30 
3. Vazão 
1. Fundamentos 1 
1.1. Conceito de vazão 1 
1.2. Unidades 2 
1.3. Funções Associadas 2 
1.4. Dificuldades da Vazão 3 
2. Medidores de Vazão 4 
2.1. Sistema de Medição 4 
2.2. Tipos de Medidores 4 
2.3. Quantidade ou Instantânea 4 
2.4. Relação Matemática 5 
2.5. Diâmetros Totais e Parciais 5 
2.6. Com e Sem Fator K 5 
2.7. Volumétricos ou Mássicos 6 
2.8. Energia Extrativa ou Aditiva 6 
2.9. Medidor Universal Ideal 6 
2.10. Medidores Favoritos 7 
3. Geradores de ∆p 8 
3.1. Elemento Gerador 9 
4. Placa de Orifício 9 
4.1. Conceito 9 
4.2. Características Físicas 9 
4.3. Tomadas da Pressão 10 
4.4. Dimensionamento 10 
4.5. Vantagens 11 
4.6. Desvantagens e Limitações 11 
4.7. Orifício Integral 12 
4.8. Tubo Venturi 12 
4.9. Outros Geradores da Pressão13 
4.10.Seleção do Elemento 13 
4.11. Medidor do ∆p 13 
5. Medidor Tipo Alvo (Target) 14 
6. Rotâmetro de Área Variável 15 
7. Deslocamento Positivo 16 
 
 
8. Medidor Magnético 17 
8.1. Princípio de funcionamento 17 
8.2. Sistema de Medição 17 
8.3. Tubo Medidor 17 
8.4. Transmissor de Vazão 18 
8.5. Vantagens 18 
8.6. Desvantagens e limitações 19 
9. Turbina 19 
9.1. Princípio de funcionamento 19 
9.2. Construção 19 
9.3. Vantagens 20 
9.4. Desvantagens e limitações 20 
10. Medidor tipo Vortex 21 
11. Medidor Coriolis 23 
11.1. Introdução 23 
11.2. Efeito Coriolis 23 
11.3. Calibração 24 
11.4. Medidor Industrial 24 
11.5. Características 25 
11.6. Aplicações 25 
11.7. Limitações 26 
12. Medidor termal 26 
12.1. Princípio de Funcionamento 26 
12.2. Medidor a Calor 26 
13. Medidor ultra-sônico 28 
13.1. Introdução 28 
13.2. Diferença de Tempo 28 
13.3. Diferença de Freqüência 29 
13.4. Efeito Doppler 29 
4. Nível 
1. Conceitos Básicos 1 
1.1. Introdução 1 
1.2. Conceito 1 
1.3. Unidades 2 
1.4. Aplicações 2 
2. Medição de Interface 3 
3. Medição de Nível 4 
4. Visor de nível 4 
4.1. Medidor com Bóia 5 
4.2. Pressão Diferencial 6 
4.3. Medição a borbulhamento 9 
4.4. Medição com Deslocador 11 
4.5. Medição Radioativa 13 
4.6. Sistema com radar 20 
4.7. Medidor sônico e ultra-sônico 25 
 
 
 
 
 
 
Instrumentação 
 
1. Fundamentos 
2. Funções 
3. Variáveis 
 
 
 
 
 
 
1. 
Fundamentos 
 
 
 
 
 
 
 
1. Instrumentação 
2. Símbolos e Identificação 
3. Sistemas de Instrumentação 
4. Terminologia 
 
 
 
 
 1
1.1 
InstrumentaçãoA 
excitação sempre tem valores máximo e 
mínimo, acima e abaixo do qual pode se 
danificar ou degradar o desempenho do 
instrumento. 
Faixa 
Faixa é a região entre os limites dentro 
da qual uma variável é medida. A faixa é 
definida por dois números: limite inferior e 
limite superior. Assim, a temperatura é 
para ser medida entre 20 e 100 oC , define 
a faixa da medição de temperatura. 
Amplitude de faixa é a diferença 
algébrica entre o limite superior e o inferior. 
Assim, a temperatura na faixa de 10 a 100 
oC possui amplitude de faixa de 80 oC. 
Faixa com zero elevado é aquela cujo 
início (valor inferior) é menor que zero 
(negativo); por exemplo de –20 a 100 oC, 
-100 a 0 oC ou -100 a –20 oC. 
Faixa com zero suprimido é aquela 
cujo início é maior que zero (positivo); por 
exemplo de 20 a 100 oC. 
Terminologia 
 56
Falha 
Condição causada pelo colapso, 
quebra ou encurvamento, de modo que o 
instrumento ou equipamento não mais 
desempenhe sua função. 
Sistema de falha segura (failsafe) é 
aquele que vai naturalmente para uma 
condição segura, quando há falha no 
sistema. 
Válvula com falha fechada (FC - fail 
close) é aquela com ação ar para abrir; em 
caso de falha a válvula fica totalmente 
fechada. 
Válvula com falha aberta (FO - fail 
open) é aquela com ação ar para fechar; 
em caso de falha a válvula fica totalmente 
aberta. 
Fator de Escala 
O fator pelo qual o número de divisões 
da escala do indicador ou do registrador 
deve ser multiplicado para se obter o valor 
da variável medida. 
Fibra óptica 
Cabo (fio) de comunicação longo, fino, 
de sílica fundida ou de outra substancia 
transparente, usado para transmitir a luz. 
Também conhecido como guia de luz. 
Sensor de fibra óptica é um dispositivo 
em que a quantidade física a ser medida é 
feita para modular a intensidade, espectro, 
fase ou polarização da luz de um diodo 
emissor de luz (LED) ou diodo laser 
viajando através de uma fibra óptica. A luz 
modulada é detectada por um fotodiodo. 
Fieldbus 
Protocolo digital para comunicação de 
instrumentos de campo, atualmente 
suportado pela Fieldbus Foundation. 
Fio 
Condutor elétrico com resistência 
teoricamente zero usado para interligar 
instrumentos ou componentes de circuito. 
Também chamado de cabo. 
A configuração mais usada em 
Instrumentação é com dois fios trançados, 
onde são transportados simultaneamente o 
sinal analógico, a alimentação e o digital. 
Na medição de temperatura com RTD é 
comum se usar três fios de ligação. 
Flacheamento (flashing) 
Fenômeno indesejável da evaporação 
do líquido (formação de bolhas de vapor), 
que ocorre em interior de tubulações 
quando há diminuição da pressão ou 
aumento da temperatura. O flacheamento 
pode ocorrer no interior de elementos 
sensores de vazão, bombas, restrições e 
válvulas. Cfr. cavitação. 
Fole 
Um sensor de pressão que converte a 
pressão em um pequeno deslocamento 
aproximadamente linear. 
Foreground/background 
Um sistema de controle que usa dois 
computadores, uma para fazer as funções 
de controle e o outro para aquisição de 
dados, avaliação do desempenho off-line, 
operações financeiras, programações de 
produção. Qualquer um dos dois 
computadores pode fazer as funções de 
controle. 
Freqüência 
Número de ciclos completados por uma 
quantidade periódica na unidade de tempo. 
A unidade SI de freqüência é hertz, que 
é o inverso de segundo. Período é o 
inverso de freqüência. 
Freqüência também é o número de 
vezes um evento ocorre, durante 
determinado intervalo de tempo. Por 
exemplo, a freqüência de calibração de um 
instrumento é de duas vezes por ano. 
Função 
Uma regra matemática entre duas 
grandezas físicas, de modo que um valor 
da primeira grandeza corresponda 
exatamente um valor da segunda. Por 
exemplo, a saída de um sensor deve ser 
função de sua entrada (variável medida). 
Em instrumentação, a função do 
instrumento está relacionada com seu 
objetivo na malha de medição. As funções 
clássicas são: detecção, transmissão, 
condicionamento, indicação, registro, 
Terminologia 
 57
contagem, alarme, intertravamento e 
controle. 
Função de Transferência é a resposta 
de um elemento da malha de controle de 
processo que especifica como a saída do 
equipamento é determinada pela entrada. 
Ganho 
Ganho é a relação da variação da 
saída sobre a variação da entrada. Pode-
se definir ganho de instrumento individual, 
do processo, da malha fechada ou fechada 
de controle. 
Um sistema linear possui ganho 
constante; o ganho é variável no sistema 
não linear. 
Ganho é o inverso da banda 
proporcional 
O ganho pode ser adimensional ou ter 
qualquer dimensão. 
Um controlador possui ganhos 
ajustáveis das ações Proporcional, Integral 
e Derivativa 
Hardware (HD) 
No contexto da informática, hardware 
se refere ao equipamento físico associado 
com o computador, como CI (circuito 
integrado), placa de circuito impresso, 
cabos, terminais. Cfr. software (SW). 
HART 
Acróstico de Highway Adressable 
Remote Transducer. É um protocolo de 
comunicação digital para instrumentos de 
campo. 
Hidrômetro 
Genericamente, instrumento que mede 
vazão de líquidos. Em instrumentação, se 
aplica geralmente a indicador local de 
vazão de água; às vezes o líquido não é 
água. 
Histerese 
A tendência de um instrumento dar 
uma saída diferente uma dada entrada, 
dependendo se a entrada resulta de um 
aumento ou diminuição do valor anterior. 
Histerese é diferente de banda morta. 
Hot Standby (Reserva a quente) 
Sistema onde um equipamento digital é 
reserva do outro, onde o reserva 
acompanha o status do principal, podendo 
assumir a função imediata e 
automaticamente. Embora apenas um dos 
equipamentos esteja na função, o outro 
está idêntico ao primeiro, podendo assumir 
o comando a qualquer momento. 
Impedância 
Impedância elétrica é a oposição total 
que um circuito apresenta a uma corrente 
alternada; possui uma parte resistiva 
(resistência) e outra reativa (que pode ser 
capacitiva ou indutiva). 
Em circuito de corrente contínua, 
impedância equivale à resistência. 
Indicador 
Instrumento que sente uma variável de 
processo e mostra o seu valor através do 
conjunto escala e ponteiro (analógico) ou 
de dígitos (digital). No indicador, apenas o 
valor instantâneo da variável medida é 
visualmente mostrado. Tag do indicador da 
variável X é XI. 
 
 
Fig. 1.4.19. Indicadores analógicos 
 
Interface 
Alguma forma de dispositivo que 
permite dois instrumentos incompatíveis se 
comunicarem um com o outro. 
Instrumentos compatíveis são ligados 
diretamente, sem interface. Interfaces 
clássicas: transdutor i/p, e transdutor p/i, 
que permitem a ligação de um instrumento 
pneumático a um eletrônico. Também 
chamada de driver. 
Terminologia 
 58
Interferência eletromagnética 
Qualquer efeito espúrio produzido no 
circuito por campos eletromagnéticos 
externos. A interferência pode ser 
eliminada ou diminuída pela nova posição 
dos equipamento ou por blindagem 
elétrica. 
Intertravamento 
Sistema lógico implementado em 
hardware ou software para coordenar a 
atividade de dois ou mais dispositivos, 
onde a ocorrência de um evento depende 
da existência prévia de outros eventos, de 
ações do operador e da lógica instalada. 
O intertravamento deve garantir a 
operação segura da planta. O 
intertravamento é feito por controle lógico. 
Cfr. Alarme. 
Instrumentação 
Coleção de instrumentos ou sua 
aplicação com objetivo de observação, 
medição ou controle. Área da Engenharia 
que trata dos equipamentos usados na 
detecção, transmissão, indicação, registro, 
controle, alarme e intertravamento das 
variáveis de processo. 
Instrumento inteligente 
Instrumento a base de 
microprocessador, assim chamado porque 
condiciona e manipula os sinais e 
apresenta os resultados numa forma 
amigável. A inteligência é aplicada a 
sensores, transmissores, controladores e 
posicionadores de válvula. 
Instrumento virtual 
Instrumento configurado e construídodentro de um computador através de um 
programa aplicativo específico. Sua 
operação e características são idênticas a 
de um instrumento convencional, porém 
ele só existe dentro do computador. 
 
 
 
Fig. 1.4.20. Face de um instrumento virtual 
 
Invólucro 
Estrutura que envolve os circuitos 
constituintes de um instrumento, 
garantindo sua integridade física e 
funcional. Há normas relacionadas com a 
escolha do invólucro, relacionadas com 
sua integridade e a segurança do local. 
IPTS 
Escala Prática Internacional de 
Temperatura é a escala baseada em seis 
pontos, tomados em oC : 
a) Ponto triplo da água 
b) ponto de ebulição da água 
c) ponto de ebulição do oxigênio 
d) ponto de ebulição do enxofre 
e) ponto de solidificação da prata 
f) ponto de solidificação do ouro 
Isolação 
Separação física entre partes de um 
circuito ou sistema. A isolação evita a 
interação entre as duas partes. A isolação 
pode ser galvânica (transformador), relé ou 
óptica (isolador óptico). Por exemplo, o 
módulo de entrada do CLP possui isolação 
entre sua entrada e sua saída. 
Junta 
Ponto de ligação entre dois fios ou dois 
caminhos condutores de corrente. O 
termopar possui duas juntas: 
1. junta de medição ou junta quente, 
que é o ponto onde quer medir a 
temperatura desconhecida. 
2. junta de compensação, referência 
ou junta fria, que deve estar em uma 
temperatura constante e conhecida e 
onde os fios estão ligados ao 
instrumento de display. 
Terminologia 
 59
Lâmpada Piloto 
Dispositivo que indica os estados de 
operação de um sistema parado, 
operação, alarme, automático, manual . 
LASER 
Acróstico de Amplificação de Luz por 
Emissão de Radiação Estimulada (Light 
Amplification by Stimulated Emission of 
Radiation). Fonte de radiação, geralmente 
nas faixas infravermelho, visível e 
ultravioleta, caracterizada pela pequena 
divergência, coerência, monocromacidade 
e alta colimação e potência. 
Linear 
Instrumento é linear quando sua saída 
varia na proporção direta da entrada. 
Grandeza linear possui apenas uma 
dimensão. Curva linear é aquela que se 
aproxima ou é igual a uma linha reta, 
definida por dois pontos. Sistema linear 
possui um desempenho uniforme. Escala 
linear é aquela com divisões distribuídas 
uniformemente. 
Linearidade 
Proximidade de uma curva relacionada 
com duas variáveis com uma linha reta. A 
linearidade é expressa em não linearidade. 
É um dos parâmetros da exatidão 
especificada do instrumento. A linearidade 
pode ser independente, baseada no 
terminal e baseada no zero. 
 
 
Fig. 1.4.21. Área de risco ou classificada 
Local de Risco (classificado) 
Porção da planta onde líquidos 
combustíveis ou flamáveis, vapores, gases 
ou pós podem estar presentes no ar em 
quantidades suficientes para provocar 
misturas explosivas ou ignitáveis. 
Classificar uma área é lhe atribuir atributos 
relacionados com a Classe, Grupo e Zona. 
Classe está relacionada com o tipo 
físico do material: 
1. Gás 
2. Pó 
3. Fibra 
Grupo está relacionado com as 
características químicas do material. Por 
exemplo, a Classe 1 possui os Grupos A, 
B, C e D. 
Zona está relacionada com 
probabilidade de ocorrência do material no 
local. 
1. Zona 0 é 100% de probabilidade 
2. Zona 1 é alta probabilidade relativa 
3. Zona 2 é baixa probabilidade 
relativa. 
LVDT 
Transformador Diferencial Variável 
Linear que mede deslocamento pela 
conversão para uma tensão linearmente 
proporcional. 
Malha 
Conjunto de instrumentos interligados, 
fisicamente ou por programação. 
A malha pode aberta ou fechada, ativa 
ou passiva. 
A malha aberta é sem realimentação. 
Exemplos: indicação ou registro de uma 
variável (passivas). Outro exemplo: 
atuação manual no processo (ativa). 
A malha fechada tem um caminho de 
sinal que inclui a malha de instrumentos e 
o processo, onde o processo fecha a 
malha. A malha de realimentação negativa 
é sempre fechada. 
Magnético, Medidor de Vazão 
Sistema de medição de vazão de fluido 
eletricamente condutor baseado na 
geração de uma força eletromotriz com 
amplitude linearmente proporcional à 
vazão volumétrica. O sistema consiste em 
um tubo medidor e um transmissor de 
Terminologia 
 60
vazão. O tubo medidor metálico possui um 
revestimento isolante, bobinas de 
excitação e eletrodos de detecção. 
 
 
Fig. 1.4.22. Medidor magnético de vazão 
 
Manômetro 
Genericamente, instrumento que mede 
pressão. Em instrumentação, se aplica 
geralmente a indicador local de pressão. 
 
 
Fig. 1.4.23. Manômetro 
Medição 
Medição é a aquisição de informação 
na forma de resultado, acerca de estado, 
característica ou fenômeno do mundo 
externo, observado com auxílio de 
instrumentos. A medição deve ser 
descritiva, seletiva e objetiva. A medição 
pode ser quantitativa ou qualitativa. A 
medição pode se aplicar à quantidade 
física e não física. 
Em Instrumentação, o termo medir é 
vago e deve ser usado um termo mais 
preciso como indicar, registrar ou totalizar. 
Microprocessador 
Um circuito integrado em larga escala 
que tem todas as funções de um 
computador exceto memória e sistemas de 
entrada e saída, tais como: conjunto de 
instrução, unidade lógica aritmética, 
registros e funções de controle. 
Modulação 
O processo ou resultado do processo, 
onde alguma característica de uma onda é 
variada de acordo com alguma 
característica de outra onda. 
Módulo 
Um conjunto de peças interligadas que 
constitui um equipamento ou instrumento 
identificável. Um módulo pode ser 
desligado, removido como uma unidade e 
substituído por um reserva. O módulo 
possui uma característica de desempenho 
definida, que permite que ele seja testado 
como unidade. Às vezes, o módulo é 
chamado de cartão. Exemplos de módulos: 
módulo de entrada e saída (I/O) de CLP ou 
de SDCD. 
Multiplexador 
Instrumento, circuito ou dispositivo que 
permite a seleção de um de vários canais 
de dados analógicos sob o controle do 
computador ou do sistema digital. O 
multiplexador é parte integrante de um 
sistema de aquisição de dados. O 
multiplexador é também chamado de 
modulador. O conjunto modulador-
demodulador é chamado de MODDEM. 
Não incenditivo 
Equipamento que em sua condição 
normal de operação não provoca a ignição 
de uma atmosfera perigosa específica em 
sua concentração mais facilmente 
ignitável. Equipamento com classificação 
de não incenditivo só pode ser usado em 
área segura e de Zona 2; não pode ser 
usado em local de Zona 0 e Zona 1. 
Também chamado de não faiscador (no 
sparking) Esta classe de proteção é 
simbolizada como ex-n. 
Nível 
Variável de processo ou grandeza 
física que consiste na altura da coluna 
liquida ou de sólido no interior de um 
tanque ou vaso. O nível pode ser expresso 
em altura (m) ou percentagem. 
Terminologia 
 61
Normal 
Condições normal de temperatura e 
pressão (CNTP) são: 
Temperatura = 0,0 oC 
Pressão = 101,3 kPa 
Oscilação 
Qualquer efeito que varia 
periodicamente entre dois valores, subindo 
e descendo. Oscilar é o mesmo que ciclar. 
Um controlador oscila ou entra em 
oscilação quando sua saída varia 
periodicamente entre dois valores 
extremos. Um pulso espúrio pode provocar 
a oscilação, que se mantém 
indefinidamente na malha fechada. 
Otimização de Controle 
Controle que automaticamente procura 
e mantém o valor mais vantajoso de uma 
variável especificada, em vez de mantê-la 
igual ao ponto de ajuste. 
Padrão 
Equipamento (instrumento), receita 
(procedimento) ou material de referência 
certificada usado como referência para a 
calibração de uma quantidade física ou 
outro instrumento. 
Condição padrão (conforme ISO 5024): 
Temperatura = 15,0 oC 
Pressão = 760 mm Hg (101,3 kPa) 
Condição padrão (conforme AGA – 
American Gas Association): 
Temperatura = 60 oF (15,6 oC) 
Pressão = 762 mm Hg 
Condição padrão (conforme CGI – 
Compressed Gas Institute): 
Temperatura = 68 oF (20 oC) 
Pressão = 760 mm Hg 
Célula padrão (Weston): fornece uma 
tensão de 1,018 636 V, @ 20 oC 
Gravidadepadrão: 9,806 65 m/s2 
Painel de Leitura (Display) 
Painel frontal, com acesso ao operador, 
com as escalas de indicações, registros e 
com os dispositivos de atuação, como 
botoeiras, chaves e teclados. 
P & I 
Acróstico de Process & Instruments (ou 
Piping & Instruments). É um diagrama 
esquemático que mostra os desenhos das 
tubulações e da instrumentação associada 
para medição e controle. 
Peso 
Variável de processo ou grandeza 
física derivada igual ao produto da massa 
pela aceleração da gravidade local. Peso é 
uma força, cuja unidade SI é o newton (N). 
O peso é medido através da balança. 
Bomba de peso morto é um 
instrumento usado como padrão para 
calibrar instrumentos de pressão em que a 
pressão hidráulica conhecida é gerada por 
meio de pesos livremente balanceados 
(mortos) colocados em um pistão 
calibrado. 
Pirômetro 
Um sensor de temperatura baseado na 
radiação eletromagnética emitida por um 
objeto, que é função da temperatura. 
 
 
Fig. 1.4.25. Exemplo de um P&I 
 
Pitot 
Tubo Pitot é um sensor que mede a 
vazão volumétrica a partir da pressão de 
Terminologia 
 62
estagnação e da estática de um fluido. 
Chamado também de tubo de impacto. 
pH 
Atividade do íon H+ de um sistema. É 
definido como –log aH+, onde aH+ é a 
atividade do íon hidrogênio. Em solução 
diluída, atividade é essencialmente igual à 
concentração. A solução de pH de 0 a 7 é 
ácida, igual a 7 é neutra e de 7 a 14 é 
básica ou alcalina. 
O potencial de óxido redução (ORP) ou 
potencial redox é a diferença de tensão em 
um eletrodo imerso em um sistema 
reversível de oxidação e redução. É a 
medição do estado de oxidação do 
sistema. 
Placa de orifício 
Tipo especial de restrição usada para 
medir vazão de fluidos, gerando uma 
pressão diferencial proporcional ao 
quadrado da vazão. É o elemento sensor 
de vazão mais usado, por causa da 
facilidade de calibração do sistema. Tag da 
placa: FE. 
Quando a placa de orifício é tão 
pequena (diâmetro menor que 2”), ela é 
colocada diretamente na tomada de 
processo do transmissor, quando é 
chamada de orifício integral. 
A placa de orifício pode ser usada para 
diminuir vazão ou pressão em um sistema, 
quando é chamada de orifício de 
restrição (tag RO). 
 
 
Fig. 1.4.26. Placas de orifício 
 
Pneumático 
Sistema que emprega gas, geralmente 
ar comprimido, como portador da 
informação e o meio para processar e 
avaliar a informação. 
Instrumento pneumático é alimentado 
com ar comprimido (120 a 140 kPa) e 
possui sinal padrão de transmissão de 20 a 
100 kPa (0,1 a 1,0 kgf/cm2 ou 3 a 15 psig). 
Cfr. Eletrônico. 
Poço termal 
Receptáculo metálico onde é colocado 
o bulbo ou o elemento sensor de 
temperatura, para possibilitar a sua 
colocação e retirada sem interrupção do 
processo. Tag: TW. 
 
 
Fig. 1.4.27. Poços de temperatura 
 
Ponto de Ajuste 
Valor da variável que o operador 
estabelece no controlador como referência 
ou ponto ideal de controle. O ponto de 
ajuste é o valor desejado ou ideal para o 
controle. Também chamado de set point. 
Em controle a diferença entre o ponto 
de ajuste e a medição é chamada de erro. 
Posição 
Localização de determinado componente 
ou dispositivo. É comum a chave de 
posição ou chave fim de curso ou chave 
limite, que é acionada quando determinada 
peça mecânica atinge determinado ponto. 
Em Automação, é comum usar chave de 
posição para confirmar abertura ou 
fechamento de válvula de controle. 
Posicionador 
Dispositivo acoplado à haste da válvula 
de controle para garantir uma relação 
biunívoca entre o sinal de saída do 
controlador e a posição da válvula. Ele 
recebe na entrada o sinal do controlador, 
gera um sinal padrão na saída e está 
mecanicamente ligado à válvula. O 
posicionador é um controlador de 
posição. 
Terminologia 
 63
Pressão 
Grandeza física ou variável de 
processo definida como força por área e 
cuja unidade SI é o pascal (1 Pa = 1 N/1 
m2) 
Pressão absoluta é a pressão cujo 
ponto de referência (zero) é o vácuo total. 
Pressão ambiente é a pressão que 
envolve um instrumento. 
Pressão atmosférica é a pressão 
exercida na superfície da Terra pelos 
gases que a circundam. A pressão 
atmosférica varia principalmente com a 
altura. Também chamada de pressão 
barométrica. 
Pressão diferencial é a diferença de 
pressão entre dois pontos. São clássicas 
as medições de nível de líquido e de vazão 
de fluidos através da pressão diferencial. 
Pressão dinâmica é a pressão que um 
fluido móvel possui se ele é levado ao 
repouso pela vazão isentrópica contra um 
gradiente de pressão. Também conhecida 
como pressão de impacto, pressão de 
estagnação ou pressão total. 
Pressão estática é a pressão em 
regime permanente aplicada a um 
equipamento ou tubulação. Na tubulação, 
é medida na parede interna, onde a 
velocidade do fluido é zero. No elemento 
de pressão diferencial, a pressão estática 
está aplicada igualmente às duas 
conexões. 
Pressão manométrica é a pressão 
cujo ponto de referência é a pressão 
atmosférica. 
Pressão máxima de trabalho (MWP – 
maximum working pressure) é a máxima 
permissível em um vaso ou equipamento, 
sob qualquer circunstância durante a 
operação, a uma dada temperatura. É a 
máxima pressão que pode ser aplicada a 
um processo ou equipamento. Por norma, 
se estabelece o limite seguro para uso 
regular. Pode-se chegar à MWP por dois 
métodos: 
1. Projetada – por análise adequada 
do projeto, com um fator de 
segurança. 
2. Testada – por teste de ruptura de 
amostras típicas. 
Pressão de operação é a pressão real 
(positiva ou negativa) em que um 
equipamento opera sob condições 
normais. 
Pressão de processo é a pressão em 
um ponto especificado no meio do 
processo. 
Pressão de projeto é a usada no 
projeto de um vaso ou instrumento para 
determinar a espessura mínima 
permissível ou característica física das 
peças para uma dada máxima pressão de 
trabalho (MWP), em uma dada 
temperatura. 
Pressão de ruptura, determinada por 
teste, é aquela em que o equipamento se 
rompe. O teste consiste em fazer o 
equipamento se romper. 
Pressão de suprimento é aquela 
aplicada à alimentação do instrumento 
pneumático para fazê-lo operar. 
Pressão de surge é um pico de 
pressão acima da pressão de operação 
que ocorre rapidamente em partidas de 
bombas, fechamentos de válvulas. 
Pressão de vapor de um líquido é 
aquela em que o líquido começa a se 
evaporar, a uma dada temperatura. 
Pressão de vazamento (leak) é aquela 
em que ocorre algum escape detectável 
em um equipamento. 
 
 
Fig. 1.4.28. Terminologia da pressão 
 
Pressurização 
Classe de proteção aplicada a 
ambiente, instrumento e equipamento 
elétrico, onde se aplica um gás inerte em 
uma pequena pressão positiva. A pressão 
positiva interna impede a entrada de gases 
Pressão Atmosférica 
Zero Absoluto 
Pressão manométrica 
Pressão absoluta 
Pressão atmosférica 
Pressão absoluta 
Vácuo ou 
pressão manométrica negativa 
Zero Relativo 
Terminologia 
 64
inflamáveis ou explosivos no interior. 
Também chamada de purga e é 
simbolizada por ex-p. 
Procedimento 
Uma seqüência de ações escritas que 
coletivamente mostram como uma 
determinada tarefa deve ser feita. 
Procedimento clássico: para calibração. 
Processo 
Qualquer sistema composto de 
variáveis dinâmicas, usualmente 
envolvidas em operações de fabricação ou 
produção. Qualquer mudança física ou 
química de matéria ou conversão de 
energia. Na prática, diz-se também do local 
onde ocorre a mudança ou conversão. 
Protocolo 
Um conjunto de regras semânticas e 
sintáticas (procedimentos) que permitem a 
comunicação digital entre dois 
instrumentos. 
Prova de explosão 
Equipamento, invólucro ou instrumento 
que evita que uma explosão ou chama 
interna se propague para o ambiente 
exterior, devido à sua estrutura mais 
robusta e a pequenos espaçamentos entre 
peças criticas. Também chamado de prova 
de chama. Classe de proteção tipo ex-d. 
 
 
Fig. 1.4.29. Invólucro à provade explosão 
 
 
Prover (lê-se prúver) 
Prover (lê-se prúver) é um sistema 
usado para calibrar medidor de vazão, in 
situ. Pode ser balístico ou esférico. 
Reação ao Processo 
Um método de determinação dos 
ajustes ótimos do controlador quando 
sintonizando uma malha de controle de 
processo. O método é baseado na reação 
de uma malha aberta a um distúrbio tipo 
degrau. 
Regime permanente 
Uma característica de uma condição, 
como valor, periodicidade, amplitude ou 
taxa de variação constante (com variação 
desprezível), durante longo período de 
tempo. É o contrário de transiente. 
Chamado steady-state. 
Registrador 
Instrumento que sente uma variável de 
processo e imprime o seu valor histórico 
em um gráfico. O registro pode ser 
analógico ou digital e pode ser visualmente 
indicado ou não. XR é o tag do registrador 
de X. 
 
Fig. 1.4.30. Instrumentos de leitura (Foxboro) 
 
Regulador 
Um controlador em que toda a energia 
necessária para operar o elemento final de 
controle é derivada do sistema controlado. 
É um conjunto de válvula (elemento final) 
com o mecanismo de controle (onde se 
tem o ajuste do ponto desejado de 
controle). Os reguladores clássicos são de 
pressão (o mais comum), temperatura e 
vazão. 
Relé 
Conjunto de bobina e contatores: os 
contatos se alteram quando a bobina é 
energizada. Dispositivo que liga, desliga ou 
transfere um ou mais circuitos elétricos. O 
relé serve para isolar sinais de alto e de 
baixo nível de potência. Em 
Terminologia 
 65
Instrumentação, relé é o nome alternativo 
para o computador analógico pneumático. 
Repetitividade 
A proximidade entre um número 
consecutivo de medições do mesmo valor 
de uma grandeza, sob as mesmas 
condições de operação. É usualmente 
medida como não repetitividade e 
expressa como repetitividade, em 
percentagem da amplitude de faixa. É um 
dos parâmetros da precisão do 
instrumento. Na atual terminologia do 
INMETRO, mesmo que precisão. 
Reprodutitividade 
A proximidade entre um número 
consecutivo de medições do mesmo valor 
de uma grandeza, sob as mesmas 
condições de operação, durante um 
período de tempo. É medida como não 
reprodutitividade e expressa como 
reprodutitividade, em percentagem da 
amplitude de faixa. É um dos parâmetros 
da precisão do instrumento e inclui 
histerese, banda morta, desvio e 
repetitividade. 
Reset 
Reset (rearme) é a restauração de um 
equipamento de memória ou estágio 
binário para um estado prescrito, 
usualmente zero. 
Chave do sistema de intertravamento 
ou alarme que habilita o sistema para 
voltar a funcionar. 
Nome alternativo para a ação integral, 
que elimina o desvio permanente do 
controlador. 
A condição reset de um circuito flip flop 
em que o estado interno é levado a zero. 
O modo reset é considerado o modo de 
condição inicial. 
Resolução 
A mínima variação detectável de 
alguma variável em um sistema de 
medição. O mínimo intervalo entre dois 
detalhes discretos adjacentes que podem 
ser distinguidos um do outro. 
Resposta 
O comportamento da saída de um 
instrumento em função da entrada, ambas 
relativas ao tempo. As entradas clássicas 
para se observar a saída são: rampa, 
degrau e senóide. A saída pode ter 
componentes em regime permanente 
(steady state) e transiente. 
Ressonância 
A ressonância de um sistema ou 
elemento é uma condição evidenciada por 
grande amplitude de oscilação, que resulta 
quando uma pequena amplitude de 
entrada periódica tem uma freqüência se 
aproximando da freqüência natural do 
sistema. 
Reynolds, número de 
Número adimensional que relaciona as 
forcas inerciais e viscosas de um 
escoamento de fluido. Está relacionado 
com o estado laminar ou turbulento da 
vazão. Na prática, é usado para verificar a 
aplicabilidade de determinado medidor de 
vazão. 
RTD 
Acróstico para Detector de 
Temperatura a Resistência. Sensor de 
temperatura de natureza elétrica que 
fornece informação da temperatura quando 
há variação na resistência de um fio 
metálico como uma função da temperatura. 
O metal default é a platina (Pt 100). 
 
 
Fig. 1.4.31. Sensor tipo RTD dentro do bulbo 
Terminologia 
 66
Rotâmetro 
Um medidor de vazão baseado na 
proporcionalidade da elevação de um 
deslocador em uma tubo graduado cônico, 
arranjado verticalmente. 
Genericamente (e erradamente), 
chama-se qualquer medidor de vazão de 
rotâmetro. 
Rotâmetro de purga é um indicador de 
presença ou não de vazão de ar, usado em 
medição de nível de líquido de tanque com 
borbulhamento de ar comprimido. 
 
 
 
Fig. 1.4.32. Rotâmetros de área variável 
Ruído 
Um componente indesejável de um 
sinal ou variável. O ruído deve ser da 
mesma natureza que a do sinal. O ruído 
pode ser expresso em unidades da saída 
ou em percentagem da saída. 
Saturação 
A condição de um sistema em que o 
aumento da entrada não produz mais 
aumento na saída, pois ela já atingiu seu 
limite físico. A saturação pode ocorrer no 
máximo (mais comum) ou no mínimo. Em 
controle de processo, um controlador com 
ação integral pode saturar quando o erro 
da medição for muito demorado. 
SI 
Símbolo do Sistema Internacional de 
Unidades, criado em 1960. SI é um 
sistema de unidades físicas em que as 
quantidades fundamentais são sete (com 
suas unidades): comprimento (metro), 
massa (kilograma), tempo (segundo), 
temperatura (kelvin), corrente elétrica 
(ampere), quantidade de substância (mol), 
intensidade luminosa (candela). A partir 
destas unidades de base, pode-se criar 
qualquer unidade derivada. O SI dá o 
estado oficial e recomendado para uso 
universal pela Conferência Geral de Pesos 
e Medidas. 
Sinal 
Variável física (visual, aural ou de outra 
natureza) que contem a informação acerca 
de outra variável. O sinal pode estar na 
entrada ou na saída do instrumento. 
Sinal analógico representa uma 
variável que pode ser continuamente 
observada e representada. O sinal 
analógico é medido. O sinal de 4 a 20 mA 
é analógico. 
Sinal digital representa uma variável 
através de um conjunto de valores 
discretos, de acordo com uma regra 
(protocolo). O protocolo HART é um sinal 
digital. 
Sinal binário representa uma variável 
através de um bit, que pode ser 0 ou 1. A 
saída de uma chave é um sinal binário, 
pois ela só pode estar aberta ou fechada. 
Sinal de pulsos representa uma 
variável através de um conjunto de pulsos, 
onde a informação pode estar na 
freqüência, amplitude, fase ou posição dos 
pulsos. Um pulso só pode ser contado e 
não medido. 
A relação sinal/ruído (S/N – signal –
noise) expressa a qualidade do sinal; 
quanto maior a relação, melhor é o sinal. 
Em Instrumentação, existe um 
instrumento com a função de selecionar 
sinal (e.g., o maior, o menor, o do meio). 
Segurança intrínseca 
Classe de proteção em que o sistema e 
a fiação são incapazes de liberar energia 
elétrica ou termal, sob condições normais e 
anormais, para causar ignição de uma 
mistura atmosférica específica em sua 
concentração mais facilmente ignitável. A 
segurança intrínseca se baseia em 
colocação de barreiras de energia elétrica 
entre as áreas de risco e segura. 
Equipamento intrinsecamente seguro 
pode ser usado em área segura e de Zona 
0 a 2. Esta classe de proteção é 
simbolizada como ex-ia e ex-ib. 
Terminologia 
 67
Segurança aumentada 
Equipamento ou instrumento que evita 
o aparecimento de faísca interna, através 
de um projeto e montagem especiais. 
Classe de proteção simbolizada como ex-e 
e só permitida em ambiente de Zona 2 
(não pode ser usado em Zona 0 ou 1). 
Sensitividade 
Relação da variação da saída sobre a 
variação da entrada que causa a saída, 
depois que se atinge o estado de regime. 
Também conhecida com ganho. 
Sensor 
Um dispositivo que converte uma 
variável física, como pressão, vazão, nível, 
análise e temperatura em uma quantidade 
analógica mais amigável, geralmente 
mecânica (deslocamento) ou elétrica 
(tensão ou resistência elétrica). 
O sensor não é um instrumento, mas é 
um componente do instrumento,p. ex.., do 
indicador, registrador, transmissor e 
controlador. Geralmente o sensor está em 
contato com o processo para detectar o 
valor da variável. 
Também chamado de elemento sensor, 
elemento primário, probe, detector e 
transdutor. XE é o sensor da variável X. 
A entrada e saída do elemento sensor 
são ambas não padronizadas. Cfr. 
Elemento final. 
Servomecanismo 
Um dispositivo de controle automático 
em que a variável controlada é a posição 
mecânica ou qualquer uma de suas 
derivadas no tempo. 
Sistema de Aquisição de Dados 
Um sistema que faz a interface de 
muitos sinais analógicos, chamados 
canais, para um computador. Todas as 
chaves, controles e conversões estão 
incluídas no sistema. 
SCADA (Supervisory Control And 
Data Acquision) 
Acróstico para Controle Supervisório e 
Aquisição de Dados. Sistema digital para 
aquisição de dados (geralmente feita por 
Controladores Lógico Programáveis) e um 
sistema de computador digital de uso geral 
onde é rodado um programa aplicativo 
para o controle supervisório. 
SDCD (Sistema Digital de Controle 
Distribuído) 
Sistema digital de instrumentação que 
executa funções de controle estabelecidas 
e permite a transmissão dos sinais de 
controle e de medição. As diferentes 
funções: 
1. interface com o campo, 
2. interface com operador, 
3. unidades de controle 
4. gerenciamento do controle 
são distribuídas geograficamente e 
interligadas por um sistema de 
comunicação. Possui uma poderosa e 
amigável interface Homem-Máquina. 
Aplicado principalmente para controle de 
processos contínuos complexos. 
 
 
 
Fig. 1.4.33. Console de operação de um 
Sistema Digital de Controle Distribuído 
 
Sistema de Controle 
Um sistema em que a manipulação ou 
atuação é usada para conseguir uma valor 
predeterminado de uma variável. 
Sistema de Controle Automático é 
um sistema de controle que opera sem 
intervenção humana. 
Sistema de Controle Multivariável é 
um sistema de controle utilizando sinais de 
entrada derivados de duas ou mais 
variáveis de processo com o objetivo de 
afetar conjuntamente a ação do sistema de 
controle. 
Terminologia 
 68
Sistema de Controle Não Interativo é 
um sistema de controle com vários 
elementos projetado para evitar distúrbios 
em outras variáveis controladas por causa 
de ajustes na entrada do processo que são 
feitos com o objetivo de controlar uma 
determinada variável de processo. 
Software (SW) 
Em informática, o software se refere 
aos programas que fornecem as instruções 
para o computador nas operações e 
cálculos a serem feitos. Geralmente os 
softwares são disponíveis em disquete, 
disco rígido ou CD-ROM, de onde podem 
ser instalados e carregados no 
computador. 
Quando o programa está gravado 
permanentemente em um circuito, ele é 
chamado de firmware. 
Solenóide 
Bobina. A solenóide está geralmente 
associada a um conjunto de contatos (relé) 
ou a um corpo de válvula (válvula 
solenóide). 
Strain gage 
Ver Célula de Carga 
Tacômetro 
Instrumento que mede a velocidade 
angular de um eixo rotativo, em rotação 
por minuto. 
Telemetria 
Transmissão e recepção a distância de 
sinais, através do ar, por meio de ondas de 
rádio freqüência ou linha telefônica. 
Temperatura 
Uma propriedade de um objeto que 
determina o sentido do fluxo de calor 
quando o objeto é colocado em contato 
termal com outro objeto: o calor flui de uma 
região de mais alta temperatura para uma 
de mais baixa. Pode ser medida por uma 
escala experimental (baseada em alguma 
propriedade ou por um instrumento) ou por 
uma escala de temperatura absoluta. A 
temperatura é uma das sete grandezas de 
base do SI. 
Temperatura absoluta é aquela 
mensurável em teoria na escala de 
temperatura termodinâmica. A unidade SI 
é o kelvin (K). É a escala cujo 0 K 
corresponde a –273,16 oC. 
Temperatura ambiente é a temperatura 
do meio envolvendo um equipamento. 
1. Para equipamento que não gera 
calor, é a mesma que a temperatura 
do meio envolvendo o equipamento 
quando o equipamento não está 
presente. 
2. Para equipamento que gera calor, é 
a mesma que a temperatura do 
meio envolvendo o equipamento 
quando o equipamento está 
presente e dissipando calor. 
3. Os limites da máxima temperatura 
ambiente permissível são baseados 
na hipótese que o equipamento em 
questão não esteja exposto a fonte 
de energia radiante significativa. 
Temperatura do processo é a do meio 
do processo no elemento sensor. 
Temperatura relativa é aquela obtida de 
pontos notáveis de mudança de estado de 
substância pura. As escalas clássicas são 
a Celsius (não usar grau centígrado!) e a 
Farenheit. Estas escalas valem em relação 
ao zero absoluto: 
0 K = -273,16 oC 
0 oR = -459,69 oF 
Tempo 
Dimensão do universo físico, em um dado 
local, que ordena a seqüência de eventos. 
É uma das sete unidades de base do SI, 
cuja unidade é o segundo (s). 
Tempo característico é o atraso de 
reposta de um sistema, quando a saída 
leva para atingir aproximadamente 63% do 
valor final, em resposta a um degrau 
aplicado na entrada. O tempo 
característico é também chamado de 
constante de tempo do sistema. 
Tempo derivativo é o tempo que a 
ação derivativa de um controlador PD se 
adianta da ação proporcional, quando se 
aplica uma rampa na entrada. O tempo 
derivativo é igual à ação integral. Cfr. 
Controle, ação derivativa. 
Tempo integral é o tempo que a ação 
integral de um controlador PI leva para 
repetir a ação proporcional, quando se 
Terminologia 
 69
aplica um degrau na entrada. O tempo 
integral é o inverso da ação integral. Cfr. 
Controle, ação integral. 
Tempo morto é o intervalo de tempo 
entre uma variação no sinal de entrada 
para um sistema de controle e a resposta 
para o sinal. Durante o tempo morto o 
processo está incapaz de responder a 
qualquer estímulo na entrada. 
Termistor 
Sensor de temperatura a semicondutor, 
que converte a temperatura em resistência, 
geralmente não linear e com coeficiente 
termal negativo. 
Termômetro 
Genericamente, instrumento que mede 
temperatura. Em instrumentação, se aplica 
geralmente a indicador local de 
temperatura. 
Termopar 
Sensor de temperatura de natureza 
elétrica que produz uma tensão 
aproximadamente linear e proporcional à 
diferença da temperatura medida e uma 
temperatura de referência conhecida. 
 
 
 
Fig. 1.4.37. Sensores tipo termopar 
Teste, Ponto de 
Pontos acessíveis para a instalação 
temporária e intermitente de instrumento 
de medição, para fins de manutenção. 
Teste, Chave de 
Chave do sistema de intertravamento e 
alarme que, quando acionada, evidenciam-
se as falhas de lâmpadas e verifica a 
lógica do sistema. 
Torque 
Produto vetorial de uma força por uma 
distancia. Também conhecido como 
momento da força ou momento de rotação. 
A unidade SI é newton x metro (N.m). O 
produto escalar força x distância = trabalho 
(N x m = J) 
Transdutor 
Em Engenharia, qualquer dispositivo 
que converte um sinal de entrada em um 
sinal de saída de forma diferente. 
Em Instrumentação, é o instrumento 
que converte o sinal padrão pneumático 
em sinal eletrônico (P/I) ou vice-versa (I/P). 
Incorretamente chamado de conversor. A 
entrada e saída do transdutor são ambas 
padrão. Tag: XY. 
Transferível 
Característica do sistema que permite 
ao operador canalizar ou dirigir um sinal de 
um instrumento para outro, sem 
necessidade de alterar a fiação. A 
transferência pode ser por chave ou por 
teclado. 
Transiente 
Comportamento de uma variável 
durante a transição entre dois estados em 
regime. Geralmente, o transiente é rápido. 
Transmissor 
Instrumento que sente uma variável de 
processo e gera um sinal padrão eletrônico 
ou pneumático proporcional ao valor da 
variável. A entrada do transmissor é não-
padrão e a saída é padrão. Tag XT 
Transmissão é a transferência à 
distância de sinais padronizados, feita 
através de fio (eletrônico) ou tubo 
(pneumático). 
Os sinais padrão de transmissão são: 
1. pneumático: 20 a 100 kPa 
2. eletrônicoanalógico: 4 a 20 mA 
3. eletrônico digital: HART (de facto) 
Transmissor inteligente é o 
transmissor a base de microprocessador e 
cuja saída única é um protocolo digital, 
como HART, Fieldbus ou FoxCom. 
Transmissor híbrido é aquele com 
duas saídas simultâneas: um protocolo 
digital e o sinal padrão de 4 a 20 mA cc. 
 
 
Terminologia 
 70
 
Fig. 1.4.35. Transmissor eletrônico 
 
Tubo de vazão (flow tube ou meter run) 
Tubo metálico, com acabamento 
especial e dimensões criteriosamente 
escolhidas, usado para alojar um elemento 
sensor de vazão, para melhorar a precisão 
da medição. 
 
 
Fig. 1.4.36. Tubo de vazão ou meter run 
Turbina medidora de vazão 
Instrumento medidor de vazão baseado 
na geração de um trem de pulsos cuja 
freqüência é linearmente proporcional à 
vazão volumétrica. 
 
 
Fig. 1.4.37. Turbina medidora de vazão 
 
Umidade 
Ar é uma mistura de oxigênio, 
nitrogênio e vapor d'água. Umidade é a 
quantidade de vapor d'água na atmosfera. 
As unidades de umidade são: 
1. umidade relativa, de 0 a 100% 
2. dew point (ponto de saturação) ou 
temperatura do bulbo seco e 
molhado 
3. relação de volumes ou de massas 
Genericamente, o medidor de umidade 
é chamado de higrômetro. 
Válvula de Controle 
Equipamento usado para regular a 
vazão de fluidos em tubulações e 
máquinas, recebendo o sinal de saída do 
controlador e atuando na variável 
manipulada. É o elemento final de controle 
mais utilizado. Tag XV ou XCV. 
 
 
 
Fig. 1.4.38. Válvula de controle (Fisher) 
Válvula de segurança 
Válvula acionada por mola e atuada 
pela pressão que permite o fluido escapar 
do recipiente pressurizado em uma 
pressão ligeiramente acima do nível 
seguro de trabalho. Chamada de válvula 
de seguranca para líquido, quando abre 
continuamente ou válvula de alivio para 
gás, quando abre repentinamente. Tag: 
PSV. 
Vapor 
Vapor é um gás à temperatura abaixo 
da temperatura crítica, de modo que ele 
pode ser liqüefeito por compressão, sem 
baixar a temperatura. Sob o ponto de vista 
termodinâmico, gás e vapor possuem o 
mesmo significado prático. 
O vapor d'água, água no estado 
gasoso, é o fluido de trabalho mais usado 
na industria para aquecimento, limpeza e 
reação de processo. O vapor d'água é 
gerado na caldeira. 
Variável de Processo 
Qualquer grandeza física mensurável, 
como pressão, temperatura, nível, vazão e 
análise. Pode ser classificada como 
controlada, manipulada e carga do 
processo. 
Terminologia 
 71
Variável controlada é a regulada pela 
malha de controle. 
Variável manipulada é a atuada no 
elemento final de controle, através do 
controlador, para regular a controlada. 
Geralmente é a vazão de um fluido. 
Variável medida é a quantidade, 
propriedade ou condição que é medida. É 
também chamada de mensurando. 
Carga do processo são todas as 
variáveis envolvidas que afetam a 
controlada, exceto a controlada e 
manipulada. 
Vazão 
Variável de processo associada com 
volume ou massa de fluido que passa por 
um ponto durante determinado intervalo de 
tempo. Vazão é o movimento contínuo de 
fluido (gás, vapor ou líquido) através de 
uma tubulação fechada ou canal aberto. 
Vazão também pode ser o movimento 
discreto de objetos sólidos através de uma 
esteira. 
Em Instrumentação, a vazão pode ser 
detectada (FE), transmitida (FT), indicada 
(FI), registrada (FR), totalizada (FQ), 
alarmada (FA) ou chaveada (FS). 
Venturi 
Tubo venturi é um elemento sensor de 
vazão, com geometria definida, que produz 
uma pressão diferencial proporcional ao 
quadrado da vazão volumétrica. 
 
 
Fig. 1.4.39. Tubo medidor de vazão venturi 
Vibração 
Movimento periódico ou oscilação de um 
elemento, equipamento ou sistema. 
Variável de processo que é medida e 
monitorada em sistema de proteção de 
grandes máquinas rotativas. 
A vibração é causada por qualquer 
excitação que desloca algumas ou todas 
as massas de sua posição de equilíbrio. A 
vibração resultante é uma tentativa das 
forças agirem nas massas para equalizá-
las. 
Viscosidade 
Variável de processo ou grandeza 
física que consiste na resistência que um 
gás ou líquido oferece para fluir quando é 
submetido a uma tensão de cisalhamento. 
Também conhecida como resistência à 
vazão ou atrito interno. 
Visor de nível 
Indicador local e direto de nível, através 
de uma escala transparente graduada. Tag 
do visor é LG (level glass). 
Vortex 
Medidor de vazão baseado na 
formação e medição da freqüência de 
vórtices provocados por um sensor de 
canto vivo colocado no fluxo do fluido. 
 
 
 
Fig. 1.4.40. Medidor de vazão tipo vortex 
Wheatstone, ponte de 
Circuito eletrônico consistindo de 4 
resistências, de modo que, quando 
balanceado (corrente em D nula), são 
iguais os produtos das duas resistências 
opostas (R1 x R4 = R2 x R3). É o circuito 
default para medir resistências e pequenas 
tensões desconhecidas. 
 
 
Terminologia 
 72
 
Fig. 1.4.41. Circuito da ponte de Wheatstone 
 
 
Ziegler – Nichols 
Método de sintonia do controlador, 
onde a determinação dos ajustes ótimos se 
baseia na determinação do ganho 
proporcional que causa instabilidade na 
malha fechada. 
 
 
 
Fig. 1.4.42. Resposta de controlador bem 
sintonizado 
 
 
 
 
 
 Apostilas\Instrumentação Terminologia.DOC 10 DEZ 98 
E 
D 
R1 R2 
R4 R3 
Decaimento 4:1 
 
 73
 
2 
Funções 
 
 
 
 
0. Introdução 
1. Elemento Sensor 
2. Condicionadores de Sinal 
3. Transmissor 
4. Indicador 
5. Registrador 
6. Computador de Vazão 
7. Controlador 
8. Válvula de Controle 
 
 
 
 74
2.0 
Funções dos Instrumentos 
 
 
 
Objetivos de Ensino 
1. Relacionar as necessidades e 
aplicações das medições das 
variáveis, em controle, monitoração 
e alarme de processos industriais. 
2. Apresentar as principais funções da 
medição e controle: deteção da 
variável, condicionamento do sinal, 
apresentação dos dados e atuação 
no processo. 
3. Mostrar os principais tipos de 
instrumentos, pelo princípio de 
funcionamento, atuação, 
alimentação, natureza do sinal. 
1. Instrumentos de Medição 
1.1. Introdução 
Em Instrumentação, o termo medir é 
vago e ambíguo. Normalmente, quando 
se fala medir, se quer dizer indicar o valor 
de uma variável. Porém, o mesmo termo 
medir se refere a sentir. Mais ainda, 
medir pode incluir transmitir, registrar, 
totalizar, alarmar ou controlar. Embora a 
instrumentação trate dos instrumentos 
medidores, não existe símbolo (tag) para 
o medidor, mas para indicador (I), 
transmissor (T), registrador (R), 
totalizador (Q), alarme (A) e controlador 
(C) e condicionador (Y). 
Esta confusão aparece porque um 
sistema completo de medição envolve as 
funções básicas de 
1. sentir a variável 
2. condicionar o sinal 
3. apresentar o valor da variável. 
Estas funções podem ser feitas por 
um ou vários módulos. 
1.2. Tipos de Medição 
Há três procedimentos principais de 
medição: 
1. medição direta 
2. comparação 
3. substituição 
Medição direta 
Como o nome sugere, esta é a forma 
mais simples de medição. Por exemplo, 
se mede a voltagem escolhendo um 
medidor com a faixa correta de voltagem, 
ligando-o nos terminais apropriados e 
lendo a voltagem diretamente da posição 
do ponteiro na escala ou nos dígitos do 
display. 
O método equivalente na pesagem é 
tomar uma balança com mola, com a 
faixa correta, colocar nela o peso 
desconhecido e ler o deslocamento na 
escala calibrada. 
Os dois métodos possuem várias coisas em 
comum. Ambos os métodos se baseiam no 
comportamento de algum sistema físico (sensor e 
processador do sinal) para converter a quantidade 
medida (sinal de entrada) em uma quantidade 
observável (sinal de saída). Para o voltímetro, o 
processo físico é a rotação da bobina móvel 
quando a corrente passa por ela. O balanço da 
mola se baseia no deslocamento causado pela 
força da gravidade no peso. Para os dois 
instrumentos, é necessária uma calibração inicial 
da posição do ponteiro, como uma funçãoda 
magnitude do sinal de entrada. Isto é feito 
somente em 
uma posição, tipicamente na deflexão de fundo de 
escala e a precisão da leitura em outros pontos 
depende da linearidade da resposta do sistema. A 
Funções dos Instrumentos 
 75
precisão contínua do instrumento entre as 
calibrações depende do valor pelo qual a resposta 
do sistema pode variar, devido ao envelhecimento 
e outros efeitos. A precisão da medição direta 
depende fundamentalmente do sistema físico 
escolhido como transdutor e processador do sinal, 
do número de vezes de calibração do sistema e da 
qualidade do equipamento usado. 
 
 
 
Fig. 2.1.1. Medição direta 
 
 
Medição comparativa - balanço de 
nulo 
O método comparativo de pesagem 
deve ser muito familiar a todos. Usam-se 
dois pratos da balança para comparar os 
pesos da massa desconhecida e da 
massa conhecida. Quando eles forem 
iguais, não haverá deflexão do ponteiro. 
Quando um for maior que o outro, haverá 
uma deflexão para algum dos lados da 
balança. Tudo se resume a uma questão 
de se ter pesos calibrados conhecidos 
para que se tenha a pesagem exata de 
qualquer massa desconhecida. 
Não há necessidade de calibração. 
Em cada medição, a quantidade 
desconhecida é comparada diretamente 
com uma quantidade conhecida. 
Uma situação similar pode ocorrer na medição 
elétrica. Pode-se produzir uma voltagem 
conhecida e então compará-la com uma voltagem 
desconhecida. A comparação real é feita usando-
se um galvanômetro que detecta se há passagem 
ou não de corrente por ele. Quando as voltagens 
forem diferentes, haverá passagem de corrente 
em alguns dos dois sentidos, dependendo do valor 
relativo das voltagens. Quando elas forem iguais 
não haverá corrente pelo galvanômetro. Quando 
se obtém a posição zero (nulo), garante-se que as 
voltagens são exatamente iguais. Este método, 
chamado de balanço de nulo, é extremamente 
preciso porque ele não se baseia em qualquer 
outro sistema físico para se obter o valor da 
quantidade medida. 
 
 
 
 
Fig. 2.1.2. Medição por comparação 
 
 
É verdade que é necessário usar e se 
usa um sistema de medição para indicar 
a obtenção do balanço do nulo. O 
sistema necessita apenas da leitura do 
zero; ele não precisa ser calibrado nem 
precisa dar uma resposta linear. O 
sistema de medição deve ser calibrado 
ou ajustado somente quando as leituras 
estiverem fora do equilíbrio. 
Medição por substituição 
Como já visto, o método comparativo 
de medição é fundamentalmente mais 
preciso do que o método correspondente 
de medição direta, por que se elimina o 
sistema de medição como meio de 
interpretar o sinal de entrada sendo 
medido. Foi visto também que uma forma 
limitada de sistema de medição era usar 
o registro da posição do balanço do nulo. 
Um método mais preciso ainda de 
medição elimina qualquer efeito do 
sistema de medição. 
Como exemplo, seja a balança 
química com dois pratos, que fica 
balançada exatamente quando há a 
massa de 200 g em cada prato. Agora, 
se estes pesos forem removidos e um 
peso de apenas 1 g for colocado em 
cada prato, haverá ainda um balanço 
perfeito? Espera-se que sim. Porém, 
entre a primeira e a segunda medições 
foram removidas 398 g do sistema e isto 
afetará as tensões e resistências 
presentes nos braços, suportes e 
ponteiro. É bem possível que haja uma 
pequena variação no comportamento do 
sistema, dando um erro na medição da 1 
g. Em uma balança mais precisa deveria 
haver uma garantia que o peso total no 
Funções dos Instrumentos 
 76
sistema não variasse, mesmo se forem 
medidos pesos de diferentes valores. Isto 
pode ser feito pelo método da 
substituição. 
Uma balança perfeita é obtida com os pesos 
calibrados de 200 g no prato B. Um peso 
desconhecido M é colocado no prato A. Para se 
consiga um novo balanço, agora é necessário 
remover pesos do prato B. 
 
 
 
Fig. 2.1.3. Medição por substituição 
 
 
O peso removido de B é igual ao peso 
desconhecido colocado no prato A, de 
modo que este peso foi medido. Porem, o 
que é significativo neste novo sistema é 
que o peso total na balança não foi 
alterado. Tudo que aconteceu foi a 
substituição de um peso desconhecido 
por um peso conhecido e as condições 
do sistema de medição (balança) não 
foram alteradas. Assim, a medição por 
substituição envolve a recolocação de 
algo de valor desconhecido por algo de 
valor conhecido, sem alterar as 
condições de medição. 
Por exemplo, seja a resistência de 
valor desconhecido em um circuito. Se 
ela é substituída por uma resistência de 
valor conhecido, R, de modo que a 
voltagem e a corrente no circuito 
continuem exatamente as mesmas, então 
o valor da resistência desconhecida é 
também igual a R. 
2. Aplicações da Medição 
Os principais usos da medição em 
processos industriais e operações são: 
1. controle 
2. monitoração 
3. alarme. 
2.1. Controle 
Controlar uma variável de processo é 
mantê-la constante e igual a um valor 
desejado ou variando dentro de limites 
estreitos. Só se controla uma variável. 
Não se pode ou não há interesse em 
controlar grandeza que seja constante. 
O controle pode ser obtido 
manualmente, quando o operador atua 
no processo baseando-se nas medições 
e indicações de grandezas do sistema. O 
controle manual é de malha aberta e é 
matematicamente estável. 
Há várias técnicas e teorias para se 
obter o controle automático de processos 
industriais. A técnica básica e a mais 
usada é através da malha fechada com 
realimentação negativa (feedback), onde 
1. mede se a variável controlada na 
saída do processo, 
2. compara-a com um valor de 
referência e 
3. atua na entrada do processo, 
4. de modo a manter a variável 
controlada igual ao valor desejado 
ou variando em torno deste valor. 
O controle automático com 
realimentação negativa pode se tornar 
mais complexo, envolvendo muitas 
variáveis de processo simultaneamente. 
São casos particulares de controle a 
realimentação negativa multi variável: 
cascata, faixa dividida (split range) e 
auto-seletor. 
Outra técnica alternativa é o controle 
de malha fechada preditivo antecipatório 
(feedforward). Esta estratégia envolve 
1. a medição de todos os distúrbios 
que afetam a variável controlada, 
2. um modelo matemático do 
processo sob controle, 
3. a atuação em uma variável 
manipulada, 
4. no momento em que há previsão 
de variação na variável controlada 
e antecipando-se ao aparecimento 
do erro. 
5. para manter a variável controlada 
constante e igual ao valor 
desejado, 
Um caso particular e elementar de 
controle preditivo antecipatório é o 
controle de relação de vazões. 
Atualmente, com a aplicação 
intensiva e extensiva de instrumentação 
digital a microprocessador e com 
computadores, há vários níveis de 
estratégias de controle, como: 
Funções dos Instrumentos 
 77
1. controle 
2. coordenação 
3. otimização 
4. gerenciamento. 
Ao nível do processo, no chão de 
fábrica, há o controle de regulação 
automática, envolvendo as variáveis de 
processo, dados de engenharia e com 
alta freqüência de atuações. 
Acima do nível do controle de 
processo, há o controle de coordenação, 
quando são estabelecidos os pontos de 
ajustes dos controladores e é feita a 
supervisão do controle. Acima deste 
nível, tem-se a otimização do controle, 
quando são usados e analisados os 
dados do processo, para o controle 
estatístico. 
Finalmente, no topo da pirâmide, tem-
se o controle de gerenciamento da 
planta. Quanto mais elevado o nível, 
maior o nível de administração e de 
complexidade. Quanto mais baixo e 
próximo do processo, mais engenharia e 
menos complexidade. 
2.2. Monitoração 
Monitorar é supervisionar um sistema, 
processo ou operação de máquina, para 
verificar se ele opera corretamente 
durante sua operação. Em 
instrumentação, é comum usar 
instrumentos para medir continuamente 
ou em intervalos uma condição que deve 
ser mantida dentro de limites pré 
determinados. São exemplos clássicos 
de monitoração: 
1. radioatividade emalgum ponto de 
uma planta nuclear, 
2. deslocamento axial ou vibração 
radial de eixos de grandes 
máquinas rotativas, 
3. reação química em reatores 
através da análise de composição 
dos seus produtos. 
Um sistema de monitoração é 
diferente de um sistema de controle 
automático porque não há atuação 
automática no sistema, ou por 
incapacidade física de atuação ou por 
causa dos grandes atrasos entre as 
amostragens, medições e atuações. No 
sistema de monitoração, todas as 
indicações e registros são avaliados 
continuamente, analisam-se as 
condições do processo e, em caso 
extremo, pode-se desligar o sistema, de 
modo automático ou manual, quando os 
limites críticos de segurança são 
atingidos. 
2.3. Alarme 
Em sistemas de controle e de 
monitoração é comum se ter alarmes. 
Um sistema de alarme opera dispositivos 
de aviso (luminoso, sonoro) após a 
ocorrência de uma condição indesejável 
ou perigosa no processo. O sistema de 
alarme é usado para chamar a atenção 
do operador para condições anormais do 
processo, através de displays visuais e 
dispositivos sonoros. Os displays visuais 
geralmente piscam lâmpadas piloto para 
indicar condições anormais do processo 
e são codificados por cores para 
distinguir condições de alarme 
(tipicamente branca) e de desligamento 
(tipicamente vermelha). Diferentes tons 
audíveis também podem ser usados para 
diferenciar condições de alarme e de 
desligamento. 
Um sistema de alarme possui vários 
pontos de alarme que são alimentados 
por uma única fonte de alimentação. O 
anunciador de alarme apresenta a 
informação operando em seqüência. A 
seqüência descreve a ordem dos 
eventos, incluindo as ações das chaves 
de alarme, lógica do anunciador, sinal 
sonoro, display visual e ação do 
operador. 
Tipicamente, cada seqüência tem 
quatro objetivos: 
1. alertar o operador para uma 
condição anormal, 
2. indicar a natureza da condição 
anormal (alarme ou desligamento), 
3. requerer a ação de conhecimento 
pelo operador 
4. indicar quando o sistema retorna à 
condição normal. 
3. Sistema de Medição 
Embora haja vários tipos de controle, 
vários níveis de complexidade, vários 
enfoques diferentes, há um parâmetro 
em comum no controle, monitoração e 
Funções dos Instrumentos 
 78
alarme do processo: a medição das 
variáveis e grandezas do processo. A 
medição é fundamental. A base de um 
controle correto é a medição precisa da 
variável controlada. 
 
 
 
(a) elemento sensor real desmontado 
 
 
 
(b) elemento e transmissor 
Fig. 2.1.4. Transmissor de temperatura com 
sistema de enchimento termal 
 
A instrumentação para fazer estas 
medições é vital para a indústria. O uso 
de instrumentação em sistemas como 
casa de força, indústrias de processo, 
máquinas de produção automática, com 
vários dispositivos de controle, 
manipulação e segurança revolucionou e 
substituiu velhos conceitos. Os 
instrumentos tem produzido uma grande 
economia de tempo e mão de obra 
envolvida. Os sistemas de instrumentos 
agem como extensões dos sentidos 
humanos e facilitam o armazenamento 
da informação de situações complexas. 
Por isso, a instrumentação se tornou um 
componente importante das atividades 
rotineiras da indústria e contribuiu 
significativamente para o 
desenvolvimento da economia. 
Um sistema genérico de medição 
consiste dos seguintes elementos 
básicos, que fazem parte de todos 
instrumentos: 
1. elemento sensor ou elemento 
transdutor, que detecta e converte a 
entrada desejada para uma forma 
mais conveniente e prática a ser 
manipulada pelo sistema de medição. 
O elemento sensor é também 
chamado de elemento primário ou 
transdutor. Ele constitui a interface do 
instrumento com o processo. 
2. elemento condicionador do sinal, que 
manipula e processa a saída do 
sensor de forma conveniente. As 
principais funções do condicionador 
de sinal são as de amplificar, filtrar, 
integrar e converter sinal analógico-
digital e digital-analógico. 
3. o elemento de apresentação do dado, 
que dá a informação da variável 
medida na forma quantitativa. O 
elemento de apresentação de dado é 
também chamado de display ou 
readout. Ele constitui a interface do 
instrumento com o operador do 
processo. 
Os elementos auxiliares aparecem em alguns 
instrumentos, dependendo do tipo e da técnica 
envolvida. Eles são: 
1. elemento de calibração para 
fornecer uma facilidade extra de 
calibração embutida no 
instrumento. Os transmissores 
inteligentes possuem esta 
capacidade de autocalibração 
incorporada ao seu circuito. 
2. elemento de alimentação externa 
para facilitar ou possibilitar a 
operação do elemento sensor, do 
condicionador de sinal ou do 
elemento de display. 
3. elemento de realimentação 
negativa para controlar a variação 
da quantidade física que está 
sendo medida. Este elemento 
possibilita o conjunto funcionar 
automaticamente, sem a 
interferência do operador. 
 
 
Funções dos Instrumentos 
 79
 
(a) instrumento desmontado (b) lateral 
 
(c) Vista frontal do instrumento 
Fig. 2.1.5. Indicador de pressão manométrica ou 
manômetro com bourdon C 
 
 
Por exemplo, no indicador analógico 
de pressão com bourdon C, o elemento 
sensor é o tubo metálico em forma de C. 
A pressão a ser medida é aplicada 
diretamente no sensor que sofre uma 
deformação elástica, produzindo um 
pequeno movimento mecânico. A entrada 
do sensor é a pressão e a saída é um 
movimento mecânico. Este pequeno 
movimento é mecanicamente amplificado 
por meio de engrenagens e alavancas, 
que constituem os elementos 
condicionadores do sinal. Finalmente, um 
ponteiro é fixado na engrenagem e 
executa uma excursão angular sobre 
uma escala graduada em unidade de 
pressão. O conjunto escala e ponteiro 
constitui o elemento de apresentação de 
dados. Este instrumento é analógico e 
seu funcionamento é mecânico. Ele não 
requer alimentação externa, pois utiliza a 
própria energia da pressão para 
funcionar. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 2.1.6. Registro de temperatura a termopar ou 
RTD 
 
 
Em outro exemplo, no registro de 
temperatura com termopar ou RTD, o 
termopar ou o RTD (detector de 
temperatura a resistência) é o elemento 
sensor que detecta a temperatura a ser 
medida. A temperatura medida gera uma 
pequena tensão ou varia a resistência 
elétrica do RTD. Esta pequena tensão ou 
resistência é medida por um circuito 
eletrônico chamado de ponte de 
Wheatstone. A tensão ou a variação da 
resistência é linearmente proporcional à 
temperatura medida. A ponte de 
Wheatstone é um condicionador de sinal. 
Através de uma polarização externa e um 
balanço de nulo, é possível determinar a 
tensão gerada pelo termopar ou variação 
da resistência elétrica do RTD. O circuito 
da ponte também processa o sinal 
elétrico, amplificando-o, filtrando-o de 
ruídos externos e, no caso, convertendo-
o para um sinal para o registro final da 
temperatura. Este instrumento é 
eletrônico e a indicação é digital. A 
apresentação de dados não é feita 
através do conjunto pena e gráfico do 
registrador. 
 
 
 
 
 Apostilas\Instrumentação 20Ffunção.doc 11 DEZ 98 ( Substitui 26 ABR 97) 
Sensor 
 80
2.1 
Elemento Sensor 
 
 
 
1. Conceito 
O elemento sensor não é um 
instrumento mas faz parte integrante da 
maioria absoluta dos instrumentos. O 
elemento sensor é o componente do 
instrumento que converte a variável física 
de entrada para outra forma mais usável. A 
grandeza física da entrada geralmente é 
diferente grandeza da saída. 
O elemento sensor depende 
fundamentalmente da variável sendo 
medida. O elemento sensor geralmente 
está em contato direto com o processo e dá 
a saída que depende da variável a ser 
medida. 
Exemplos de sensores são: 
1. o tubo bourdon que se deforma 
elasticamente quando submetido a 
uma pressão, 
2. o strain gauge que varia a 
resistência elétrica em função da 
pressão exercida sobre ele; 
3. o sensor bimetal que varia o formato 
em função da variaçãoda 
temperatura medida, 
4. o termopar que gera uma militensão 
em função da diferença de 
temperatura entre dois pontos; 
5. a placa de orifício que gera uma 
pressão diferencial proporcional ao 
quadrado da vazão volumétrica que 
passa no seu interior. 
Se há mais de um elemento sensor no 
sistema, o elemento em contato com o 
processo é chamado de elemento sensor 
primário, os outros, de elementos sensores 
secundários. Por exemplo, a placa de 
orifício é o elemento primário da vazão; o 
elemento que mede a pressão diferencial 
gerada pela placa é o secundário. 
Em alguns processos o elemento 
sensor pode estar protegido por algum 
outro dispositivo, de modo que ele não fica 
em contato direto com o processo. O selo 
de pressão e o poço de temperatura são 
exemplos de acessórios que evitam o 
contato direto do sensor com o processo. 
Os nomes alternativos para o sensor 
são: elemento transdutor, elemento 
primário, detector, probe, pickup ou pickoff. 
2. Terminologia 
De um modo geral, transdutor é o 
elemento, dispositivo ou instrumento que 
recebe a informação na forma de uma 
quantidade e a converte para informação 
para esta mesma forma ou outra diferente. 
Aplicando este definição, são transdutores: 
elemento sensor, transmissor, transdutor 
corrente para pneumático (i/p) e 
pneumático para corrente (p/i), conversor 
eletrônico analógico para digital (A/D) e 
conversor digital para analógico (D/A). 
A norma ISA 37.1 (1982): Electrical 
Transducer Nomenclature and Terminology 
padroniza a terminologia e recomenda o 
seguinte: 
1. elemento sensor ou elemento transdutor 
para o dispositivo onde a entrada e a 
saída são ambas não-padronizadas e de 
naturezas iguais ou diferentes. 
2. transmissor para o instrumento onde a 
entrada é não-padronizada e a saída é 
padronizada e de naturezas iguais ou 
diferentes. 
3. transdutor para o instrumento onde a 
entrada e a saída são ambas 
padronizadas e de naturezas diferentes. 
Sensor 
 81
4. conversor para o instrumento onde a 
entrada e a saída são ambas de 
natureza elétrica mas com 
características diferentes, como o 
conversor A/D (analógico para digital), 
D/A (digital para analógico), conversor 
I/F (corrente para freqüência), conversor 
i/v (corrente para voltagem). 
O nome correto e completo do elemento 
transdutor recomendado pela norma ISA 
37.1 (1982) inclui: 
1. o nome transdutor, 
2. variável sendo medida, 
3. modificadora restritiva da variável, 
4. princípio de transdução, 
5. faixa de medição, 
6. unidade de engenharia. 
Exemplos de elementos sensores: 
1. Transdutor, pressão, diferencial, 0 a 
100 kPa, potenciométrico 
2. Transdutor, pressão de som, 
capacitivo, 100 a 160 dB. 
3. Transdutor, aceleração, relativa, ±3 g. 
4. Transdutor de pressão absoluta a 
strain gauge amplificador, 0 a 500 
MPa. 
5. 0-300 oC, resistivo, superfície, 
temperatura, transdutor. 
3. Modificadores 
Há quatro modificadores do sensor: 
1. mensurando 
2. tipo do mensurando 
3. princípio elétrico 
4. características especiais 
O mensurando ou quantidade medida 
determina o nome do elemento sensor. 
Embora as principais variáveis de processo 
sejam nível, pressão, temperatura e vazão, 
as possíveis variáveis medidas são: 
1. Aceleração 
2. Análise (composição, pH) 
3. Atitude 
4. Condutividade elétrica 
5. Corrente elétrica 
6. Deslocamento 
7. Densidade 
8. Força (peso) 
9. Fluxo de calor 
10. Freqüência 
11. Luz 
12. Nível de líquido 
13. Número de Mach (velocidade 
relativa) 
14. Posição 
15. Potência 
16. Pressão e vácuo 
17. Queima (combustão) 
18. Radiação nuclear 
19. Temperatura 
20. Tempo 
21. Tensão elétrica 
22. Torque 
23. Umidade 
24. Vazão 
25. Velocidade 
26. Vibração 
27. Viscosidade 
O segundo modificador do sensor se 
refere ao tipo ou à restrição da quantidade 
medida. Os exemplos incluem: 
1. Absoluta (temperatura, pressão) 
2. Angular (velocidade) 
3. Diferencial (pressão, tensão) 
4. Escalar (velocidade) 
5. Gauge (pressão) 
6. Infravermelha (luz) 
7. Intensidade 
8. Linear 
9. Mássica (vazão) 
10. Radiante 
11. Relativa (densidade, pressão) 
12. Superfície 
13. Total 
14. Vetorial (velocidade) 
15. Volumétrica (vazão) 
O terceiro modificador é o princípio de 
transdução elétrico envolvido, como: 
1. Capacitivo 
2. Eletromagnético 
3. Indutivo 
4. Ionizante 
5. Fotocondutivo 
6. Fotovoltáico 
7. Piezoelétrico 
8. Potenciométrico 
9. Relutante 
10. Resistivo 
11. Strain gauge 
12. Termelétrico 
O quarto modificador do sensor se 
refere a alguma característica especial ou 
propriedade relevante do sensor. Ele serve 
para dar mais detalhe ao nome. Exemplos: 
1. Amplificador 
2. Autogerador 
3. Cápsula 
4. Chave 
5. Colado 
Sensor 
 82
6. Dobrável 
7. Elemento exposto 
8. Fole 
9. Giro 
10. Incremento discreto 
11. Integrante 
12. Saída ca (corrente alternada) 
13. Saída cc (corrente contínua) 
14. Saída digital 
15. Saída dual 
16. Saída freqüência 
17. Semicondutor 
18. Servo 
19. Soldável 
20. Tubo bourdon 
21. Turbina 
22. Ultra-sônico 
23. Vibrante 
3. Princípios de transdução 
Conforme a natureza do sinal de saída, 
os sensores podem ser classificados como: 
1. mecânicos 
2. eletrônicos 
Praticamente, toda variável de processo 
pode ser medida eletronicamente e nem 
toda variável pode ser medida 
mecanicamente. Por exemplo, o pH só 
pode ser medido por meio elétrico. As 
principais vantagens do sinal eletrônico 
sobre o mecânico são: 
1. não há efeitos de inércia e atrito, 
2. a amplificação é mais fácil de ser 
obtida 
3. a indicação e o registro à distância 
são mais fáceis. 
Durante o estudo das variáveis de 
processo, serão vistos com profundidade 
os princípios mais comuns descritos 
adiante. 
4. Sensores Mecânicos 
O elemento sensor mecânico recebe na 
entrada a variável de processo e gera na 
saída uma grandeza mecânica, como 
movimento, força ou deslocamento, 
proporcional à variável medida. 
 
 
 
1. Espiral (b) Enchimento termal 
 
 
(c). Placas de orifício 
Fig. 1.1. Elemento sensores mecânicos 
 
 
O elemento sensor mecânico não necessita 
de nenhuma fonte de alimentação externa 
para funcionar; ele é acionado pela própria 
energia do processo ao qual está ligado. 
Exemplos de elementos sensores 
mecânicos: 
1. Espiral, para a medição de pressão; 
2. Enchimento termal, para temperatura; 
3. Placa de orifício, para a vazão 
5. Sensores Eletrônicos 
O elemento sensor eletrônico recebe na 
entrada a variável de processo e gera na 
saída uma grandeza elétrica, como tensão, 
corrente elétrica, variação de resistência, 
capacitância ou indutância, proporcional a 
esta variável. 
Há elementos sensores eletrônicos 
ativos e passivos. 
Os elementos ativos geram uma tensão ou 
uma corrente na saída, sem necessidade 
de alimentação externa. Exemplos: 
1. cristal piezelétrico para a pressão 
2. termopar para a temperatura 
3. eletrodos para a medição de pH. 
Os circuitos que condicionam estes 
sinais necessitam de alimentação externa. 
Os elementos passivos necessitam de 
uma polarização elétrica externa para 
poder medir uma grandeza elétrica passiva 
para medir a variável de processo. As 
grandezas elétricas variáveis são: a 
resistência, a capacitância e a indutância. 
Sensor 
 83
Exemplo de elementos sensores passivos 
eletrônicos: 
1. resistência detectora de 
temperatura 
2. célula de carga (strain gauge) para 
a medição de pressão e de nível, 
3. bobina detectora para a transdução 
do sinal de corrente para o sinal 
padrão pneumático. 
 
 
 
Fig. 1.2. Elemento sensor eletrônico de pH 
 
 
Os elementos sensores eletrônicos 
podem ser dos seguintes tipos: 
1. capacitivo 
2. indutivo 
3. relutante 
4. eletromagnético 
5. piezoelétrico 
6. resistivo 
7. potenciométrico 
8. strain gauge 
9. fotocondutivo 
10. fotovoltáico 
11. termelétrico 
12. ionizante 
5.1. Sensor capacitivo 
O sensor capacitivo converte a variável 
de processo medida em uma variação da 
capacitância elétrica. Um capacitor consiste 
de duas placas condutorasde área A 
separadas por um dielétrico (ε) pela 
distância d, conforme a expressão 
matemática seguinte: 
 
d
A
C ε= 
 
Assim, a variação de capacitância pode 
ser causada 
1. pelo movimento de um dos 
eletrodos (placas), alterando a 
distancia d 
2. pela variação da área das placas 
3. pela variação do dielétrico entre as 
duas placas fixas. 
Atualmente, a maioria dos 
transmissores eletrônicos usa cápsulas 
capacitivas para a medição de pressão 
manométrica, absoluta ou diferencial. 
 
 
 
(a) Placas móveis, dielétrico fixo 
 
 
(b) Placas fixas, dielétrico variável 
 
Fig. 1..3. Transdução capacitiva 
5.2. Sensor indutivo 
O sensor indutivo converte a variável de 
processo medida em uma variação da 
auto-indutância elétrica de uma bobina. As 
variações da indutância podem ser 
causadas pelo movimento de um núcleo 
ferromagnético dentro da bobina ou pelas 
variações de fluxo introduzidas 
externamente na bobina com núcleo fixo. 
Há transmissores eletrônicos, a balanço 
de forças, que utilizam (ou utilizavam) 
bobinas detetoras para a medição da 
pressão. 
 
 
∆C 
∆C 
Sensor 
 84
 
Fig.2.4. Transdução indutiva 
5.3. Sensor relutante 
O sensor relutante converte a variável de 
processo medida em uma variação da 
voltagem devida a uma variação na 
relutância entre duas ou mais bobinas 
separadas e excitadas por tensão alternada 
(ou de duas porções separadas de uma 
mesma bobina). Esta categoria de 
sensores inclui relutância variável, 
transformador diferencial e ponte de 
indutâncias. A variação na trajetória da 
relutância é usualmente feita pelo 
movimento de um núcleo magnético dentro 
da bobina. 
 
 
Fig. 1.4. Transdução relutiva por transformador 
diferencial 
5.4. Sensor eletromagnético 
O sensor eletromagnético converte a 
variável de processo medida em uma força 
eletromotriz induzida em um condutor pela 
variação no fluxo magnético, na ausência 
de excitação. A variação no fluxo feita é 
usualmente pelo movimento relativo entre 
um eletromagneto e um magneto ou porção 
de material magnético. 
 
 
 
Fig. 1.6. Transdução eletromagnética 
 
5.5. Sensor piezoelétrico 
O sensor piezoelétrico converte uma 
variável de processo medida em uma 
variação de carga eletrostática (Q) ou 
voltagem (E) gerada por certos materiais 
quando mecanicamente estressados. O 
stress é tipicamente de forças de 
compressão ou tração ou por forças de 
entortamento exercida no cristal 
diretamente por um elemento sensor ou por 
um elo mecânico ligado ao elemento 
sensor. 
 
 
 
Fig. 1.7. Transdução piezoelétrica 
(a) compressão ou tensão 
(b) força de entortamento 
5.6. Sensor resistivo 
O sensor resistivo converte a variável 
de processo medida em uma variação de 
resistência elétrica. As variações de 
resistência podem ser causadas em 
condutores ou semicondutores 
(termistores) por meio de aquecimento, 
resfriamento, aplicação de tensão 
mecânica, molhação, secagem de certos 
sais eletrolíticos ou pelo movimento de um 
braço de reostato. 
 
 
∆L 
∆E 
Tap 
central 
∆E 
∆E 
ou ∆Q 
∆E 
ou ∆Q 
Sensor 
 85
 
Fig. 1.8. Transdução resistiva 
5.7. Sensor potenciométrico 
O sensor potenciométrico converte a 
variável de processo medida em uma 
variação de relação de voltagens pela 
variação da posição de um contato móvel 
(wiper) em um elemento resistivo, através 
do qual é aplicada uma excitação. A 
relação dada pela posição do elemento 
móvel é basicamente uma relação de 
resistências. 
 
Fig. 1.9. Transdução potenciométrica 
5.8. Sensor strain gauge 
O sensor strain gauge converte a 
variável de processo medida em uma 
variação de resistência em dois ou quatro 
braços da ponte de Wheatstone. Este 
princípio de transdução é uma versão 
especial da transdução resistiva, porém, 
ela envolve dois ou quatro sensores strain 
gauges resistivos ligados em uma ponte de 
Wheatstone polarizada, de modo que a 
saída é uma variação de voltagem. 
 
 
 
Fig. 1.10. Transdução de strain gauge 
5.9. Sensor fotocondutivo 
O sensor fotocondutivo converte a variável 
de processo medida em uma variação de 
resistência elétrica (ou condutância) de um 
material semicondutor devido à variação da 
quantidade de luz incidente neste material. 
 
 
Fig. 1.11. Transdução foto condutiva 
 
5.10. Sensor fotovoltáico 
O sensor fotovoltáico converte a 
variável de processo medida em uma 
variação de tensão elétrica de um material 
semicondutor devido à variação da 
quantidade de luz incidente em junções de 
certos materiais semicondutores. 
 
 
 
∆R 
∆R 
∆R 
∆R 
- 
+ 
L Ew 
Ex 
x
w
E
E∆
Ex 
∆E 
B 
D C 
A 
Luz ∆R 
Luz ∆E 
Sensor 
 86
Fig. 1.12. Transdução fotovoltáica 
 
5.11. Sensor termoelétrico 
O sensor termoelétrico converte a 
variável de processo medida em uma 
variação de força eletromotriz gerada pela 
diferença de temperatura entre duas 
junções de dois materiais diferentes, devido 
ao efeito Seebeck. 
 
 
 
Fig. 1.13. Transdução termelétrica 
5.12. Sensor iônico 
O sensor iônico converte a variável de 
processo medida em uma variação da 
corrente de ionização existente entre dois 
eletrodos. 
 
 
 
Fig. 1.14. Transdução ionizante 
6. Escolha do sensor 
O objetivo de um sistema de controle é 
garantir uma correlação rigorosa entre a 
saída real e a saída desejada. A saída real 
é a variável de processo e a saída 
desejada é chamada de ponto de ajuste. 
Gasta se muita matemática, eletrônica e 
dinheiro para se obter e garantir o 
desempenho do sistema. Porém, por 
melhor que seja o projeto matemático ou a 
implementação eletrônica, o controle final 
não pode ser melhor que a percepção da 
variável do processo. 
A qualidade da medição da variável 
sendo controlada estabelece a linha de 
referência do desempenho global do 
sistema. É muito importante entender os 
princípios físicos que permitem o sensor 
converter a variável do processo em uma 
grandeza elétrica ou mecânica. 
É fundamental estabelecer a exatidão, 
precisão, resolução, linearidade, 
repetitividade e tempo de resposta do 
sensor para as necessidades do sistema. 
Um sensor especificado com precisão 
insuficiente pode comprometer o 
desempenho de todo o sistema. No outro 
extremo, selecionar um sensor com 
precisão exagerada e difícil de ser 
conseguida na prática, não é justificado 
para um controle que não requer tanta 
precisão. 
 
 
(a) Esquemático 
 
 
(b) Físico 
 
Fig. 1.15. Elemento de enchimento termal, com 
compensação de temperatura ambiente 
 
 
 
∆E T1 T2 
Sensor 
 87
7. Características Desejáveis do 
Sensor 
Em certos casos, o sensor do sinal de 
entrada pode aparecer discretamente em 
dois ou mais estágios, tendo-se o elemento 
primário, secundário e terciário. Em outros 
casos, o conjunto pode ser integrado em 
um único elemento. 
Algumas características desejáveis de 
um elemento sensor que devem ser 
consideradas em sua especificação e 
seleção para uma determinada aplicação 
são: 
1. o elemento sensor deve reconhecer 
e detectar somente o sinal da 
variável a ser medida e deve ser 
insensível aos outros sinais 
presentes simultaneamente na 
medição. Por exemplo, o sensor de 
velocidade deve sentir a velocidade 
instantânea e deve ser insensível a 
pressão e temperatura locais. 
2. o sensor não deve alterar a variável 
a ser medida. Por exemplo, a 
colocação da placa de orifício para 
sentir a vazão, introduz uma 
resistência à vazão, diminuindo-a. A 
vazão diminui quando se coloca a 
placa para medi-la. 
3. o sinal de saída do sensor deve ser 
facilmente modificado para ser 
facilmente indicado, registrado, 
transmitido e controlado. Por isso, 
atualmente os sensores eletrônicos 
são mais preferidos que os 
mecânicos, pois são mais 
facilmente manipulados. 
4. o sensor deve ter boa exatidão, 
conseguida por fácil calibração. 
5. o sensor deve ter boa precisão, 
constituída de linearidade, 
repetitividade e reprodutibilidade. 
6. o sensor deve ter linearidade de 
amplitude. 
7. o sensor deve ter boa resposta 
dinâmica, respondendo rapidamenteFig. 1.1.1. Operador de campo, sala de controle centralizada e arrea industrial 
 
Instrumentação 
 2
Objetivos de Ensino 
1. Definir o significado de instrumentação e 
listar as disciplinhas correlatas. 
2. Descrever as aplicações e as vantagens 
do controle e da automação industrial. 
3. Informar acerca do histórico e da 
evolução das tecnologias aplicadas: 
analógica e digital, pneumática e 
eletrônica, centralizada e distribuída, 
dedicada e compartilhada, real e virtual.. 
1. Instrumentação 
1.1. Conceito e aplicações 
A instrumentação é o ramo da 
engenharia que trata de instrumentos 
industriais. 
Os enfoques da Instrumentação podem 
ser de 
1. Fabricação: construção de 
componentes e instrumento 
2. Projeto: detalhamento básico e 
específico de sistemas 
equipamentos e instrumentos 
3. Especificação: estabelecimento de 
características físicas, funcionais e 
de segurança dos instrumentos 
4. Vendas: comercialização, marketing 
e promoção de instrumentos 
5. Montagem: fixação correta dos 
instrumentos no local de trabalho, 
para que ele opere conforme o 
previsto 
6. Operação: monitoração do 
desempenho do instrumento e 
atuação manual, quando necessário, 
para garantir segurança e eficiência 
7. Manutenção dos instrumentos: 
reparo do instrumento quando 
inoperante, calibração e ajuste do 
instrumento quando o desempenho 
metrológico o exigir 
As principais funções dos instrumentos 
são: 
1. sensor: detecção da variável medida 
2. Indicação: apresentação do valor 
instantâneo da variavel 
3. Condicionamento do sinal: operação 
de tornar mais amigável e tratável o 
sinal original 
4. Registro: apresentação do valor 
histórico e em tempo real da variavel 
5. Controle: garantir que o valor de uma 
variável permaneça igual, em torno 
ou próximo de um valor desejável 
6. Alarme e intertravamento: geração 
de sinais para chamar a atenção do 
operador para condições que exijam 
sua interferência ou para atuar 
automaticamente no processo para 
mantê-lo seguro 
As variáveis envolvidas incluem mas não 
se limitam a 
1. Pressão 
2. Temperatura 
3. Vazão 
4. Nível 
5. Análise 
Os instrumentos estão associados e 
aplicados aos seguintes equipamentos: 
1. Caldeira: equipamento para gerar 
vapor 
2. Reator: equipamento onde se realiza 
uma reação química ordenada 
3. Compressor: equipamento para 
mover gases 
4. Bomba: equipamento para mover 
liquidos 
5. Coluna de destilação: equipamento 
para separar diferentes produtos 
com diferentes pontos de ebulição 
6. Forno: equipamento para aquecer 
algum produto 
7. Refrigerador: equipamento para 
esfriar algum produto 
8. Condicionador de ar: equipamento 
para manter as condições do ar 
ambiente dentro de determinados 
limites 
As indústrias que utilizam os 
instrumentos de medição e de controle do 
processo, de modo intensivo e extensivo 
são: 
1. Química 
2. Petroquímica 
3. Refinaria de petróleo 
4. Gás e óleo 
5. Dutos e Terminais 
6. Têxtil 
7. Fertilizante 
8. Papel e celulose 
9. Alimentícia 
10. Farmacêutica 
11. Cimento 
12. Siderúrgica 
13. Mineração 
14. Nuclear 
Instrumentação 
 3
15. Hidrelétrica 
16. Termelétrica 
17. Tratamento d'água e de efluentes 
1.2. Disciplinas relacionadas 
O projeto completo do sistema de 
controle de um processo envolve vários 
procedimentos e exige os conhecimentos 
dos mais diversos campos da engenharia, 
tais como: 
1. Mecânica dos fluidos, para a 
especificação de bombas, 
dimensionamento de tubulações, 
disposição de bandejas da coluna de 
destilação, dimensionamento de 
trocadores de calor, especificação de 
bombas e compressores. 
2. Transferência de calor, para a 
determinação da remoção do calor 
dos reatores químicos, pré-
aquecedores, caldeiras de 
recuperação e dimensionamento de 
condensadores. 
3. Cinética das reações químicas, para 
o dimensionamento dos reatores, 
escolha das condições de operação 
(pressão, temperatura e nível) e de 
catalizadores, 
4. Termodinâmica, para o calculo da 
transferência de massa, do número e 
da relação das placas de refluxo e 
das condições de equilíbrio do 
reator. 
Esses conhecimentos auxiliam na 
escolha e na aplicação do sistema de 
controle automático associado ao processo. 
Os modelos matemáticos, as analogias e a 
simulação do processo são desenvolvidos e 
dirigidos para o entendimento do processo e 
sua dinâmica e finalmente para a escolha 
do melhor sistema de controle. 
A especificação dos instrumentos requer 
o conhecimento dos catálogos dos 
fabricantes e das funções a serem 
executadas, bem como das normas, leis e 
regulamentações aplicáveis. 
A manutenção dos instrumentos exige o 
conhecimento dos circuitos mecânicos, 
pneumáticos e eletrônicos dos instrumentos, 
geralmente fornecidos pelos fabricantes dos 
instrumentos. Para a manutenção da 
instrumentação pneumática exige-se a 
habilidade manual e uma paciência bovina 
para os ajustes de elos, alinhamento de 
foles, estabelecimento de ângulos retos 
entre alavancas, colocação de parafusos em 
locais quase inacessíveis. A manutenção 
dos instrumentos eletrônicos requer o 
conhecimento da eletrônica básica, do 
funcionamento dos amplificadores 
operacionais e atualmente das técnicas 
digitais. O fabricante correto fornece os 
circuitos eletrônicos e os diagramas de 
bloco esquemáticos dos instrumentos. 
Para a sintonia do controlador e o 
entendimento dos fenômenos relativos ao 
amortecimento, à oscilação e à saturação é 
útil o conhecimento rigoroso dos conceitos 
matemáticos da integral e da derivada. A 
analise teórica da estabilidade do processo 
requer uma matemática transcendental, 
envolvendo a função de transferência, os 
zeros e os pólos de diagramas, as equações 
diferenciais, a transformada de Laplace e os 
critérios de Routh-Hurwitz. 
2. Vantagens e Aplicações 
Nem todas as vantagens da 
instrumentação podem ser listadas aqui. As 
principais estão relacionadas com a 
qualidade e com a quantidade dos produtos, 
fabricados com segurança e sem 
subprodutos nocivos. Há muitas outras 
vantagens. O controle automático possibilita 
a existência de processos extremamente 
complexos, impossíveis de existirem apenas 
com o controle manual. Um processo 
industrial típico envolve centenas e até 
milhares de sensores e de elementos finais 
de controle que devem ser operados e 
coordenados continuamente. 
Como vantagens, o instrumento de 
medição e controle 
1. não fica aborrecido ou nervoso, 
2. não reclama, 
3. não fica distraído ou atraído por pessoas 
bonitas, 
4. não assiste a um jogo de futebol na 
televisão nem o escuta pelo rádio, 
5. não pára para almoçar ou ir ao banheiro, 
6. não fica cansado de trabalhar, 
7. não tem problemas emocionais, 
8. não abusa seu corpos ou sua mente, 
9. não tem sono, 
10. não folga do fim de semana ou feriado, 
11. não sai de férias, 
12. não reivindica aumento de salário. 
Instrumentação 
 4
Porém, como desvantagens, o 
instrumento 
1. sempre apresenta erro de medição 
2. opera adequadamente somente quando 
estiver nas condições previstas pelo 
fabricante, 
3. requer calibrações e ajustes periódicos, 
para se manter exato 
4. requer manutenção corretiva, preventiva 
ou preditiva, para que sua precisão se 
mantenha dentro dos limites 
estabelecidos pelo fabricante 
5. é provável que algum dia ele falhe e pela 
lei de Murphy, esta falha geralmente 
acontece na pior hora possível e pode 
acarretar grandes complicações. 
2.1. Qualidade do Produto 
A maioria dos produtos industriais é 
fabricada para satisfazer determinadas 
propriedades físicas e químicas. Quanto 
melhor a qualidade do produto, menores 
devem ser as tolerâncias de suas 
propriedades. Quanto menor a tolerância, 
maior a necessidade dos instrumentos para 
a medição e o controle automático. 
Os fabricantes executam testes físicos e 
químicos em todos os produtos feitos ou, 
pelo menos, em amostras representativas 
tomadas aleatoriamente das linhas de 
produção, para verificar se as 
especificações estabelecidasàs variações da medição. 
8. o sensor não deve induzir atraso 
entre os sinais de entrada e de 
saída, ou seja, não deve provocar 
distorção de fase. 
9. o sensor deve suportar o ambiente 
hostil do processo sem se danificar 
e sem perder suas características. 
O sensor deve ser imune à 
corrosão, erosão, pressão, 
temperatura e umidade ambientes. 
10. o sensor deve ser facilmente 
disponível e de preço razoável. 
 
 
 
 
D:\APOSTILA\INSTCONT 21Sensor.DOC 11 DEZ 98 (Substitui 15 ABR 95) 
 
 88
2.2 
Transmissor 
 
 
 
1. Conceitos básicos 
1.1. Introdução 
Rigorosamente o transmissor não é 
necessário, nem sob o ponto de vista de 
medição, nem sob o ponto de vista de 
controle. A transmissão serve somente 
como uma conveniência de operação para 
tornar disponíveis os dados do processo 
em uma sala de controle centralizada, num 
formato padronizado. Na prática, por causa 
das grandes distâncias envolvidas, as 
funções de medição e de controle estão 
freqüentemente associadas aos sinais dos 
transmissores. 
O transmissor é geralmente montado 
no campo, próximo ao processo. Porém, 
ele também pode ser montado na sala de 
controle, como ocorre com o transmissor 
de temperatura com o termopar ou com a 
resistência elétrica. 
 
Fig. 2.1. Transmissores para medição de nível 
1.2. Justificativas do Transmissor 
Antes do aparecimento do transmissor 
pneumático, circa 1930, o controlador era 
conectado diretamente ao processo. O 
controlador e o painel de controle deviam 
estar próximos ao processo. O transmissor 
oferece muitas vantagens em comparação 
com o uso do controlador ligado 
diretamente ao processo, tais como a 
segurança, a economia e a conveniência. 
1. os transmissores eliminam a 
presença de fluidos flamáveis, 
corrosivos, tóxicos mal cheirosos e 
de alta pressão na sala de controle. 
2. as salas de controle tornam-se mais 
práticas, com a ausência de tubos 
capilares compridos, protegidos, 
compensados e com grande tempo 
de atraso. 
3. há uma padronização dos 
instrumentos receptores do painel; 
os indicadores, os registradores e os 
controladores recebem o mesmo 
sinal padrão dos transmissores de 
campo. 
 
 
 
 
Fig. 2.2. Transmissor montado em local hostil 
Transmissor 
 89
1.3. Terminologia 
O transmissor é também chamado 
erradamente de transdutor e de conversor. 
Transdutor é um termo genérico que 
designa um dispositivo que recebe 
informação na forma de uma ou mais 
quantidades físicas, modifica a informação, 
a sua forma ou ambas e envia um sinal de 
saída resultante. Este termo é genérico e 
segundo este conceito, o elemento 
primário, transmissor, relé, conversor de 
corrente elétrica para pneumático e a 
válvula de controle são transdutores. 
Há uma norma na instrumentação, 
ANSI/ISA S37.1-1978 (R1982) que 
estabelece uma nomenclatura uniforme e 
consistente entre si e para elemento 
sensor, transmissor, conversor, transdutor. 
Elemento sensor 
Elemento sensor é um dispositivo 
integrante de um instrumento que converte 
um sinal não-padrão em outro sinal não-
padrão. Por exemplo, o bourdon C é um 
elemento sensor de pressão, que converte 
a pressão em um pequeno movimento 
proporcional. Nem a pressão de entrada e 
nem o deslocamento do sensor são 
padronizados. 
Todo transmissor possui um elemento 
sensor, que depende essencialmente da 
variável medida. Atualmente além do 
sensor da variável principal o transmissor 
inteligente possui outro sensor para medir 
a temperatura ambiente e fazer a 
compensação de suas variação sobre a 
variável principal. 
Já existe disponível comercialmente 
transmissor multivariável. No único 
invólucro do transmissor há vários 
sensores para medir simultaneamente a 
variável principal (vazão) e as secundárias 
(pressão e temperatura do processo), 
também para fins de compensação. 
Neste contexto, tem-se: 
1. Sensor primário é o sensor que 
responde principalmente ao 
parâmetro físico a ser medido. 
2. Sensor secundário é o sensor 
montado adjacente ao primário para 
medir o parâmetro físico que afeta de 
modo indesejável a característica 
básica do sensor primário (por 
exemplo, os efeitos da temperatura 
na medição de pressão). 
 
 
 
Fig. 2.3. Elementos sensores de 
pressão 
 
 
Transmissor 
O transmissor é o instrumento que 
converte um sinal não-padrão em um sinal 
padrão de natureza igual ou distinta. O 
transmissor sente a variável através de um 
sensor no ponto onde ele está montado e 
envia um sinal padrão, proporcional ao 
valor medido, para um instrumento 
receptor remoto. É desejável que a saída 
do transmissor seja linearmente 
proporcional à variável medida e nem 
sempre há esta linearidade. 
Por exemplo: o transmissor eletrônico 
de pressão sente um sinal de pressão, por 
exemplo, de 15 a 60 MPa, e o converte em 
um sinal padrão de corrente de 4 a 20 mA 
cc e o transmite. Outro exemplo: o 
transmissor pneumático de pressão 
manométrica converte um sinal de 
pressão, e.g., de 60 a 100 MPa, em um 
sinal padrão pneumático de 20 a 100 kPa 
(3 a 15 psi) e o transmite. Nos dois 
exemplos, as faixas da pressão de entrada 
são não padrão mas as saídas dos 
transmissores eletrônico (4 a 20 mA) e 
pneumático (20 a 100 kPa) o são. 
Transmissor sabido (smart) 
Transmissor sabido é um transmissor 
em que é usado um sistema 
microprocessador para corrigir os erros de 
não linearidade do sensor primário através 
da interpolação de dados de calibração 
mantidos na memória ou para compensar 
os efeitos de influência secundárias sobre 
o sensor primário incorporando um 
segundo sensor adjacente ao primário e 
Transmissor 
 90
interpolando dados de calibração 
armazenados dos sensores primário e 
secundário. 
 
 
 
Fig. 2.4. Transmissor eletrônico (Foxboro) 
 
 
Transmissor inteligente 
Transmissor inteligente é um 
transmissor em que as funções de um 
sistema microprocessador são 
compartilhadas entre 
1. derivar o sinal de medição primário, 
2. armazenar a informação referente 
ao transmissor em si, seus dados de 
aplicação e sua localização e 
3. gerenciar um sistema de 
comunicação que possibilite uma 
comunicação de duas vias 
(transmissor para receptor e do 
receptor para o transmissor), 
superposta sobre o mesmo circuito 
que transporta o sinal de medição, a 
comunicação sendo entre o 
transmissor e qualquer unidade de 
interface ligada em qualquer ponto 
de acesso na malha de medição ou 
na sala de controle. 
O primeiro termo que apareceu foi 
smart (sabido), que foi traduzido como 
inteligente. Depois, apareceu o transmissor 
intelligent, com mais recursos que o 
anterior. Porém, já havia o termo 
inteligente e por isso, no presente trabalho, 
traduziu-se smart por sabido e intelligent 
por inteligente. Atualmente os dois termos, 
smart e inteligente, tem o mesmo 
significado prático. Por exemplo, Fisher 
Rosemount usa o termo smart e a Foxboro 
usa o termo intelligent para o transmissor 
com as mesmas características. Por 
consistência, o transmissor convencional 
não inteligente é burro (dumb). 
Transdutor 
O transdutor é o instrumento que 
converte um sinal padrão em outro sinal 
padrão de natureza distinta. Por exemplo: 
transdutor pressão-para-corrente ou P/I 
converte o sinal padrão pneumático de 20 
a 100 kPa no sinal padrão de corrente de 4 
a 20 mA cc e o transmite. O transdutor 
corrente-para-pressão ou I/P, converte o 
sinal padrão de corrente de 4-20mA cc no 
sinal padrão pneumático de 20 a 100 kPa e 
o transmite. 
O transdutor i/p compatibiliza o uso de 
um controlador eletrônico (saída 4 a 20 
mA) com uma válvula com atuador 
pneumático (entrada 20 a 200 kPa). 
Elemento transdutor tem o mesmo 
significado que elemento sensor ou 
elemento primário. 
 
 
Fig. 2.5. Transdutor i/p, montado na válvula 
Conversor 
O conversor é o instrumento que 
transforma sinais de natureza elétrica para 
formas diferentes. Por exemplo: conversor 
analógico/digital: transforma sinais de 
natureza analógica (contínuo)em sinais 
digitais (pulso descontínuo). Mutatis 
mutandis, tem-se o conversor 
digital/analógico, que transforma sinal 
digital em analógico. 
Geralmente, o conversor A/D e D/A 
está associado ao multiplexador, que 
converte várias entradas em uma única 
saída e o demultiplexador, que converte 
uma entrada em várias saídas. O conjunto 
conversor A/D e D/A e multiplexador e 
demultiplexador é também chamado de 
Modem (MODulador DEModulador). 
Transmissor 
 91
O transmissor inteligente, por ser digital 
e receber um sinal analógico, tem 
necessariamente em um conversor A/D em 
sua entrada. O transmissor híbrido, que é 
digital e possui a saída analógica de 4 a 20 
mA deve possuir em sua saída um 
conversor D/A. 
 
 
 
Fig. 2.6. Sinal analógico e digital 
 
1.4. Transmissão do sinal 
O sinal de transmissão entre 
subsistemas ou dispositivos separados do 
sistema deve estar de conformidade com a 
norma ANSI/ISA SP 50.1 - 1982 
(Compatibility of Analog Signals for 
Electronic Industrial Process Instruments) 
Esta norma estabelece, entre outras 
coisas, 
1. a faixa de 4 a 20 mA, corrente 
continua, com largura de faixa de 16 
mA, que corresponde a uma tensão 
de 1 a 5 V cc, com largura de faixa 
de 4 V 
2. a impedância de carga deve estar 
entre 0 e um mínimo de 600 Ω. 
3. o número de fios de transmissão, de 
2, 3 ou 4. 
4. a instalação elétrica 
5. o conteúdo de ruído e ripple 
6. as características do resistor de 
conversão de corrente para tensão, 
que deve ser de (250,00 ± 0,25) Ω e 
coeficiente termal de α ≤ 0,01%/oC, de modo que a tensão 
convertida esteja entre (1,000 a 
5,000 ± 0,004) V 
7. o resistor não deve se danificar 
quando a entrada for de 10 V ou de 
40 mA. 
 
 
(a) Tipo. 2. Circuito com 2 fios 
 
 
(b) Tipo 3. Circuito com 3 fios 
 
 
 
(c) Tipo 4. Circuito com 4 fios 
 
Fig. 2.7. Consideração do tipo de transmissor 
1.5. Sinais padrão de transmissão 
Sinal pneumático 
O sinal padrão da transmissão 
pneumática no SI é 20 a 100 kPa 
(kilopascal) e os seus equivalentes em 
unidades não SI: 3 a 15 psig e 0,2 a 1,0 
kgf/cm2. Praticamente não há outro sinal 
pneumático de transmissão, embora em 
hidrelétricas onde se tem válvulas 
enormes, é comum o sinal de 40 a 200 kPa 
(6 a 30 psi). 
Sinal eletrônico 
O sinal padrão de transmissão 
eletrônico é o de 4 a 20 mA cc, 
recomendado pela International 
Electromechanical Commission (IEC), em 
Transmissor 
Fonte 
Receptor 
Transmissor 
Fonte 
Receptor 
Receptor 
Transmissor 
 92
maio de 1975. No inicio da instrumentação 
eletrônica, circa 1950, o primeiro sinal 
padrão de transmissão foi o de 10 a 50 mA 
cc, porque os circuitos eram pouco 
sensíveis e este nível de sinal não 
necessitava de amplificador para acionar 
certos mecanismos; hoje ele é raramente 
utilizado, por questão de segurança. 
Atualmente há uma tendência em 
padronizar sinais de baixo nível, para que 
se possa usar a tensão de polarização de 
5 V comum aos circuitos digitais. 
Existe ainda o sinal de transmissão de 
1 a 5 V cc, porém ele não é adequado pois 
há atenuação na transmissão da tensão. 
Usa-se a corrente na transmissão e a 
tensão para a manipulação e 
condicionamento do sinal localmente, 
dentro do instrumento. 
Relação 5:1 
Todos os sinais de transmissão, 
pneumático e eletrônicos, mantém a 
mesma proporcionalidade entre os valores 
máximo e mínimo da faixa de 5:1, ou seja 
 
5
 V1
 V5
psi 3
psi 15
mA 4
mA 20
kPa 20
kPa 100 ==== 
 
Esta proporcionalidade fixa facilita a 
conversão dos sinais padrão, pelos 
transdutores. 
Zero vivo 
Todas as faixas de sinais padrão de 
transmissão começam com números 
diferentes de zero, ou seja os sinais 
padrão são 20 a 100 kPa e não 0 a 80 kPa, 
4 a 20 mA cc e não 0 a 16 mA cc. Diz-se 
que uma faixa com supressão de zero, ou 
seja partindo de número diferente de zero 
é detectora de erro. Por exemplo, seja o 
transmissor eletrônico de temperatura com 
faixa de medição de 20 a 200 oC. A sua 
saída vale: 
4 mA, quando a medida é de 20 oC, 
20 mA, quando a medida é de 200 oC e 
0 mA, quando há problema no 
transmissor, como falta de alimentação ou 
fio partido . 
Se a saída do transmissor fosse um 
sinal de 0 a 20 mA não haveria meios de 
identificar o sinal correspondente ao valor 
mínimo da faixa com o sinal relativo às 
falhas no sistema, como falta de 
alimentação ou fio partido no transmissor 
eletrônico ou entupimento do tubo, quebra 
do tubo, falta de ar de suprimento no 
transmissor pneumático. 
Quando se manipula a tensão elétrica, 
pode-se ter e se medir a tensão negativa e 
portanto pode-se usar uma faixa de 0 a 10 
V cc detectora de erro. Isto significa que o 
0 V se refere ao valor mínimo da faixa 
medida e quando há algum problema o 
sinal assume um valor negativo, por 
exemplo, -2,5 V cc. Esta faixa possui o 
zero vivo. 
2. Natureza do transmissor 
Como há dois sinais padrão na 
instrumentação, também há dois tipos de 
transmissores: pneumático e eletrônico 
2.1. Transmissor pneumático 
O transmissor pneumático mede a 
variável do processo e transmite o sinal 
padrão de 20 a 100 kPa (3 a 15 psig), 
proporcional ao valor da medição. A sua 
alimentação é a pressão típica de 140 kPa 
(20 psig). O mecanismo básico para a 
geração do sinal pneumático é o conjunto 
bico-palheta, estabilizado pelo fole de 
realimentação. 
Para funcionar o transmissor 
pneumático requer a alimentação de ar 
comprimido, no valor típico de 140 kPa (22 
psi). O transmissor é alimentado 
individualmente por um conjunto de filtro 
regulador. O regulador pode ser fixo 
(ajustável na oficina) ou regulável pelo 
operador, no local. 
Há dois princípios mecânicos básicos 
para o funcionamento do transmissor 
pneumático: 
1. balanço de forças e 
2. balanço de movimentos. 
 
 
Transmissor 
 93
 
Fig. 2.8. Esquema típico de um transmissor 
pneumático a balanço de forças (Foxboro) 
 
Balanço de forças 
O sistema é mantido estável, pelo 
equilíbrio das forças aplicadas a uma 
barra. A variação na medição desequilibra 
o sistema, alterando a posição da barra, 
variando proporcionalmente o sinal 
transmitido e retornando o sistema à 
condição de equilíbrio. Como a posição da 
barra está relacionada com o equilíbrio ou 
balanço das forças atuando nesta barra, 
este sistema é chamado de balanço de 
forças. 
O diafragma sente a pressão do 
processo e através de um flexor, transmite 
uma força a barra de força. A barra de 
força funciona como a palheta em relação 
ao bico. A variável do processo modula a 
distância entre o bico e a barra de forças. 
Através do mecanismo de transmissão 
pneumática (relé pneumático, fole de 
realimentação, mola de ajuste de zero) 
obtém-se uma saída padrão e estável de 
20 a 100 kPa (3 a 15 psi), linearmente 
proporcional à pressão medida. Através do 
deslocamento do volante que serve como 
fulcro para o equilíbrio das forças e ajusta 
a largura de faixa de medição. 
 
 
 
Fig. 2.9. Transmissor pneumático a balanço de 
forças: (a) esquema e (b) vista externa 
 
As principais vantagens são: 
1. a robustez e a precisão da 
operação, praticamente sem 
movimento e desgaste das peças, 
2. a opção da supressão ou da 
elevação do zero, necessária 
medições de nível. 
As suas desvantagens são: 
1. não há indicação local da variável 
transmitida, mas apenas a indicação 
opcional do sinal de saída do 
transmissor, 
2. a velocidade da resposta é lenta 
Os transmissores a balanço de força 
são genericamente chamados de d/p cell, 
embora rigorosamente d/p cell seja uma 
marca registrada da Foxboro e se refira ao 
transmissor de pressão diferencial para 
medição de vazão e de nível. 
O transmissor pneumático a balanço de 
forças da Foxboro foi um dos mais bem 
sucedidos instrumentos da historia da 
instrumentação. O transmissor pneumático 
era tão estável e repetitivo que, a partir 
dele, foi projetado e construído o 
transmissor eletrônico, também a balanço 
de forças. 
Balanço de movimento 
No sistema a balanço de movimentos, 
amedição é sentida pelo elo mecânico, 
que desequilibra o sistema bico-palheta. 
Este desequilíbrio provoca variações no 
sinal transmitido, até haver novo equilíbrio. 
Na realidade há um balanço de posições 
mas o sistema é referido como balanço de 
movimentos. 
O transmissor a balanço de movimento 
permite a indicação local da medição; é 
naturalmente um transmissor-indicador. 
Transmissor 
 94
 
 
 
Fig. 2.10. Esquema de transmissor pneumático a 
balanço de movimentos (Foxboro) 
 
 
Fig. 2.11. Transmissor a balanço de movimento 
 
 
As principais vantagens do transmissor 
a balanço de movimentos são: 
1. apresenta a indicação da medida, no 
local de transmissão 
2. opera com grande variedade de 
elementos primários, pois a força 
necessária para atua-lo é pequena 
(cerca de 2 gramas). 
As suas desvantagens são: 
1. não apresenta a opção de 
abaixamento e elevação de zero. 
2. sua operação é mais delicada e sua 
calibração é mais difícil e menos 
estável, por causa dos elos 
mecânicos e das partes moveis. . 
2.2. Transmissor eletrônico 
O transmissor eletrônico mede a 
variável do processo e transmite o sinal 
padrão de corrente de 4 a 20 mA cc 
proporcional ao valor da medição. Ele 
requer a alimentação, geralmente a tensão 
contínua. Normalmente esta alimentação é 
feita da sala de controle, através do 
instrumento receptor (indicador, 
controlador ou registrador), onde está a 
fonte de alimentação. A alimentação é feita 
pelo mesmo fio que porta o sinal 
transmitido de 4 a 20 mA. Os conceitos de 
fonte de tensão e de fonte de corrente 
explicam porque se pode utilizar apenas 
um par de fios para transportar tanto o 
sinal de corrente como a alimentação de 
tensão. A corrente só deve depender da 
variável medida e não deve depender da 
tensão de polarização. A tensão de 
alimentação não pode ser afetada pelo 
valor da corrente gerada. 
A tensão de alimentação pode variar, 
dentro de limites convenientes e depende 
principalmente do valor do sinal transmitido 
e do valor da resistência total da malha de 
controle. 
 
Fig. 2.12. Tensão de alimentação e impedância da 
malha de transmissão eletrônica 
 
Transmissor indutivo 
No transmissor eletrônico a balanço de 
forças, o pequeno movimento provocado 
na barra de força é amplificado e posiciona 
o núcleo móvel de uma bobina. Quando a 
pressão varia, a barra de força se 
movimenta e altera a posição do núcleo da 
bobina, variando a indutância. Através da 
variação da indutância um circuito 
condicionador gera o sinal padrão de 4 a 
20 mA cc, proporcional a pressão medida. 
Este transmissor é chamado de indutivo, 
pois se baseia na variação do núcleo de 
uma bobina detectora. Atualmente, este 
transmissor foi substituído por outros 
Transmissor 
 95
menores e melhores, como capacitivo, com 
fio ressonante e sensor CI. 
 
 
Fig. 2.13. Transmissor a balanço de forças indutivo 
 
Transmissor capacitivo 
No inicio dos anos 80, a Rosemount 
lançou o transmissor eletrônico capacitivo, 
que se tornou um dos tipos de 
instrumentos mais vendidos na 
instrumentação. 
O princípio de operação básico é a 
medição da capacitância resultante do 
movimento de um elemento elástico. O 
elemento elástico mais usado é um 
diafragma de aço inoxidável ou de Inconel, 
ou Ni-Span C ou um elemento de quartzo 
revestido de metal exposto à pressão do 
processo de um lado e uma pressão de 
referência no outro. Dependendo da 
referência, pode-se medir pressão absoluta 
(vácuo), manométrica (atmosférica) ou 
diferencial. 
A capacitância de um capacitor de 
placas paralelas, é dada simplificadamente 
por: 
 
C
A
d
= ε 
onde 
C é a capacitância ε é a constante dielétrica do isolante 
entre as placas 
A é a área das placas 
d é a distância entre as placas. 
Como a pressão pode provocar um 
deslocamento, ela pode ser inferida 
através da capacitância, que também 
depende de um deslocamento. 
Os diafragmas isolantes detectam e 
transmitem a pressão do processo para o 
fluido de enchimento (óleo de silicone). O 
fluido transmite a pressão de processo 
para o diafragma sensor no centro da 
célula de pressão diferencial. O diafragma 
sensor funciona como um elemento de 
mola que deflete em resposta à pressão 
diferencial aplicada através dele. O 
deslocamento do diafragma sensor, um 
movimento máximo de 0,10 mm, é 
proporcional à pressão diferencial. As 
placas de capacitor em ambos os lados do 
diafragma sensor detectam a posição do 
diafragma sensor. A capacitância 
diferencial entre o diafragma sensor e as 
placas do capacitor é então proporcional 
linearmente à pressão diferencial aplicada 
aos diafragma isolantes. A capacitância é 
detectada por um circuito ponte e é 
convertida e amplificada para o sinal 
padrão, linear, a dois fios de 4 a 20 mA cc. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 2.14. Célula δ capacitiva (Rosemount) 
 
 
O sensor capacitivo tem precisão típica 
de 0,1 a 0,2% da largura de faixa e com a 
seleção de diafragmas, pode medir faixas 
de 0,08 kPa a 35 MPa (3 in H20 a 5000 
psi). 
Os transmissores capacitivos perdem 
em popularidade apenas para os com 
strain gauge e tem-se as seguintes 
vantagens 
1. alta robustez e 
2. grande estabilidade 
3. excelente linearidade 
4. resposta rápida 
5. deslocamento volumétrico menor 
que 0,16 cm3 elimina a necessidade 
de câmaras de condensação e potes 
de nível 
Suas limitações, principalmente dos 
transmissores capacitivos mais antigos, 
são: 
1. sensitividade à temperatura 
2. alta impedância de saída 
Transmissor 
 96
3. sensitividade à capacitância parasita 
4. sensitividade a vibração 
5. pequena capacidade de resistir à 
sobrepressão 
O transmissor eletrônico capacitivo da 
Rosemount foi outro instrumento best 
seller da instrumentação. 
Transmissor fio ressonante 
O transmissor com sensor a fio 
ressonante foi lançado no fim da década 
de 1970, pela Foxboro, que gosta muito de 
fio, pois já havia aplicado o fio Nitinol, com 
memória mecânica, para acionar ponteiros 
e penas dos instrumentos de display do 
sistema SPEC 200. Neste projeto, um 
circuito oscilador faz um fio oscilar em sua 
freqüência de ressonância, enquanto a 
tensão do fio é variada como uma função 
da pressão do processo. As pressões do 
processo são detectadas pelos diafragmas 
de alta e baixa pressão, nos lados direito e 
esquerdo do sensor. Quando a pressão 
diferencial aumenta, o fluido de 
enchimento transmite uma força 
correspondente ao fio, excitado por um 
campo magnético. O dano por 
sobrepressão é evitado pelos diafragmas 
sendo suportados por placas reservas. A 
variação na tensão do fio modifica a 
freqüência de ressonância do fio, que é 
então digitalmente medida. Configurações 
semelhantes são usadas na medição de 
pressão absoluta e manométrica. Quando 
usado para medir pressão absoluta, o lado 
de baixa é coberto por uma capa e faz-se 
vácuo na cavidade da ordem de 0,52 Pa 
(0,004 mm Hg). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 2.15. Sensor de pressão a fio ressonante 
(Foxboro) 
 
 
As vantagens deste transmissor são: 
1. boa repetitividade 
2. alta precisão 
3. boa estabilidade 
4. baixa histerese 
5. alta resolução 
6. sinal de saída forte 
7. geração de um sinal digital. 
As limitações incluem: 
1. sensitividade à temperatura 
ambiente, requerendo compensação 
embutida. 
2. sinal de saída não linear 
3. alguma sensitividade à vibração e 
choque. 
Transmissor com sensor a CI 
Os transmissores mais recentes 
utilizam o estado da arte da tecnologia 
eletrônica, com um sensor a circuito 
integrado, com um chip de silício piezo-
resistivo difuso. 
Na fabricação deste sensor, boro é 
difundido em uma estrutura de cristal de 
silício para formar uma ponte de 
Wheatstone totalmente ativa. Neste 
processo de difusão, o boro e o silício são 
unidos a um nível molecular, eliminado a 
necessidade de métodos mecânicos de 
solda, como usado nos sensores 
convencionais de strain gauge. Este 
processo resulta em sensores com 
altíssima repetitividade e estabilidade,somente conseguidas em instrumentos de 
laboratório. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 2.16. Circuito da ponte de Wheatstone 
 
 
Transmissor 
 97
A faixa de pressão de cada sensor de 
silício é determinada pela espessura do 
silício diretamente sob a ponte de 
Wheatstone. A espessura do diafragma de 
silício é determinada ataque químico na 
parte traseira de cada chip sob a ponte 
para uma profundidade específica. O chip 
acabado é então colada a uma placa de 
pyrex ou alumina com suporte e isolação 
do chip. Para medição de pressão 
manométrica ou diferencial, faz-se um 
buraco através do pyrex para acessar a 
cavidade na parte traseira do chip. Isto 
fornece uma referência da pressão 
atmosférica para o sensor de pressão 
manométrica e uma passagem para o lado 
da baixa pressão do sistema de 
enchimento de fluido para o d/p cell. Para a 
medição de pressão absoluta, a cavidade 
do chip é evacuada antes de colar a placa 
de pyrex, fornecendo uma referência de 
pressão absoluta. 
O chip é então montado em um extrato 
de cerâmica ou aço inoxidável selado a 
vidro. Conexões com fio de ouro 
completam o conjunto, que é juntado ao 
pacote completo do sensor. 
Diafragmas de isolação de vários 
materiais resistentes a corrosão são 
soldados no lugar, sobre o chip sensor e 
as cavidades entre o chip são cheias sob 
vácuo com óleo silicone DC-200 ou 
Fluorinert FC/B. Este processo isola 
totalmente o sensor de silício do meio da 
pressão sem um link mecânico. O 
diafragma de isolação também fornece a 
proteção de sobrefaixa para o sensor de 
silício no d/p cell. 
Transmissor com sensor piezoelétrico 
O sensor é um cristal de quartzo ou 
turmalina que, quando exposto a pressão 
ou força em torno do seu eixo, é 
elasticamente deformado. A deformação 
produz uma força eletromotriz 
proporcional. 
As vantagens do transmissor com 
sensor piezoelétrico são: 
1. pequeno tamanho 
2. robustez 
3. alta velocidade de resposta 
4. autogeração do sinal. 
As desvantagens são: 
1. limitado à medição dinâmica 
2. sensitividade à temperatura 
3. necessidade de cabeamento 
especial entre sensor e circuito 
amplificador. 
A aplicação típica do sensor 
piezoelétrico é no medidor de vazão 
vortex. É piezoelétrico o sensor que 
detecta a freqüência criada pelos vórtices 
de De Karmann. 
 
 
 
Fig. 2.17. Transmissor de vazão tipo vortex 
(Foxboro) 
 
 
3. Transmissor e manutenção 
Quanto à manutenção e independente 
do princípio de funcionamento ou da 
variável medida, há quatro tipos básicos de 
transmissores eletrônicos disponíveis 
atualmente: 
1. analógico descartável 
2. analógico reparável 
3. digital híbrido 
4. digital inteligente 
3.1. Transmissor analógico 
descartável 
O transmissor analógico descartável 
possui saída analógica de 4 a 20mA cc e 
um circuito encapsulado irrecuperável 
quando estragado. Quando o transmissor 
se danifica (o que os fabricantes 
asseguram ser raro) é integralmente 
substituído por outro. Sua confiabilidade é 
expressa não em MTBF (tempo médio 
entre falhas) mas em MTFF (tempo médio 
para a primeira falha). 
Como vantagens, tem-se: 
1. Baixo custo de aquisição, com 
preços típicos entre US$50 a 
US$350, 
Transmissor 
 98
2. Baixo custo de reposição, pois é 
mais barato substituir prontamente 
um transmissor do que mandar um 
instrumentista de manutenção a um 
local distante para retirar do 
processo um transmissor defeituoso, 
levá-lo para a oficina, repará-lo, 
levá-lo de volta para o processo e 
reinstalá-lo. A substituição pré-
configurada pode ser feita na 
primeira ida ao local do processo, 
3. Pequeno tamanho, simplicidade e 
transmissão a dois fios, 
4. Facilidade de implementar técnica 
de proteção, como segurança 
intrínseca e não incenditivo, pois o 
encapsulamento favorece a 
conformidade com exigências de 
normas. 
 
 
 
Fig. 2.18. Transmissor descartável de pressão 
(Dynisco) 
 
Fig. 2.19. Transmissor de temperatura descartável 
(Eckardt) 
 
 
As principais desvantagens e limitações 
são: 
1. A precisão é pior do que a dos 
outros tipos, pois o transmissor deve 
ter baixo custo, 
2. Pequena flexibilidade, pois o 
transmissor tem somente uma única 
entrada e faixa fixa de calibração e 
não são convenientes para 
aplicações que requerem alterações 
freqüentes do processo, 
3. Geralmente são mais frágeis e 
menos resistentes a ambientes 
hostis, o bloco terminal podendo se 
quebrar quando submetido a abuso; 
4. Menos confiável, pois são usados 
projetos e circuitos mais baratos 
para torná-los mais competitivos. 
3.2. Transmissor analógico 
convencional 
O transmissor analógico convencional 
possui saída padrão de 4 a 20 mA cc e 
circuitos acessíveis para sua calibração e 
manutenção. Eles podem ser reparados e 
ter suas faixas de calibração alteradas no 
campo ou na oficina, pelo usuário final. Os 
seus preços variam de US$300 a 
US$500,00. 
 
 
 
Fig. 2.20. transmissor convencional (Foxboro) 
 
 
As suas principais vantagens são: 
1. O transmissor convencional é 
reparável, possuindo um invólucro 
que protege os circuitos e permitindo 
o seu acesso fácil e seguro aos 
circuitos. Seus circuitos analógicos 
são simples e é fácil achar os 
defeitos e repará-los. A possibilidade 
de ser reparado torna o transmissor 
convencional mais seguro e menos 
caro para serviço em longo prazo. 
2. O transmissor é robusto, suportando 
bem os rigores do processo, grande 
vibração mecânica, alto calor e 
atmosfera agressiva 
3. O transmissor convencional pode ter 
sua faixa alterada dentro de grandes 
limites. O transmissor de 
temperatura pode aceitar todos os 
tipos de termopares ou RTD de 
vários valores. Tipicamente as 
alterações de parâmetros são feitas 
mecanicamente no campo ou na 
Transmissor 
 99
oficina, ajustando-se 
potenciômetros, alterando-se 
posições de jumpers ou mudando 
chaves DIP. 
4. O transmissor analógico tem melhor 
tempo de resposta que o do 
transmissor digital e também se 
recupera mais rapidamente, depois 
de uma interrupção de alimentação. 
5. Possui precisão melhor do que a do 
transmissor descartável e pior do 
que a do digital. 
Como desvantagens, tem-se: 
1. Menos estável e requer mais 
calibração do que o transmissor 
digital, pois os ajustes mecânicos 
feitos através de potenciômetros de 
fio são pouco estáveis. 
2. Não são adequados para aplicações 
com operação e comunicação 
digitais, porém, para a maioria das 
aplicações o alto custo da 
substituição dos transmissores 
analógicos convencionais por 
digitais não se justifica 
3.3. Transmissor inteligente digital 
O transmissor inteligente digital tem um 
microprocessador embutido em seu 
circuito e possui saída digital, apropriada 
para se comunicar com outros dispositivos 
digitais com o mesmo protocolo. Ele não 
possui a saída padrão de 4 a 20 mA cc. 
Suas vantagens são: 
1. Recalibração remota: o transmissor 
digital pode ser recalibrado sobre o 
elo de dados digitais da sala de 
controle, através da estação de 
operação, de um computador digital 
ou de um terminal portátil 
proprietário. Porém, isso é útil 
somente em plantas envolvendo 
grandes distâncias e com variações 
freqüentes no processo. Ele permite 
alterações imediatas de parâmetros, 
sem perda de tempo e custo para 
mandar um técnico a cada ponto de 
medição para fazer uma alteração 
manual. 
 
 
Fig. 2.21. Instrumentação inteligente 
 
 
2. Mínimo de reserva: uma grande 
variedade de parâmetros de 
operação pode ser armazenadas na 
memória do microprocessador do 
transmissor digital. Um único 
transmissor pode ser 
eletronicamente programado para 
substituir qualquer outro transmissor 
do sistema. Facilidades com vários 
tipos de sensores e faixas de 
medição permitem um menor 
número de instrumentos reservas 
para reposição ou adição. 
3. Altíssima precisão: melhor do que 
qualquer outro transmissor. 
Tipicamente, da ordem de 0,05 a 
0,1% do fundo de escala. 
4. Autodiagnose: a maioria dos 
transmissores digitais possui um 
programa de autodiagnoseem sua 
memória interna que 
automaticamente identifica falhas do 
sensor e do transmissor. O pessoal 
de manutenção de instrumentos 
pode usar a informação fornecida 
pelas mensagens de erro enviadas 
do transmissor no campo para a sala 
de controle para preparar a 
substituição e reparo do instrumento. 
O benefício é o menor tempo de 
malha parada. 
5. Segurança de comunicação: 
diferente do transmissor 
convencional que tem um par de fios 
para transportar o sinal seguro e a 
perigosa alimentação, o sinal digital 
pode ser comunicado através de 
fibra óptica ou links de luz 
Transmissor 
 100
infravermelha, que são seguros por 
natureza. 
 
 
Fig. 2.22. Transmissor inteligente (Foxboro) 
 
 
As principais desvantagens do 
transmissor digital inteligente são: 
1. Custo: embora os preços tendem a 
cair e se comparar aos do 
transmissor convencional, o preço 
de aquisição do digital ainda é um 
pouco maior do que o do 
convencional 
2. Não padronização do sinal digital: 
este é o maior obstáculo técnico 
para o uso extensivo do transmissor 
digital. Atualmente ainda existem 
vários protocolos de comunicação 
digital proprietários, como HART, 
Foxcom, Fieldbus. Até que se 
chegue a um consenso acerca do 
protocolo de comunicação digital, 
muitos usuários preferirão não usar 
o transmissor digital. 
3. Tempo de resposta: o transmissor 
de campo operando em baixa 
potência tem dificuldade de operar 
rapidamente a comunicação digital. 
A resposta demorada é inerente 
para começar e completar uma 
transação de comunicação digital. 
Além disso, alguns transmissores 
inteligentes tem grande tempo de 
recuperação após a perda da 
alimentação, durante o que os 
transmissores excedem a faixa por 
cima ou por baixo, acionando 
erradamente alarmes e causando 
problemas para outros instrumentos 
no sistema. 
3.4. Transmissor híbrido analógico 
digital 
Como ainda hoje a maioria das 
aplicações envolve o sinal padrão de 
corrente de 4 a 20 mA cc e também por 
causa da ausência de uma padronização 
do sinal digital, muitos transmissores 
digitais possuem simultaneamente os dois 
sinais de transmissão: 
1. analógico de 4 a 20 mA cc e 
2. digital 
O transmissor é simultaneamente 
analógico e digital e o usuário experiente 
pode tirar proveito das vantagens isoladas 
de cada tipo, como as vantagens de 
padronização e resposta rápida da 
transmissão analógica e as vantagens de 
autodiagnose, facilidade de recalibração e 
alteração de parâmetros da parte digital do 
transmissor. 
O planejamento correto da aquisição de 
transmissores híbridos pode economizar 
investimentos quando se implanta uma 
instrumentação digital do sistema global. O 
transmissor híbrido pode substituir tanto 
um transmissor analógico como um digital 
existente sem necessidade de qualquer 
componente adicional. Também é 
necessário pouco treinamento de 
operadores e instrumentistas, quando de 
sua integração no sistema. 
4. Receptores associados 
4.1. Instrumentos associados 
A transmissão é uma função auxiliar, 
opcional. Usa-se o transmissor quando se 
quer a indicação, o registro ou o controle 
da variável de processo em um local 
remoto do processo, geralmente na sala de 
controle. Como conseqüência, o 
transmissor sempre requer outro 
instrumento para completar sua função: 
indicador, registrador, controlador, alarme 
ou integrador de vazão. 
 
 
 
Fig. 2.23. Controladores de painel 
 
 
Transmissor 
 101
Alguns transmissores podem ter uma 
indicação local da variável medida. Outros 
transmissores podem, opcionalmente, ter a 
indicação de sua saída, que é proporcional 
ao valor da variável medida. 
Há transmissores que podem medir 
simultaneamente várias variáveis de 
processo e para tanto, eles possuem os 
vários sensores destas variáveis 
embutidos em seu corpo. A aplicação 
clássica é na medição de vazão 
compensada, onde e quanto se quer medir 
simultaneamente o sinal proporcional à 
vazão (pressão diferencial), pressão 
estática e temperatura. O instrumento 
receptor associado a este transmissor é o 
computador de vazão. Todos estes 
instrumentos envolvidos são 
microprocessados. 
4.2. Alimentação 
O transmissor eletrônico montado no 
campo sempre necessita de uma 
alimentação. Raramente esta alimentação 
é fornecida por bateria integral, por 
questão de economia e de segurança. O 
comum é a alimentação do transmissor ser 
fornecida por um instrumento montado na 
sala de controle. Assim, além de receber o 
sinal do transmissor, o instrumento 
receptor também alimenta o transmissor. 
Alguns fabricantes possuem fontes de 
alimentação separadas, montadas na sala 
de controle, para alimentar os 
transmissores de campo, separadas e 
independentes de outros instrumentos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 2.24. Fiação do transmissor, receptor e fonte 
 
 
4.3. Transmissor como controlador 
Em alguns casos raros e simples, o 
próprio transmissor pode funcionar como 
um controlador limitado. Para que a saída 
típica do controlador 
s s K m sp K edt K
de
dto p i d= + − + +∫( ) 
 
fique igual a do transmissor 
 
s Km= 
s Km= 
tem-se 
1. com bias igual a zero, (so = 0) 
2. com banda proporcional fixa e igual 
a 100% (Kp = 1) 
3. com ponto de ajuste igual a zero (sp 
= 0), 
4. apenas com o modo proporcional 
(Ki = Kd = 0). 
5. Serviços associados 
Como os outros instrumentos, o 
transmissor deve ser especificado, 
montado, calibrado rotineiramente e 
mantido em perfeitas condições de 
funcionamento. 
5.1. Especificação 
Na especificação do transmissor, 
devem ser fornecidos os seguintes 
parâmetros ao fabricante: 
1. a variável do processo a ser 
transmitida, 
2. o elemento sensor desejado, em 
função da faixa, do processo, da 
variável e do material, 
3. o sinal padrão de transmissão e a 
alimentação, como 20 a 100 kPa ou 
3 a 15 psig (rigorosamente são 
sinais diferentes, quanto a 
calibração), 
4. os materiais do corpo do 
transmissor, dos parafusos, da 
tampa e do elemento sensor, 
5. a montagem: tubo de 2" (pipe), 
pedestal (yoke), superfície ou painel, 
6. a faixa calibrada da variável, 
7. a conexão ao processo: rosca 1/2" 
NPT, flange 150 psi, selo. 
8. quando há contato direto com o 
fluido do processo: tipo do material 
Transmissor 
 102
quanto à corrosão, erosão, sujeira, 
temperatura e pressão estática, 
9. identificação da malha do processo, 
10. a classificação mecânica do 
invólucro: NEMA ou IEC IP, 
11. a classificação elétrica do 
instrumento, se elétrico e se 
montado em área classificada: prova 
de explosão, purgado ou 
intrinsecamente seguro, entidade de 
aprovação, 
12. acessórios: conjunto filtro regulador, 
conjunto distribuidor (manifold), 
indicação do sinal de saída ou da 
variável medida, 
13. opções extras, como materiais 
especiais em contato com o 
processo (Monel, Hastelloy, 
tântalo, preparação para manipular 
oxigênio, cloro, hidrogênio, aplicação 
em serviço nuclear, amortecimento 
maior que o normal, saída reversa, 
aquecimento elétrico para evitar o 
congelamento, alta temperatura do 
processo, selo de proteção, pontos 
de teste, proteção de sobre faixa. 
5.2. Instalação 
A montagem do transmissor deve ser 
feita conforme as recomendações do 
fabricante, diagramas do projetista e 
normas de engenharia aplicáveis, quanto 
aos aspectos de corrosão, segurança, 
localização e funcionamento. 
A partida e comissionamento do 
transmissor de pressão diferencial para 
vazão e nível envolve algumas operações 
seqüenciais recomendadas pelo fabricante, 
que se não forem seguidas corretamente 
podem danificar o transmissor ou 
descalibrá-lo. 
 
Fig. 2.25. Transmissor para vazão de gás 
5.3. Configuração 
5.4. Operação 
O transmissor é geralmente um 
instrumento cego, montado no campo, que 
não requer a atenção do operador. Quando 
possui indicação da variável medida, ele 
pode requerer a leitura periódica para 
comparação com a indicação do painel. 
5.5. Calibração 
A calibração do transmissor garante sua 
exatidão. O transmissor é calibradoantes 
de ser montado. Depois, ele deve ser 
calibrado 
1. quando programado pelo plano da 
qualidade (ISO 9000), 
2. depois da manutenção ou 
3. quando requisitado pela operação. 
Calibrar um transmissor requer 
1. local adequado, 
2. procedimento claro 
3. padrões rastreados 
4. técnico treinado 
5. registro documentado 
6. prazo de validade 
 
 
 
Fig. 2.26. Calibração de transmissor (Rosemount) 
 
 
Ambiente 
Como o transmissor opera em 
condições muito pouco exigentes (-40 a 
+60 oC), raramente ele requer um 
ambiente de calibração controlado. Porém, 
o ambiente deve ser conhecido e as 
condições de calibração (pressão, 
temperatura e umidade relativa ambientes) 
devem ser registradas no relatório de 
calibração. 
Transmissor 
 103
Procedimento 
Procedimento de calibração não é 
simplesmente o manual do fabricante, mas 
algo mais abrangente que inclui o manual 
do fabricante. O procedimento deve ser 
escrito pelo executante e pode ser 
copidescado (feita revisão para uniformizar 
linguagem, arrumar estilo, eliminar erros 
vernáculos) pelo chefe. 
O procedimento tem o objetivo de 
garantir que a mesma pessoa, em tempos 
diferentes ou pessoas diferentes ao 
mesmo tempo, façam a mesma calibração 
exatamente do mesmo modo. 
Procedimento que é usado geralmente 
sofre revisões periódicas. Quando algo 
deve ser mudado, primeiro se muda o 
procedimento, com o consenso de todos 
os envolvidos, e depois de muda o 
comportamento. 
Padrões 
Todos os padrões usados na calibração 
devem ser rastreados, ou seja, calibrados 
contra outros padrões superiores e dentro 
do prazo de validade. A rastreabilidade do 
padrão é que lhe dá a garantia que ele 
está confiável e fornece o valor verdadeiro 
convencional. Se o padrão não estiver 
rastreado e sua calibração estiver vencida, 
a calibração que ele faz não é confiável e 
portanto é inútil. 
Técnico treinado 
O executante da calibração deve 
conhecer o instrumento que vai calibrar e 
todos os cuidados e procedimentos 
envolvidos. Enfim, deve estar treinado 
especificamente para fazer a calibração. 
Calibração feita por pessoa não 
habilitada não é confiável. 
Registro 
Toda calibração deve ser registrada e 
os registros devem ser guardados por 
algum período estabelecido pelo 
executante. Os registros referentes ao 
programa de qualidade (ISO 9000) devem 
ser disponíveis e acessíveis ao auditor. 
Outros registros podem ser acessíveis ao 
cliente comprador (transferência de 
custódia) ou algum fiscal do governo. 
Calibração sem registro escrito é inútil. 
Prazo de validade 
Toda calibração possui um prazo de 
validade, depois do qual o instrumento se 
torna não confiável. O prazo de validade é 
estabelecido pelo usuário, pois somente 
ele tem o domínio completo de todas as 
informações e dados do instrumento e do 
processo. Este prazo considera o tipo de 
instrumento, recomendações do seu 
fabricante, severidade do processo, 
precisão do instrumento e penalidade da 
não conformidade. 
Programa consistente de calibração 
sempre prevê critério para administrar os 
prazos, aumentando e diminuindo os 
intervalos, para que se trabalhe o mínimo 
necessário com o máximo possível de 
eficiência. Há vários critérios de alteração 
de prazos de validade de calibração; os 
mais conhecidos são o de Schumacher e o 
de Grasmann. 
Realização 
A calibração do transmissor geralmente 
consiste em 
1. Simular a variável sentida, não a 
necessariamente a medida. Por 
exemplo, simula-se a militensão do 
termopar e não a temperatura 
medida. Tipicamente são simulados 
os pontos correspondentes a 0, 25, 
50, 75, 100, 75, 50, 25 e 0% da 
faixa. Sobe-se e desce-se para 
verificar histerese do transmissor. 
2. Comparar os valores lidos com os 
valores pré-estabelecidos no 
relatório, conforme precisão do 
transmissor, 
3. Quando os valores lidos estiverem 
fora dos limites, ajustar o 
transmissor nos pontos de zero e de 
largura de faixa (span). Com os 
ajustes, a saída do transmissor deve 
ser igual a 20 kPa ou 4 mA cc para 
0% da entrada e 100 kPa ou 20 mA 
cc, quando a variável assumir 100% 
do valor do processo (ou vice-versa, 
quando a saída do transmissor for 
invertida). Os pontos intermediários 
devem seguir a curva de calibração, 
geralmente uma reta. 
4. Quando os valores estiverem dentro 
dos limites, não se faz nada, a não 
ser desmontar o circo, arrumar o 
transmissor e voltá-lo para o 
Transmissor 
 104
processo. As pessoas não resistem 
e geralmente fazem pequenos 
ajustes, o que não está de 
conformidade com o procedimento. 
5. Quando o transmissor não gera os 
sinais dentro dos limites, depois de 
um (ou dois, ou quantos o 
executante definir) ajuste, o 
transmissor está com problema e 
requer manutenção. 
6. Depois de qualquer manutenção, 
todo instrumento deve ser calibrado. 
Além destes pontos, que se aplicam a 
todo transmissor, ainda se deve tomar os 
seguintes cuidados: 
1. A calibração dos transmissores a 
balanço de movimentos exige 
também os ajustes de angularidade. 
2. Os transmissores de nível e de 
vazão, quando operaram em 
pressões diferentes da atmosférica, 
devem ser alinhados 
dinamicamente. 
3. A calibração do transmissor deve ser 
feita na posição real de trabalho. 
4. Transmissor inteligente requer 
calibrador especial proprietário 
(também chamado de configurador, 
comunicador, terminal portátil), que 
também deve ser periodicamente 
rastreado. 
 
 
 
Fig. 2.27. Calibração de transmissor inteligente 
através do Comunicador Hart (Rosemount) 
 
 
5.6. Manutenção 
Quando o transmissor apresenta algum 
problema evidente de operação, ele deve 
ser submetido à manutenção. Alguns 
transmissores também podem ser 
submetidos a programas de manutenção 
preventiva. A manutenção tem os objetivos 
principais de garantir: 
1. a continuidade operacional do 
instrumento, e como resultado, do 
processo 
2. a precisão nominal do transmissor. 
Com o tempo, o transmissor sofre 
desvios que o fazem se afastar de 
seu desempenho nominal e a 
manutenção correta elimina estes 
desvios. 
Calibrar e fazer manutenção do 
transmissor são operações totalmente 
diferentes, embora haja algumas 
correlações como: 
1. Se um transmissor não consegue 
ser calibrado, ele requer 
manutenção. 
2. Depois de qualquer manutenção, o 
transmissor necessita ser calibrado. 
 
 
 
 
 Apostila\Instrumentação 22Transmissor. Doc 11 DEZ 98 
(Substitui 20 SET 96) 
 
 105
2.3 
Condicionadores de Sinal 
 
 
 
1. Conceito 
Há necessidade de se ter instrumentos 
com funções auxiliares para alterar o sinal 
gerado pelo sensor e combinar 
matematicamente vários sinais padrão. 
Como o sinal gerado pelo elemento sensor 
pode ser inadequado para ser usado pelo 
instrumento de display, é necessário 
utilizar um instrumento para alterar este 
sinal para torná-lo mais conveniente para o 
uso no instrumento display. Esta alteração 
pode ser linearização do sinal, filtro dos 
ruídos, amplificação do sinal. 
O computador analógico é o 
instrumento que executa as operações 
matemáticas, a seleção dos sinais, o 
alarme, o condicionamento e a geração de 
sinais analógicos. 
Ele pode ser pneumático ou eletrônico. 
Quando pneumático é também chamado 
de relé pneumático ou relé computador. O 
computador analógico pneumático é mais 
limitado e pode manipular apenas um ou 
dois sinais de entrada. Quando eletrônico, 
ele pode manipular até quatro sinais 
analógicos ao mesmo tempo. 
2. Aplicações 
O computador analógico processa os 
sinais de informação para desempenhar as 
funções matemáticas requeridas pelo 
processo. 
A aplicação típica dos computadores 
analógicos é na medição compensada da 
vazão. 
A medição volumétrica dos gases só 
tem significado prático quando se faz a 
compensação da pressão estática e da 
temperatura do processo. Compensar a 
medição da vazão significa medir os sinais 
analógicos proporcionais à vazão, à 
pressão e à temperatura e continuamenteexecutar a seguinte equação matemática: 
Como o volume do gás é diretamente 
proporcional à temperatura e inversamente 
proporcional à pressão, na compensação 
fazem-se as operações inversas, ou seja: 
 
T
P
FF mc = 
 
onde 
Fc é a vazão compensada 
Fm é a vazão medida, sem 
compensação 
P é proporcional à pressão absoluta 
T é proporcional à temperatura 
absoluta 
Quando o sistema de medição inclui a 
placa de orifício, o sinal é proporcional ao 
quadrado da vazão e a relação acima fica 
 
T
P
FF mc = 
 
Quando se usam computadores 
pneumáticos, são necessários três 
instrumentos: 
1. extrator de raiz quadrada 
2. divisor 
3. multiplicador 
 
 
Condicionadores de Sinal 
 106
 
Fig. 3.1. Computador analógico pneumático 
 
 
Na teoria, é indiferente a ordem das 
operações, mas na prática as operações 
devem ser feitas na seguinte ordem: 
1. No sistema com pequena variação 
da pressão estática e grande 
variação na temperatura: primeiro 
se faz a multiplicação F.P e depois 
a divisão por T. 
2. No sistema com grande variação da 
pressão estática e pequena 
variação na temperatura: primeiro 
se faz a divisão F/T e depois a 
multiplicação por P. 
A regra mnemônica é: a variável que sofre 
pequenas variações é manipulada duas 
vezes e a que varia muito é operada 
apenas uma vez, de modo que os erros 
resultantes são os menores possíveis. 
O multiplicador e o divisor podem ser 
usados também no sistema de controle de 
relação de vazões, quando os 
computadores servem para determinar o 
ponto de ajuste ou para modificar a vazão 
medida. 
O seletor de sinais é o instrumento 
chave para o controle auto-seletor; o 
computador seleciona automaticamente a 
variável cujo valor está mais próximo do 
valor critico de segurança. 
3. Funções desenvolvidas 
Os principais computadores analógicos 
que desenvolvem operações matemáticas 
são: 
3.1. Multiplicador/divisor 
A sua função matemática genérica é: 
 
D = A.B/C 
 
onde D é a saída e A, B e C são as entradas. 
 
Quando pneumático, o computador 
analógico só pode receber dois sinais de 
entrada e portanto, ele só pode executar 
uma única operação, por vez. Através da 
alteração da posição do relé pneumático 
ele pode ser : 
 
multiplicador: BAD ×= 
divisor: 
C
A
D = 
extrator de raiz quadrada: AD = 
 
elevador ao quadrado: 2AD = 
 
Quando eletrônico, ele pode executar 
as operações simultaneamente e através 
da alteração das entradas, realimentações 
da saída e colocação de jumpers, pode-se 
ter a combinação das operações de 
multiplicação, divisão, extração de raiz 
quadrada e elevação ao quadrado. 
3.2. Somador/subtrator 
A saída do instrumento vale: 
 
D = aA +- bB +-cC +-eE, 
 
onde 
A, B, C e E são os sinais de entrada, 
D é o sinal de saída, 
a, b, c e e são os ganhos das entradas. 
 
3.3. Extrator de raiz quadrada 
É o instrumento tipicamente aplicado 
para linearizar o sinal de saída do 
transmissor de vazão associado a placa de 
orifício, quando se tem a saída do 
transmissor proporcional ao quadrado da 
vazão. Como visto, a extração da raiz 
quadrada pode ser executada pelo 
Condicionadores de Sinal 
 107
multiplicador/divisor, porem, 'e mais 
econômico o uso do instrumento 
especifico. A saída do extrator vale: 
 
AD = 
 
 
 
Fig. 3.2. Sinal linear e quadrático 
 
 
3.4. Caracterizador do sinal 
É um instrumento que aproxima qualquer 
função matemática para vários segmentos 
de reta, com os pontos de inflexão e as 
inclinações dos segmentos ajustáveis. Sua 
aplicação pratica é a linearização dos 
níveis de tanques de formatos não 
lineares. Exemplos de tanques com 
formatos lineares: quadrados, 
retangulares, cilíndrico em pé; exemplos 
de não-lineares: esféricos, cônicos e 
cilíndricos deitados. A curva (nível x 
quantidade estocada) de um tanque 
esférico tem um formato de S e pode ser 
aproximada para vários segmentos de reta 
através do caracterizador de sinal. Através 
da medição do nível e do caracterizador, 
pode-se determinar diretamente a 
quantidade estocada. 
3.5. Seletor de sinais 
Este instrumento recebe de duas a quatro 
entradas e seleciona automaticamente 
apenas um sinal de entrada. Os seletores 
mais usados são o de máximo ou mínimo e 
o de valor intermediário. O seletor de valor 
intermediário recebe três sinais de entrada 
e seleciona o sinal do meio. O valor 
intermediário entre três sinais não deve ser 
confundido com o valor médio de dois a 
quatro sinais. Por exemplo, o somador 
pode ser ajustado para dar a media dos 
sinais. 
3.6. Alarme 
O alarme pode ser acionado 
diretamente pela ação do ponteiro do 
indicador e da pena do registrador em 
microswitches ou pode ser realizado pelo 
computador analógico, que recebe o sinal 
analógico na entrada e muda o contato 
elétrico da saída, quando o valor do sinal 
atingir os limites críticos predeterminados. 
Pode haver três tipos diferentes de alarme: 
1. alarme absoluto, de máximo e/ou de 
mínimo. A saída do modulo de alarme 
muda de estado quando o sinal de 
entrada atinge um valor pré-ajustado, 
de máximo ou de mínimo. 
2. alarme de desvio, aciona o contato 
de saída quando os dois sinais 
variáveis da entrada se desviam de um 
valor predeterminado. Este tipo de 
alarme se aplica principalmente em 
controle, quando os dois sinais 
alarmados são a medição e o ponto de 
ajuste; quando os sinais se afastam de 
uma valor ajustado, o alarme é 
acionado. 
3. alarme de diferença é acionado 
quando o sinal se afasta de um sinal de 
referencia ajustável de um valor 
determinado. 
Condicionadores de Sinal 
 108
3.7. Compensador dinâmico 
O compensador dinâmico possui a 
função de adiantar ou atrasar o sinal 
aplicado a entrada. Ele é chamado de 
lead/lag e se aplica no controle preditivo 
antecipatório (feedforward). 
3.8. Gerador de sinais 
O computador analógico pode gerar 
sinal na saída, sem sinal aplicado na 
entrada. A sua saída gera um sinal com 
característica conhecida e ajustável, como 
a rampa universal, a tensão ajustável, o 
temporizador. 
3.9. Transdutor 
Genericamente, transdutor é qualquer 
dispositivo que altera a natureza do sinal 
recebido na entrada com o gerado na 
saída. Deste ponto de vista, o elemento 
sensor, o transmissor, o conversor são 
considerados transdutores. 
Em instrumentação, transdutor é o 
instrumento que converte o sinal padrão 
pneumático no sinal padrão de corrente 
eletrônica (P/I) ou vice versa (I/P). Ele 
possibilita a utilização de instrumentos 
pneumáticos e eletrônicos na mesma 
malha. Eles são chamados incorretamente 
de conversores. 
Resumidamente, tem-se: 
1. elemento sensor, onde a entrada e a 
saída são ambas não-padronizadas, 
2. transmissor, onde a entrada é não-
padronizada e a saída é padronizada, 
3. transdutor, onde a entrada e a 
saída são ambas padronizadas, 
4. conversor, onde a entrada e a saída 
são ambas de natureza elétrica; tem-se 
conversor A/D (analógico para digital), 
D/A (digital para analógico), conversor 
I/F (corrente para freqüência). 
O transdutor serve de interface entre a 
instrumentação pneumática e a eletrônica. 
Como o elemento final de controle mais 
usado é a válvula com atuador 
pneumático, o transdutor I/P é usado 
principalmente para casar a 
instrumentação eletrônica de painel com a 
válvula com atuador pneumático. 
4. Linearização da Vazão 
4.1. Introdução 
Linearizar um sinal não-linear é torna-lo 
linear. Só se lineariza sinais não lineares, 
aplicando-se a função matemática inversa. 
Por exemplo, lineariza-se o sinal 
quadrático, extraindo a sua raiz quadrada; 
lineariza-se o sinal exponencial, aplicando 
seu logaritmo. 
A linearização pode ser feita de vários 
modos diferentes, tais como: 
1. escolha da porção linear da curva, 
como na aplicação de medição de 
temperatura por termopares. Cada 
tipo de termopar apresenta uma 
região linear para determinada faixa 
de temperatura. 
2. uso de uma escala não-linear, como 
na aplicação de medição de vazão 
por placa de orifício. Como a placa 
de orifíciogera uma pressão 
diferencial proporcional ao 
quadrado da vazão, usa-se uma 
escala do indicador ou um gráfico 
do registrador do tipo raiz 
quadrática, podendo ler diretamente 
o valor da vazão em unidades de 
engenharia. Quando se usam 
termopares para medições de 
temperatura que incluem regiões 
não-lineares, usam-se as escalas 
especificas para cada termopar, tipo 
J, K, R, S, T, E. 
3. uso de instrumentos linearizadores, 
como o extrator de raiz quadrada do 
sinal de pressão diferencial 
proporcional ao quadrado da vazão, 
gerado pela placa de orifício. 
4. uso de circuitos linearizadores, 
incorporados no transmissor (por 
exemplo, transmissor inteligente) ou 
no instrumento receptor (registrador 
de temperatura a termopar). 
5. uso de pontos de curva de 
linearização, armazenados em 
ROMs ou PROMs, como nos 
sistemas de linearização de baixa 
vazão em sistemas com turbinas 
medidoras de vazão. A não 
linearidade da medição é devida a 
viscosidade e densidade do fluido 
Condicionadores de Sinal 
 109
(numero de Reynolds) e do tipo de 
detecção-geração de pulsos. 
6. uso de programas (software) de 
linearização em sistemas digitais, 
como nos computadores de vazão 
ou sistemas digitais de aquisição de 
dados. Durante a configuração do 
sistema, tecla-se o tipo de não-
linearidade do sinal de entrada e o 
sistema automaticamente lineariza 
o sinal. 
4.2. Medidores Lineares e Não-
lineares 
O medidor de vazão linear é aquele 
cuja saída varia diretamente com a vazão. 
Isto significa que uma dada percentagem 
da saída corresponde `a mesma 
percentagem de vazão. Matematicamente, 
tem-se: 
 
vazão = K x saída 
 
São exemplos de medidores lineares: 
1. turbina, cuja freqüência de pulsos é 
linearmente proporcional `a vazão 
volumétrica instantânea, 
2. medidor magnético, cuja amplitude 
da tensão variável é linearmente 
proporcional `a vazão volumétrica 
instantânea, 
3. vortex, cuja freqüência de pulsos é 
linearmente proporcional `a vazão 
volumétrica instantânea, 
4. mássico, tipo Coriolis, cuja 
freqüência de precessão é 
linearmente proporcional `a vazão 
mássica instantânea, 
Quando a saída do medidor não 
corresponde linearmente `a vazão, o 
medidor é não-linear. O medidor não-linear 
mais comum é a placa de orifício, que 
produz uma pressão diferencial 
proporcional ao quadrado da vazão. Tem-
se as seguintes equações: 
 
saída K = vazão × 
 
saída = K' (vazão)2 
 
Quando a vazão medida dobra de valor, a 
pressão diferencial gerada aumenta de 4 
vezes. Como resultado, em baixas vazões, 
pequenas variações da saída 
correspondem a grandes variações na 
vazão e em altas vazões, grandes 
variações da saída correspondem a 
pequenas variações na vazão. 
 
Tab. 3.1. ∆p x saídas 
 
Medidor vazão Saída linear Saída raiz quad. 
% saída % vazão % vazão 
0,0 0,0 0,0 
1,0 1,0 10,0 
10,0 10,0 31,6 
25,0 25,0 50,0 
50,0 50,0 70,7 
75,0 75,0 86,6 
100,0 100,0 100,0 
 
 
A linearização do sinal quadrático é 
feita pelo computador analógico chamado 
extrator de raiz quadrada, onde é valida a 
seguinte relação: 
 
entrada % = saída % 
 
O extrator de raiz quadrada possui alto 
ganho em pequenas vazões e pequeno 
ganho em grandes vazões. Para contornar 
a grande instabilidade do instrumento em 
manipular os pequenos sinais, são usados 
vários macetes: 
1. a saída fica zero quando a entrada 
é pequena (menor que 10%), 
2. a saída fica igual a entrada quando 
a entrada é pequena (menor que 
10%), 
3. calibra-se o extrator com o zero 
levemente abaixo do zero 
verdadeiro, eliminando o erro em 
baixas vazões e tendo pequeno 
erro em grandes vazões. 
 
Condicionadores de Sinal 
 110
5. Compensação 
5.1. Introdução 
Em serviços de medição de gás, a 
maioria dos medidores de vazão mede o 
volume real ou infere o volume real, 
tomando como referência a vazão 
volumétrica nas condições nominais de 
operação. Quando as condições reais do 
processo se afastam das condições 
nominais de projeto de operação, ocorrem 
grandes variações no volume real, 
resultando em grande incerteza na 
medição da vazão. Um modo de resolver 
este problema seria manipular a vazão 
mássica, medindo-se a vazão volumétrica 
e a densidade do fluido e usar a relação 
 
W = r x Q 
 
onde 
W é a vazão mássica 
Q é a vazão volumétrica 
r é a densidade. 
A medição da densidade de um fluido 
vazando é relativamente cara, demorada e 
pouco confiável e a prática mais comum é 
inferir o valor da densidade a partir dos 
valores da pressão estática absoluta e da 
temperatura do processo, aplicando-se a 
lei do gás real. 
Tem-se: 
 







n
f
f
n
n
f
nf T
T
P
P
Z
Z
V=V 
 
ou quando as condições nominais de operação são 
conhecidas e podem ser resumidas em uma 
constante matemática, a equação fica simplificada 
como: 
 


 ××
f
ff
nf P
TZ
VK=V 
 
Fazer a compensação da temperatura 
e pressão reais do processo, que se 
afastaram da temperatura e pressão 
nominais é justamente multiplicar por 
 
ff
f
TZ
P
× 
 
onde o fator simplificado (P/ZT) compensa a 
variação da pressão e temperatura (que determinam 
a densidade), variando das condições nominais de 
projeto para as reais de operação e calcula o volume 
requerido nas condições nominais para provocar o 
efeito da mesma vazão nas condições reais. Isto 
significa, por exemplo, que se P/ZT for 1,10, o gás 
nas condições reais é 1,10 mais denso do que o gás 
nas condições nominais e 10% mais de gás vaza 
realmente através do medidor linear do que está 
medido, assumindo as condições nominais de 
operação. 
Nas condições nominais de operação, 
o fator (P/ZT) é usado para corrigir o 
volume real antes que as não linearidades 
sejam compensadas. Assim, estes fatores 
são tratados do mesmo modo que a 
densidade, nas equações do medidor. 
Quando a vazão variar não linearmente 
com a densidade do gás, a vazão também 
vai variar não linearmente com o fator 
P/ZT. Para o sistema com placa de orifício, 
portanto, o fator de compensação é a raiz 
quadrada de P/ZT, pois a vazão 
volumétrica é proporcional `a raiz quadrada 
da densidade. 
A compensação da pressão e 
temperatura usa a hipótese de o fator de 
compressibilidade Z ser constante nas 
condições de operação próximas das 
condições nominais e despreza os efeitos 
da compressibilidade. 
Para se medir a vazão volumétrica compensada 
usa-se a equação, para o medidor linear: 
 







f
n
n
f
f
n
nf T
T
P
P
Z
Z
V=V 
 
e quando o fator de compressibilidade 
nas condições reais não se afasta do fator 
nas condições nominais: 
 





f
n
n
f
nf T
T
P
P
V=V 
 
Para um medidor com saída proporcional ao 
quadrado da vazão, tem-se a equação: 
 





f
n
n
f
nf T
T
P
P
V=V 
 
Condicionadores de Sinal 
 111
Note-se que a equação da vazão 
compensada é o inverso da equação da lei 
dos gases, justamente para eliminar os 
efeitos da pressão e da temperatura. Ou 
seja, como a vazão volumétrica depende 
da pressão e temperatura de um fator 
(ZT/P), deve-se multiplicá-la por um fator 
de compensação (P/ZT) para se ter uma 
vazão volumétrica compensada. 
A operação de corrigir um erro fixo é 
chamada de polarização (bias) e a 
compensação é a correção de um erro 
variável. 
Quando somente se quer a 
compensação da pressão, pois a 
temperatura é se afasta pouco de seu valor 
nominal, assume-se um valor constante 
igual ou diferente do nominal e o incorpora 
`a constante. 
Quando a temperatura for constante e 
diferente do valor nominal, em lugar de 
usar um medidor de temperatura para 
fazer a compensação continua, aplica-se 
um fator de correção na leitura do medidor. 
A compensação da pressão é 
implementada, multiplicando-se a pressão 
absoluta pela vazão medida e uma 
constante, antes de linearizar a saída do 
medidor. 
De modo análogo, quando a pressão é 
assumida constante e diferente do valor 
nominal, se aplica um fator para a leitura 
do medidorem lugar de usar um medidor 
de pressão para a compensação. A 
compensação da temperatura é 
implementada, multiplicando-se a 
temperatura absoluta pela vazão medida e 
uma constante, antes de linearizar a saída 
do medidor. 
Tab. 3.2. Erros da medição do gás sem 
compensação de T 
Temperatura (oC) Erro (%) 
-20 -13 
-10 -11 
-5 -7 
0 -6 
5 -4 
10 -2 
15 0 
20 +2 
25 +4 
30 +6 
40 +8 
45 +9 
50 +10 
 
* Condição padrão (standard) 
(Cfr. Industrial Flow Measurement, D.W. Spitzer) 
Tab. 3.3. Erros da medição do gás sem 
compensação da P 
Pressão, 
psig 
Tolerância em torno da pressão nominal 
Psig 0,25 0,50 1 2 3 
0,25 1,7% NA NA NA NA 
2,0 1,5% 3,0% 6,1% 12,2% NA 
5,0 1,3% 2,6% 5,2% 10,3% 25,8% 
10 1,0% 2,0% 4,1% 8,2% 20,5% 
20 0,7% 1,5% 2,9% 5,8% 14,5% 
50 0,4% 0,8% 1,6% 3,1% 7,8% 
75 0,3% 0,6% 1,1% 2,2% 5,6% 
100 0,2% 0,4% 0,9% 1,7% 4,4% 
125 0,2% 0,4% 0,7% 1,4% 3,6% 
 
(Cfr. Industrial Flow Measurement, D.W. Spitzer) 
 
5.2. Condições normal, padrão e real 
Na medição do fluido compreensível, é 
mandatório definir as condições sob as 
quais está sendo medida sua vazão 
volumétrica. A mesma vazão de um fluido 
compreensível pode ser expressa por 
valores totalmente diferentes, em função 
das condições especificadas. 
Condicionadores de Sinal 
 112
As condições normal de pressão e 
temperatura (CNPT) são: 
 
Temperatura : 0,0 oC (273,2 K) 
Pressão : 760 mm Hg (14,6959 psi) 
Umidade relativa: 0% 
 
Pela norma ISO 5024 (1976), as condições 
padrão (standard) são: 
 
Temperatura : 15,0 oC (59 oF, 288,2 K) 
Pressão : 101, 3250 kPa (14,6959 psi) 
umidade relativa: 0% 
Constante Universal: 8,3144 J/(g.mol.K) 
 
Há autores que assumem a 
temperatura padrão (standard) igual a 
15.56 oC (60 oF). Para líquidos, a 
temperatura padrão base é também igual a 
15,0 oC, na indústria; em laboratório é 
comum usar a temperatura de 20,0 oC. 
As condições de operação, de trabalho 
ou reais são aquelas efetivamente 
presentes no processo. 
Por exemplo, seja a vazão volumétrica 
de ar igual a 100 m3/h, nas condições 
reais de 30 oC e 2,0 kgf/cm2A. Esta vazão 
pode ser expressa como: 
 
100 m3/h real, (30 oC e 2,0 kgf/cm2) 
180 Nm3/h, (0 oC e 1,0 kgf/cm2 A) 
190 Sm3/h, (15,0 oC e 1,0 kgf/cm2 
Absoluta) 
 
Em inglês, as unidades e abreviações 
comuns são: 
ACFM (actual cubic foot/minute) e 
SCFM (standard cubic foot/minute). 
 
 
Propriedades do Ar nas Condições Padrão: 
 
Compressibilidade (Z) 0,999 582 4 
Densidade 1,225 42 kg/m3 
Peso molecular 28,962 4 
 
5.3. Compensação da Temperatura 
de Líquidos 
As necessidades da precisão que 
requerem compensação para as variações 
de densidade causadas pelas variações da 
temperatura do liquido são poucas (por 
exemplo, amônia). Neste caso, deve-se 
medir a temperatura do liquido e 
compensar segundo a formula: 
 
Vf = Vn /T 
5.4. Tomadas de Pressão e 
Temperatura 
As tomadas da pressão e da 
temperatura devem ser localizadas 
corretamente para cada tipo de medidor de 
vazão, para minimizar o erro na medida 
final. 
A tomada da pressão é mais critica que 
a da temperatura, pois há uma grande 
variação da pressão local no medidor de 
vazão. Na prática, há uma pequena 
diferença entre a pressão a montante 
(maior) e a jusante (menor) do medidor, 
quando o medidor provoca uma perda de 
carga. É comum se tomar a pressão a 
montante do medidor. Qualquer que seja a 
localização, a pressão deve corresponder 
a vazão não perturbada, em pontos sem 
flutuações ou pulsações. Alguns medidores 
de vazão já possuem a tomada de pressão 
no seu corpo. No sistema com placa de 
orifício, é comum se usar a mesma tomada 
a montante da placa usada medir a 
pressão diferencial. Nos programas de 
computador de cálculo de placa, o menu 
apresenta as opções de tomadas a 
montante ou a jusante da placa. 
A tomada de temperatura é menos 
critica, desde que há pouca variação da 
temperatura ao longo do medidor de 
vazão. As tomadas de temperatura estão 
tipicamente localizadas a cerca de 10 
diâmetros depois do medidor, para não 
causar turbulência na entrada do medidor. 
Deve-se destacar que os sensores de 
vazão e de temperatura são tem 
necessidades opostas, quanto ao local de 
montagem: os sensores de vazão 
requerem local tranqüilo, sem distúrbios; 
os de temperatura devem ser usados em 
local com turbulência, para homogeneizar 
a temperatura. 
Condicionadores de Sinal 
 113
Na implementação da compensação da 
pressão e temperatura na medição de 
vazão, é interessante investigar se já 
existem medições da pressão e da 
temperatura do processo, a jusante ou a 
montante do medidor de vazão, pois se 
elas já existirem em locais corretos, estas 
medições podem ser usadas para a 
compensação, sem necessidade de 
instrumentos adicionais. 
 
 
 
Fig. .3.3. Malha de compensação e linearização de 
medição de gás com placa de orifício 
 
 
6. Totalização da Vazão 
O totalizador de vazão é um 
instrumento completo que detecta, totaliza 
e indica, através de um contador digital, a 
quantidade total do produto, que passa por 
um ponto, durante um determinado 
intervalo de tempo. 
O totalizador de vazão é também 
chamado de integrador, de FQ, de 
quantificador e, erradamente, de contador. 
O contador é apenas o display ou o 
readout do totalizador. 
Os totalizadores são calibrados para 
fornecer a leitura direta, em unidades de 
volume ou de massa do produto. Ele pode 
possuir uma constante de multiplicação, 
que é o numero que deve multiplicar pela 
indicação para se ter o valor totalizado em 
unidades de engenharia. Este fator de 
multiplicação do totalizador depende da 
vazão máxima e da velocidade de 
contagem desejada pelo operador. 
O contador só pode ter mostrador 
digital. Em alguns contadores, os dígitos 
podem ser mostrados analogicamente, 
como os indicadores de consumo de 
energia elétrica caseiros. 
O totalizador pode receber sinais analógicos ou 
digitais. Quando o sinal de entrada é analógico, o 
totalizador o converte, internamente, em pulsos e os 
conta na saída. Quando o sinal de entrada já é em 
pulsos, o totalizador os escalona e os conta. Quando 
os pulsos já são escalonados, o totalizador os conta 
diretamente. Pulso escalonado é aquele que já 
possui uma relação definida com a unidade de 
engenharia de vazão, volume ou massa. 
Há uma certa confusão entre o 
integrador e o contador. O integrador pode 
receber sinais analógicos e os integra. Na 
operação de integração, o sinal analógico 
é convertido para pulsos que são 
finalmente contados. Todo integrador de 
vazão possui um contador; ou seja, o 
contador é o display do integrador. O 
contador é também chamado de 
acumulador. 
Os contadores podem ser 
eletromecânicos ou eletrônicos. Os 
contadores eletromecânicos custam mais 
caro e requerem maior energia de 
alimentação, porem, quando há falta da 
tensão de alimentação, o ultimo valor 
totalizado permanece indicado. Os 
contadores puramente eletrônicos são 
mais econômicos, requerem menor nível 
de tensão de alimentação e consomem 
muito menos energia. Porem, na falta da 
tensão de alimentação eles perdem a 
indicação. Para solucionar este problema, 
são utilizados contadores eletrônicos 
alimentados com bateria com vida útil de 5 
a 10 anos. Deste modo, quando há perda 
da alimentação principal, o contador não 
zera o valor totalizado. 
FCV 
FE 
FT 
TT 
PT FY FY FIC 
x/÷ √ 
multiplicador 
- divisor 
extrator raiz 
quadrada 
controlador 
de vazão 
si
nal
sin
al
Condicionadores de Sinal 
 114
 
 
(a) Pneumático 
 
(b) Eletrônico 
Fig. 3..4. Totalizador de vazão 
 
 
 
Fig. 3..5. Indicação e totalização de vazão 
 
 
Há contador com predeterminador: há um 
contador normal e um contador onde se 
estabelece o valor determinado. Quando o 
contador atinge o valor pré-ajustado, ele 
para de contar e o processo é 
interrompido. 
7. Serviços associados 
O computador analógico é 
especificado, escalonado, montado e 
mantido para desempenhar a função 
desejada. 
A especificação do computador 
analógicoé simples e envolve: 
1. a escolha da função a ser 
executada, 
2. a determinação dos sinais de 
entrada e de saída, 
3. o fornecimento da alimentação 
compatível com os sinais 
manipulados, 
4. a identificação na malha.. 
O escalonamento (scaling) do 
computador analógico é a adequação do 
instrumento à função matemática 
requerida. Escalonar o somador universal 
é ajustar os ganhos e polarizações dos 
sinais de entrada para ele fazer a soma 
especifica do processo. O escalonamento 
depende da função matemática, dos 
dados do processo, dos sinais 
manipulados e dos circuitos internos do 
instrumento. A partir da equação genérica 
do processo, desenvolve-se a equação 
normalizada e chega-se a equação da 
tensão. A partir da equação da tensão se 
constrói a tabela de ajuste, atribuindo 
valores notáveis para as entradas e 
determinando teoricamente os valores da 
saída. Fisicamente, ajustando-se os 
ganhos e as polarizações do computador, 
obtém-se as saídas teóricas. 
Os limitadores de sinais e de alarme 
possuem ajustes que possibilitam a 
determinação do valor de acionamento. 
A montagem dos computadores deve 
ser feita de conformidade com a literatura 
do fabricante e com os diagramas de 
ligação do projeto. As ligações da entrada 
podem determinar a função 
desempenhada pelo computador. 
Realimentações, curto circuitos e ligações 
adequadas do mesmo instrumento podem 
determinar funções totalmente diferentes 
do multiplicador/divisor. 
 
 
 Apostila\Instrumentação 23Condicionador. doc 11 DEZ 98 (Substitui 18 FEV 98) 
0 1 3 5 0 FT 
FI 
FQ 
FE 
 
 115 
2.4 
Indicador 
 
 
 
1. Conceito 
O indicador é o instrumento que sente 
a variável do processo e apresenta o seu 
valor instantâneo. É freqüentemente 
chamado de medidor, receptor, repetidor, 
gauge, mas estes termos são 
desaconselháveis por serem ambíguos e 
imprecisos. Indicador específico de 
pressão é chamado de manômetro; de 
temperatura é chamado de termômetro e o 
de vazão, rotâmetro. Estes nomes também 
não são recomendados, embora sejam 
muito usados. O recomendado é chamar 
respectivamente de indicador de pressão, 
de temperatura e de vazão. 
O indicador sente a variável a ser 
medida através do elemento primário e 
mostra o seu valor através do conjunto 
escala + ponteiro ou de dígitos. 
O tag de um indicador da variável X é 
XI; de um indicador selecionável XJI. 
O indicador pode ser estudado 
considerando os seguintes parâmetros 
1. a variável medida 
2. o local de montagem 
3. o formato exterior 
4. natureza do sinal 
5. o tipo de indicação 
2. Variável Medida 
Dependendo da variável a ser indicada, 
há diferenças básicas no elemento sensor, 
nas unidades da escala e pode haver 
nomes específicos para o indicador. 
O indicador de pressão é também 
chamado de manômetro. Na prática, se 
chama de manômetro apenas o indicador 
local de pressão. Em algumas convenções 
se simboliza o indicador local de pressão 
como PG (pressure gauge). O elemento 
sensor do indicador de pressão pode ser o 
tubo Bourdon, o helicoidal, o fole, a espiral, 
o strain gauge . As escalas possuem 
unidades de kgf/cm2, Pa (pascal) ou psig. 
O indicador de temperatura é também 
chamado de termômetro. Na prática, se 
chama de termômetro apenas o indicador 
local de temperatura. Em algumas 
convenções se simboliza o indicador local 
de temperatura como TG (temperature 
gauge). O elemento sensor do indicador de 
temperatura pode ser o bimetal, o 
enchimento termal, a resistência elétrica e 
o termopar. As escalas possuem unidades 
de oC e K. 
O indicador de vazão é também 
chamado de rotâmetro. Na prática, se 
chama de rotâmetro apenas o indicador de 
vazão de área variável. O símbolo FG 
significa visor de vazão (flow glass) e é 
usado em sistemas onde se quer verificar 
a presença da vazão e não 
necessariamente o seu valor, como na 
medição de nível com borbulhamento de 
gás inerte. O elemento sensor de vazão 
mais usado é a placa de orifício; quando a 
escala do indicador é raiz quadrática, pois 
a pressão diferencial gerada pela placa é 
proporcional ao quadrado da vazão. Os 
outros indicadores da vazão estão 
associados à turbina, ao tubo medidor 
magnético e ao medidor com 
deslocamento positivo . As escalas 
possuem unidades de volume/tempo ou 
massa/tempo. Adicionalmente, a vazão 
pode ser totalizada e o valor final é 
indicado através de dígitos do contador. 
Não existe contador analógico para a 
totalização da vazão. 
 
Indicador 
 116 
 
 
 
Fig. 4. 1. Manômetro ou indicador local de pressão 
(Foxboro) 
 
 
O indicador local de nível é chamado 
de visor e possui o tag LG (level glass). A 
maioria dos sistemas de medição de nível 
de líquidos se baseia na pressão 
diferencial. A escala típica para a medição 
de nível é de 0 a 100% , sem unidade. 
3. Local de Montagem 
Os indicadores podem ser montados 
em dois lugares distintos no campo ou na 
sala de controle. 
Os indicadores de campo ou locais são 
montados próximos ao processo, muitas 
vezes diretamente na tabulação ou vaso 
do processo. Os indicadores de campo 
normalmente são formato grande, 
tipicamente circulares, que é o formato 
mais resistente. Quando usados ao relento 
devem ser a prova de tempo e quando 
montados em locais perigosos devem 
possuir classificação elétrica especial 
compatível com a classificação da área. 
 
 
 
Fig. 4. 2. Indicador de painel (Foxboro) 
 
 
Os indicadores de painel geralmente são 
retangulares pois é mais fácil se fazer uma 
abertura retangular numa chapa de aço do 
que uma abertura circular. São tipicamente 
miniaturizados e pequenos, para economia 
de espaço. Para ainda maior economia de 
espaço é comum se ter indicadores com 1, 
2 ou 3 ponteiros, para indicar 
simultaneamente 2 ou 3 variáveis 
independentes. Para facilitar a leitura, 
neste caso de leituras múltiplas, cada 
ponteiro tem uma cor diferente. O indicador 
de painel possui geralmente escala 
vertical, percorrida por ponteiros 
horizontais. 
4. Tipo da Indicação 
A indicação da leitura pode ser 
analógica, feita através de um 
posicionamento contínuo do ponteiro na 
escala ou digital, através da amostragem 
de um dígito. 
O instrumento analógico usa um 
fenômeno físico para indicar uma outra 
grandeza, por analogia. Ele mede um sinal 
que varia continuamente e como 
conseqüência, a posição do ponteiro varia 
continuamente assumindo todas as 
posições intermediários entre o 0 e 100%. 
Pode-se ter escala fixa e ponteiro móvel e 
mais raramente, escala móvel e ponteiro 
fixo. 
 
 
 
Fig. 4. 3. Indicadores com escala vertical e 
horizontal (Foxboro) 
 
 
Quando a leitura é através de um 
número, o indicador é digital. Ele conta os 
pulsos do sinal digital e indica o valor 
através de dígitos que mudam 
discretamente. Para cada valor da variável 
medida, há um número indicado. 
Atualmente já existem instrumentos 
pneumáticos digitais, embora o mais 
difundido seja o indicador eletrônico digital. 
 
 
Indicador 
 117 
 
Fig. 4. 4. Indicador digital de pressão (HBM) 
 
 
Atualmente, são disponíveis 
indicadores eletrônicos com barra de 
gráfico (bargraph), que possuem técnicas e 
circuitos digitais para a manipulação do 
sinal, porém, com a indicação final em 
forma de barra de LEDs (diodo emissor de 
luz) como se fosse analógica. 
Uma indicação digital, pelo fato apenas 
de ser digital não é necessariamente mais 
precisa ou confiável que uma indicação 
analógica. Decididamente é mais fácil fazer 
uma leitura digital do que uma com 
ponteiro-escala, se cansa menos e há 
menor probabilidade de cometer erros 
quando se fazem inúmeras leituras digitais. 
A precisão e a confiabilidade dependem 
ainda da qualidade dos componentes, do 
projeto, do mecanismo, da calibração e de 
vários outros fatores. 
Os indicadores de painel normalmente 
são montados em estantes apropriadas 
que já possuem conectores pneumáticos e 
eletrônicos de encaixe rápido para facilitar 
a substituiçãoforam 
atingidas pela produção. Para isso, são 
usados instrumentos tais como indicadores 
de densidade e viscosidade, espectrômetros 
de massa, analisadores de infravermelho, 
cromatógrafos e outros. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 1.1.1. Transmissor de pH 
 
 
Os instrumentos possibilitam a 
verificação, a garantia e a repetibilidade da 
qualidade dos produtos. 
Atualmente, o conjunto de normas ISO 
9000 exige que os instrumentos que 
impactam a qualidade do produto tenham 
um sistema de monitoração, onde estão 
incluídas a manutenção e calibração 
documentada deles. 
2.2. Quantidade do Produto 
As quantidades das matérias primas, 
dos produtos finais e das utilidades devem 
ser medidas e controladas para fins de 
balanço do custo e do rendimento do 
processo. Também é freqüente a medição 
de produtos para venda e compra entre 
plantas diferentes. 
Os instrumentos de indicação, registro e 
totalização da vazão e do nível fazem a 
aquisição confiável dos dados através das 
medições de modo continuo e preciso. 
Os instrumentos asseguram a 
quantidade desejada das substâncias. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 1.1.2. Instrumentos de medição de nível 
 
2.3. Economia do Processo 
O controle automático economiza a 
energia, pois elimina o superaquecimento 
de fornos, de fornalhas e de secadores. O 
controle de calor está baseado geralmente 
na medição de temperatura e não existe 
nenhum operador humano que consiga 
sentir a temperatura com a precisão e a 
sensitividade do termopar ou da resistência. 
Os instrumentos garantem a 
conservação da energia e a economia do 
processo . 
Instrumentação 
 5
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 1.1.3. Instrumentação aplicada à indústria 
 
2.4. Ecologia 
Na maioria dos processos, os produtos 
que não são aproveitáveis e devem ser 
jogados fora, são prejudiciais às vidas 
animal e vegetal. A fim de evitar este 
resultado nocivo, devem ser adicionados 
agentes corretivos para neutralizar estes 
efeitos. Pela medição do pH dos efluentes, 
pode se economizar a quantidade do agente 
corretivo a ser usado e pode se assegurar 
que o efluente esteja não agressivo. 
Os instrumentos garantem efluentes 
limpos e inofensivos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 1.1.2. Incêndio em área industrial 
 
 
 
2.5. Segurança da Planta 
Muitas plantas possuem uma ou várias 
áreas onde podem estar vários perigos, tais 
como o fogo, a explosão, a liberação de 
produtos tóxicos. Haverá problema, a não 
ser que sejam tomados cuidados especiais 
na observação e no controle destes 
fenômenos. Hoje são disponíveis 
instrumentos que podem detectar a 
presença de concentrações perigosas de 
gases e vapores e o aparecimento de 
chama em unidades de combustão. Os 
instrumentos protegem equipamentos e 
vidas humanas. 
2.6. Proteção do Processo 
O processo deve ter alarme e proteção 
associados ao sistema de medição e 
controle. O alarme é realizado através das 
mudanças de contatos elétricos, 
monitoradas pelos valores máximo e mínimo 
das variáveis do processo. Os contatos dos 
alarmes podem atuar (ligar ou desligar) 
equipamentos elétricos, dispositivos sonoros 
e luminosos. 
Os alarmes podem ser do valor absoluto 
do sinal, do desvio entre um sinal e uma 
referência fixa e da diferença entre dois 
sinais variáveis. 
É útil o uso do sistema de desligamento 
automático ou de trip do processo. Deve-se 
proteger o processo, através de um sistema 
lógico e seqüencial que sinta as variáveis do 
processo e mantenha os seus valores 
dentro dos limites de segurança, ligando ou 
desligando os equipamentos e evitando 
qualquer seqüência indevida que produza 
condição perigosa. 
Os primeiros sistemas de 
intertravamento utilizavam contatos de reles, 
contadores, temporizadores e integradores. 
Hoje, são utilizados os Controladores 
Lógicos Programáveis (CLP), a base de 
microprocessadores, que possuem grande 
eficiência em computação matemática, 
seqüencial e lógica, que são os parâmetros 
básicos do desligamento para garantir a 
segurança da planta. 
 
 
 
 
 Apostilas\Instrumentação. 11 Introdução.doc 23 MAR 01 (Substitui 03 SET 00) 
 
 6
 
1.2 
Símbolos e Identificação 
 
 
 
1. Introdução 
A simbologia de instrumentação 
analógica e digital, compartilhada e 
integral, distribuída e centralizada se 
baseia nas seguintes normas americanas 
(geralmente traduzidas para o português) : 
1. ISA S5.1, Instrumentation Symbols 
and Identification, 1984 
2. ISA S5.3, Graphic Symbols for 
Distributed Control/Shared Display 
Instrumentation, Logic and Computer 
Systems, 1983 
2. Aplicações 
Os símbolos de instrumentação são 
encontrados principalmente em 
1. fluxogramas de processo e de 
engenharia, 
2. desenhos de detalhamento de 
instrumentação instalação, 
diagramas de ligação, plantas de 
localização, diagramas lógicos de 
controle, listagem de instrumentos, 
3. painéis sinópticos e semigráficos na 
sala de controle, 
4. diagramas de telas de vídeo de 
estações de controle. 
3. Roteiro da identificação 
3.1. Geral 
Cada instrumento ou função a ser 
identificada é designado por um conjunto 
alfanumérico, chamado de tag. A parte de 
identificação da malha correspondente ao 
número é comum a todos os instrumentos 
da mesma malha. O tag pode ainda ter 
sufixo para completar a identificação. 
 
3.2. Tag completo típico 
 
TIC 103 Identificação do instrumento ou tag 
do instrumento 
T... Primeira letra: variável da malha, 
Temperatura 
...C Última letra: identificação funcional: 
Controlador 
...I... Modificador ou complemento da 
função: Indicador 
 103 Número da malha de temperatura 
 
 
O número da malha do instrumento 
pode incluir o código da informação da 
área . Por exemplo, o TIC 500-103, TIC 
500-104, aos dois controladores 
indicadores de temperatura, ambos da 
área 500 e os números seqüenciais são 
103 e 104. 
3.3. Identificação funcional 
A identificação funcional do instrumento 
ou seu equivalente funcional consiste de 
Símbolos e Identificação 
 7
letras da Tab. 1.2.5 e inclui uma primeira 
letra, que é a variável do processo medida 
ou de inicialização. A primeira letra pode 
ter um modificador opcional. Por exemplo, 
PT é o transmissor de pressão e PDT é o 
transmissor de pressão diferencial. 
A identificação funcional do instrumento 
é feita de acordo com sua função e não de 
sua construção. Assim, um transmissor de 
pressão diferencial para medir nível tem o 
tag LT (transmissor de nível) e não o de 
PDT, transmissor de pressão diferencial. 
Embora o transmissor seja construído e 
realmente meça pressão diferencial, seu 
tag depende de sua aplicação e por isso 
pode ser LT, quando mede nível ou FT, 
quando mede vazão. Outro exemplo, uma 
chave atuada por pressão ligada à saída 
de um transmissor pneumático de nível 
tem tag LS, chave de nível e não PS, 
chave de pressão. 
O tag também não depende da variável 
manipulada, mas sempre da variável 
inicializada ou medida. Assim, uma válvula 
que manipula a vazão de saída de um 
tanque para controlar nível, tem tag de LV 
ou LCV e não de FV ou FCV. 
A segunda letra tipicamente é a função 
do instrumento. FT é o tag de um 
transmissor (T) de vazão (F). Também a 
segunda letra pode ter um ou mais 
modificadores. FIA é o tag de um indicador 
de vazão, com alarme. Alarme é o 
modificador da função indicação. Também 
pode se detalhar o tipo de alarme, p. ex., 
FIAL é o tag de um indicador de vazão 
com alarme de baixa. 
O tag pode ter modificador da variável 
(primeira letra) e da função (segunda letra). 
Por exemplo, PDIAL é um indicador de 
pressão diferencial (modificador de 
pressão) com alarme (modificador do 
indicador) de baixa (modificador do 
alarme). 
Quando o tag possuir várias letras, 
pode-se dividi-lo em dois tags. O 
instrumento é simbolizado por dois balões 
se tangenciando e o tag por ser, por 
exemplo, TIC-3 para o controlador 
indicador de temperatura e 
TSH-3 para a chave manual associadapara a manutenção. 
Na eletrônica são comuns as 
indicações através de LEDs e quartzo 
liquido. Atualmente. há pesquisa e 
desenvolvimento com tecnologias 
baseadas na ionização de plasma e 
fluorescência no vácuo. O objetivo final de 
qualquer projeto é a obtenção de uma 
indicação visível à distância e de pequeno 
consumo de energia elétrica. 
Nos sistemas com computador digital, 
as indicações são feitas através de 
monitores de vídeo e as telas também 
simulam as escalas dos instrumentos, com 
leituras analógicas. 
 
 
 
Fig. 4. 5. Transmissor e indicador de pressão 
(Foxboro) 
5. Rangeabilidade da Indicação 
Tão importante quanto à precisão e 
exatidão do instrumento, é sua 
rangeabilidade. Em inglês, há duas 
palavras, rangeability e turndown para 
expressar aproximadamente a extensão de 
faixa que um instrumento pode medir 
dentro de uma determinada especificação. 
Usamos o neologismo de rangeabilidade 
para expressar esta propriedade. 
 
 
Fig. 4. 6. Escalas de indicação 
 
 
Para expressar a faixa de medição 
adequada do instrumento define-se o 
parâmetro rangeabilidade. Rangeabilidade 
é a relação da máxima medição sobre a 
mínima medição, dentro uma determinada 
precisão. Na prática, a rangeabilidade 
estabelece a menor medição a ser feita, 
depois que a máxima é determinada. A 
rangeabilidade está ligada à relação 
matemática entre a saída do medidor e a 
variável medida. Instrumentos lineares 
Indicador 
 118 
possuem maior rangeabilidade que os 
medidores quadráticos (saída do medidor 
proporcional ao quadrado da medição). 
Na medição de qualquer quantidade se 
escolhe um instrumento pensando que ele 
tem o mesmo desempenho em toda a 
faixa. Na prática, isso não acontece, pois o 
comportamento do instrumento depende 
do valor medido. A maioria dos 
instrumentos tem um desempenho pior na 
medição de pequenos valores. Sempre há 
um limite inferior da medição, abaixo do 
qual é possível se fazer a medição, porém, 
a precisão se degrada e aumenta muito. 
Por exemplo, o instrumento com 
precisão expressa em percentagem do 
fundo de escala tem o erro relativo 
aumentando quando se diminui o valor 
medido. Para estabelecer a faixa aceitável 
de medição, associa-se a precisão do 
instrumento com sua rangeabilidade. Por 
exemplo, a medição de vazão com placa 
de orifício, tem precisão de ±3% com 
rangeabilidade de 3:1. Ou seja, a precisão 
da medição é igual ao menor que 3% 
apenas nas medições acima de 30% e até 
100% da medição. Pode-se medir valores 
abaixo de 30%, porém, o erro é maior que ±,3%. Por exemplo, o erro é de 10% 
quando se mede 10% do valor máximo; o 
erro é de 100% quando se mede 1% do 
valor máximo. 
 
 
 
 
Fig. 4.7. Precisão em percentagem do fundo de 
escala 
 
Não se pode medir em toda a faixa por 
que o instrumento é não linear e tem um 
comportamento diferenciado no início e no 
fim da faixa de medição. Geralmente, a 
dificuldade está na medição de pequenos 
valores. Um instrumento com pequena 
rangeabilidade é incapaz de fazer 
medições de pequenos valores da variável. 
A sua faixa útil de trabalho é acima de 
determinado valor; por exemplo, acima de 
10% (rangeabilidade 10:1), ou de 33% 
(3:1). 
Em medição, a rangeabilidade se aplica 
principalmente a medidores de vazão. 
Sempre que se dimensiona um medidor de 
vazão e se determina a vazão máxima, 
automaticamente há um limite de vazão 
mínima medida, abaixo do qual é possível 
fazer medição, porém, com precisão 
degradada. 
Em controle de processo, o conceito de 
rangeabilidade é também muito usado em 
válvulas de controle. De modo análogo, 
define-se rangeabilidade da válvula de 
controle a relação matemática entre a 
máxima vazão controlada sobre a mínima 
vazão controlada, com o mesmo 
desempenho. A rangeabilidade da válvula 
está associada à sua característica 
inerente. Na válvula linear, cujo ganho é 
uniforme em toda a faixa de abertura da 
válvula, sua rangeabilidade é cerca de 
10:1. Ou seja, a mesma dificuldade e 
precisão que se tem para medir e controlar 
100% da vazão, tem se em 10%. A válvula 
de abertura rápida tem uma ganho muito 
grande em vazão pequena, logo é instável 
o controle para vazão baixa. Sua 
rangeabilidade vale 3:1. A válvula com 
igual percentagem, cujo ganho em vazão 
baixa é pequeno, tem rangeabilidade de 
100:1. 
6. Associação a Outra Função 
A indicação é uma função passiva e 
sua malha é aberta. A indicação pode estar 
associada com as outras funções, como a 
transmissão, o controle, o registro e a 
totalização. 
O transmissor a balanço de movimento 
é naturalmente um indicador local da 
variável transmitida. Há transmissores que 
possuem o indicador do sinal de saída e 
como conseqüência a indicação indireta da 
variável transmitida. 
Toda malha de controle a 
realimentação negativa requer a indicação 
da variável medida e do ponto de ajuste. 
Quando o controlador é disponível na 
Indicador 
 119 
arquitetura modular, com a estação de 
leitura e separada do controlador cego, a 
indicação fica somente na estação de 
leitura. 
O registrador é naturalmente um 
indicador onde a escala é o gráfico e o 
ponteiro é a pena. Mesmo assim, o 
registrador possui também a escala auxiliar 
de indicação. A indicação correta do 
registrador é dada pela posição da pena 
em relação a escala do gráfico. 
O indicador pode possuir alarme, 
normalmente acionado pela posição do 
ponteiro. 
7. Serviços Associados 
O indicador deve ser especificado, 
montado, calibrado, operado e mantido de 
modo a apresentar as leituras corretas e 
com a precisão determinada pelo 
fabricante. Para a especificação do 
indicador, devem ser considerados os 
seguintes parâmetros: 
1. a variável do processo associada, 
2. o elemento sensor, que é função da 
variável, da faixa de medição, do 
fluido e das condições de operação 
e segurança do processo. 
3. a faixa calibrada, importante para a 
definição do elemento sensor e da 
escala, 
4. a escala, com os valores mínimo e 
máximo, o formato e a unidade da 
variável, 
5. a plaqueta gravada, com a 
indicação útil para o operador, 
6. a identificação da malha (tag), 
7. o tipo de montagem campo, painel, 
superfície, tubo de 2" ou pedestal 
(yoke). 
8. o local de montagem e como 
conseqüência, a classificação 
elétrica e mecânica do invólucro. 
9. as opções extras, com alarme, 
acabamento especial, proteção 
contra sobrefaixa. 
A montagem do indicador deve ser feita 
conforme a literatura recomendada do 
fornecedor, dos diagramas do projeto e 
das normas existentes. 
Para que a leitura fornecida pelo 
indicador seja confiável, é necessário que 
ele seja calibrado, antes da montagem 
(mesmo que já venha calibrado de fábrica) 
e periodicamente, depois que entra em 
operação. Os períodos de calibração são 
determinados principalmente pelos 
seguintes parâmetros: 
1. recomendação do fabricante, 
2. classe de precisão do indicador 
3. agressividade do meio onde está 
montado 
4. penalidade pela não conformidade 
da indicação 
A calibração do indicador pode também ser 
determinada e requerida pelo pessoal da 
operação, quando há desconfiança ou 
certeza de que a sua indicação não é 
confiável. 
Calibrar um indicador significa 
1. simular a variável medida 
2. medi-la com um padrão rastreado 
3. comparar o valor do padrão com o 
indicado pelo instrumento 
Quando necessário, deve-se ajustar a 
posição do ponteiro na escala, de modo 
que a indicação fique conforme um padrão 
de referência, dentro dos limites de 
tolerância estabelecidos pela precisão do 
indicador. 
O ajuste do indicador consiste na 
atuação nos mecanismos de zero, largura 
de faixa, balanço ou linearidade (quando 
há interação entre zero e largura de faixa) 
e angularidade (se balanço de 
movimentos). 
Operar um indicador é fazer a sua 
leitura periodicamente. Quando o operador 
perceber alguma anormalidade no 
indicador, ele deve requerer um 
instrumentista para fazer a sua 
manutenção. O indicador é retirado pelo 
instrumentista e é feita a manutençãona 
oficina. 
 
 
 
 120 
2.5 
Registrador 
 
 
 
1. Introdução 
O registrador é o instrumento que 
sente uma ou muitas variáveis do 
processo e imprime o seu valor no gráfico, 
de modo contínuo ou descontinuo, mas 
permanente. Ele fornece o comportamento 
histórico da variável. O registro é feito 
através de pena com tintas em gráfico 
móvel. O gráfico é também chamado de 
carta (influencia do inglês, chart). 
O tag de um registrador da variável X 
é XR; de um registrador multivariável UR e 
de um registrador selecionável XJR. 
O registrador é diferente do 
instrumento chamado impressora. A 
impressora imprime apenas os valores 
indicados, quando acionada ou 
programada. O registrador imprime os 
valores de modo automático e contínuo. 
Atualmente, há outros mecanismos 
mais eficientes e de maior capacidade 
para o armazenamento das informações, 
tais como os disquetes e as fitas 
magnéticas dos computadores digitais. 
O registrador pode ser estudado 
considerando os seguintes parâmetros: 
1. a topografia 
2. acionamento do gráfico 
3. a pena e 
4. o gráfico. 
2. Topografia 
Por topografia deve-se entender a 
forma e o local de montagem do 
registrador. Em função do formato, os 
registradores são divididos em circulares e 
em tira. 
O registrador circular possui gráfico 
circular e sua caixa não necessariamente 
é do formato circular. O registrador circular 
geralmente é montado no campo, próximo 
ao processo e ligado diretamente ao 
elementos primário, não necessitando do 
uso do transmissor. O gráfico possui o 
diâmetro externo típico de 12" e com 
rotação de 24 horas ou de 7 dias. 
Diariamente ou semanalmente o operador 
deve trocar o gráfico. 
O registrador montado no painel possui 
o gráfico em tira. Embora o tamanho físico 
do registrador de painel (largura de 4") 
seja menor que o circular de campo (12" 
de diâmetro) e ocupe um terço do espaço, 
a área útil de registro no gráfico de tira é a 
mesma que a do circular (4"). 
Normalmente o percurso da pena é no 
sentido horizontal, mas existe registrador 
cuja pena tem uma excursão vertical. O 
gráfico do registrador de painel pode ser 
do tipo rolo (duração de 30 dias) ou 
sanfonado (duração de 16 dias). 
Na parte superior do registrador está 
colocada a escala, que preferivelmente 
deve ser igual a do gráfico. Quando 
houver mais de um registro, o registrador 
continua com uma única escala e o gráfico 
possui várias escalas em gomos 
diferentes. A função da escala do 
registrador é a de dar a ordem de 
grandeza do registro e geralmente é de 0 
a 100, linear, indicando percentagem. 
Para fins de leitura e de Calibração, o que 
deve ser lido é a posição da pena em 
relação ao gráfico. 
O registrador pode possuir as unidades 
de controle. Tem-se assim o instrumento 
registrador-controlador. Ele possui um 
único elemento receptor, que está 
acoplado mecanicamente ao sistema de 
Registrador 
 2.5.121 
registro (pena) e ao sistema de controle 
(conjunto bico-palheta). 
 
 
 
Fig. 5. 1. Registrador de vazão e pressão (Foxboro) 
 
3. Acionamento do Gráfico 
A pena do registrador só se move 
numa direção e sua posição depende do 
valor da variável registrada. para haver um 
registro contínuo, o gráfico deve se mover 
em relação a pena. O acionamento do 
gráfico é conseguido por um motor que 
move engrenagens, que por sua vez 
movem o gráfico, desenrolando-o ou 
desdobrando-o de um lado e enrolando-o 
do outro lado. 
O motor de acionamento do gráfico 
pode ser elétrico, mecânico ou 
pneumático. 
No painel e em áreas seguras usam-se 
motores elétricos com tensão de 
alimentação de 24 V ca, 110 V ca ou 220 
V ca. Quando o registrador é montado no 
campo, em área classificada ou em local 
sem energia elétrica, o acionamento do 
motor deve ser através de mola mecânica; 
a corda deste acionamento pode durar 
cerca de uma semana. Alternativamente o 
registrador com acionamento elétrico pode 
ser montado em área classificada, porém, 
deve ter a classificação elétrica compatível 
com o grau de perigo do local. 
O gráfico pode ser acionado e movido 
em diferentes velocidades. A velocidade 
mais comum para o registrador retangular 
de painel é de 20 mm/hora, considerada 
lenta. Em partida de unidades, em 
laboratórios, em plantas piloto, em 
demonstrações didáticas e na sintonia do 
controlador é desejável uma velocidade 
maior. Tipicamente há durações de 
gráficos circulares desde 1 minuto até 30 
dias. 
4. Penas 
O registrador contínuo possui de 1 a 4 
penas de registro. Quando o registrador 
possui mais de uma pena, os tamanhos e 
os modelos destas penas são diferentes, 
para que não haja interferência mútua dos 
registros. Isto deve ser considerado ao se 
especificar as penas de reposição 
especificar a posição da pena em questão 
externa, intermediária, interna, primeira, 
segunda. 
O registrador multiponto possui uma 
única pena ou dispositivo impressor 
associado a um sistema de seleção de 
entradas. Há um sistema de varredura das 
entradas, de modo que todas as leituras 
são lidas e registradas, uma de cada vez, 
consecutivamente e numa ordem bem 
estabelecida. Para identificar a entrada ou 
a variável registrada, usam-se cores de 
tintas diferentes ou então o próprio 
dispositivo impressor possui diferentes 
marcas de identificação. 
 
 
 
Fig. 5. 2. Registrador de painel (Foxboro) 
 
 
Há ainda os registradores de tendência 
ou trend recorder. São registradores que 
possuem 4 penas registradoras e recebem 
na entrada até 20 sinais diferentes e 
independentes para serem registrados. 
Um sistema adequado de seleção escolhe 
4 entradas particulares e as registra 
simultaneamente. Este tipo de registrador 
faz o registro contínuo de multipontos e é 
muito útil em partidas de unidades ou 
testes, quando se está interessado na 
Registrador 
 2.5.122 
tendência e na variação das grandezas 
apenas durante o transiente. 
O registrador de painel geralmente é 
montado em estante apropriada e ocupa 
duas posições, quando o movimento da 
pena é horizontal; ele ocupa uma única 
posição quando a pena se movimenta 
verticalmente. 
A pena pode ter formato em V ou em 
caixa (box). A pena V requer a coloco 
freqüente da tinta. Na pena tipo caixa, o 
período de colocação de tinta é maior. 
Como isso não é muito pratico, atualmente 
a maioria dos registradores usa o sistema 
de tubo capilar. A tinta é acondicionada 
em pequeno reservatório e um sistema de 
tubo capilar a leva para a pena. Deve-se 
tomar cuidado especial com estes 
registradores durante seu transporte para 
manutenção. No inicio da operação é 
necessário se apertar o reservatório de 
tinta - com cuidado - de modo que se 
encha todo o capilar de tinta, expulse as 
bolhas de ar e a tinta chegue até a pena. 
É uma boa idéia colocar um pedaço de 
papel absorvente debaixo da pena quando 
se faz esta operação para prevenir 
borrões. 
O registrador de painel deve ser 
montado na posição horizontal, 
preferivelmente. Existem inclinações 
máximas permissíveis, além das quais não 
há registro. 
As cores das penas são iguais as 
cores da tinta de registro. As tintas não 
devem ser misturadas, pois a cor da 
mistura é totalmente diferente da cor dos 
componentes, e.g., o verde misturado com 
o vermelho dá o marrom. 
O movimento da pena é linear, no 
registrador de painel com gráfico de tira e 
é um arco de circulo, no registrador com 
gráfico circular. 
 
 
 
Fig. 5.3. Registrador microprocessado (Yokogawa) 
 
 
Opcionalmente o registrador de painel 
possui uma lâmpada piloto e contatos de 
alarme acionados fisicamente pela 
posição da pena. O conhecimento do 
alarme consiste em abrir a porta do 
registrador. 
5. Gráficos 
O registro das variáveis, feito pela 
pena, é conservado no gráfico. O gráfico 
deve ser de papel absorvente, de boa 
qualidade, de modo que não estrague nem 
entupa a pena. O traçado deve ser 
contínuo, nítido e sem borrão. 
A analise do registro da variável pode 
indicar o horário dos distúrbios do 
processo. Para isso, assume-seque o 
gráfico esteja corretamente instalado, 
ajustado para o tempo real do dia e que o 
registrador esteja calibrado. 
A tinta deve fluir pela pena, de modo 
contínuo, conseguido pela pressão 
mecânica adequada entre a pena e o 
gráfico. Se a pressão da pena é excessiva 
pode haver rasgos no gráfico e desgaste 
excessivo da pena, se é insuficiente, pode 
haver deslizamentos e saltos da pena. 
O comprimento de um gráfico de tira 
varia de 30 a 70 metros de comprimento. 
Normalmente o de rolo tem o dobro do 
tamanho do gráfico sanfonado. O último 
meio metro do gráfico de tira, quando 
faltam cerca de 18 horas de registro, é 
marcado com uma faixa vermelha, para 
advertência da proximidade da troca do 
gráfico. 
O gráfico possui duas coordenadas o 
valor registrado da variável e o tempo. O 
movimento da pena é linear em uma 
direção, normalmente transversal. O 
Registrador 
 2.5.123 
movimento mecânico do gráfico é regular 
e longitudinal. A maioria dos gráficos usa 
coordenadas cartesianas, geralmente 
retangulares com as linhas retas se 
cruzando perpendicularmente. Quando 
pelo menos uma das linhas de referência 
é um arco de circulo, as coordenadas são 
curvilíneas. De pouco uso, porém 
existentes, são as coordenadas polares 
uma distância e um ângulo. 
 
 
 
 
(a) Rolo (b) Sanfonado 
Fig. 5.4. Enrolamento do gráfico 
 
 
Existe uma grande quantidade de 
gráficos diferentes. As diferenças estão no 
tamanho físico, no tamanho da área útil de 
registro, nas escalas, nos furos de fixação, 
no sistema de enrolamento. 
Para a especificação correta de um 
gráfico deve se fornecer 
nome do fabricante do registrador. 
Obviamente o fabricante do registrado 
fornece gráficos somente para uso em 
instrumentos de sua marca. Mesmo que a 
escala seja a mesma, as dimensões do 
gráfico e da área útil de registro sejam 
idênticas, pode haver diferenças na função 
lateral, no sistema de acionamento. 
Normalmente os fabricantes de 
registradores fornecem inicialmente uma 
quantidade de gráficos suficiente para 6 
meses de operação. 
formato e tipo de acionamento. Há 
gráficos circulares de 10" e 12" de 
diâmetro e gráficos em carta tipo rolo ou 
sanfonado, de 4". 
faixa de medição. Deve-se informar a 
faixa ou as diferentes faixas e suas 
características matemáticas. Por exemplo, 
0-100 uniforme ou linear, 0 a 10 raiz 
quadrática. Quando se trata do registro da 
temperatura, o tipo da curva, além da faixa 
de medição. Por exemplo, RTD de Pt, 
termopar tipo J, K. 
6. Associação a Outra Função 
O registro é uma função passiva que 
armazena os valores históricos da variável 
do processo. A malha de registro é aberta, 
iniciada no elemento sensor, ligado ao 
processo e terminada no registrador. 
O registrador ligado diretamente ao 
processo pode alojar a unidade de 
controle automático. No painel, as funções 
de controle e de registro são sempre 
independentes e executadas por 
instrumentos separados. 
O registrador pode ter, opcionalmente, 
os contatos elétricos para alarme, que são 
acionados pela posição da pena e podem 
ser atuados pelo valor mínimo, máximo ou 
diferencial. Cada pena possui os seus 
contatos de alarme independentes. 
O gráfico do registro da vazão 
instantânea pode ser utilizado para a sua 
totalização. A partir do registro da pressão 
diferencial proporcional ao quadrado da 
vazão pode-se determinar a quantidade 
total da vazão, numa operação manual ou 
através do planímetro. 
Embora raro, é possível se associar a 
transmissão ao registrador local. 
 
 
 
Fig. 5.5. Registrador com ações de controle 
(Foxboro) 
Registrador 
 2.5.124 
7. Serviços Associados 
O registrador deve ser especificado, 
montado, operado e mantido de modo 
correto, para que não se danifique e que 
registro os valores das variáveis com o 
mínimo erro especificado pelo fabricante. 
Na especificação do registrador, 
devem ser conhecidos os seguintes 
parâmetros: 
1. a variável do processo P, T, F, L. 
2. o elemento sensor desejado 
3. a montagem tubo 2", painel, 
estante especial, ângulo de 
inclinação. 
4. o número e o tipo das penas, de 
acordo com o número das variáveis 
registradas 1 a 4 penas continuas 
ou 6, 12 ou 24 pontos 
5. o acionamento do gráfico elétrico 
(tensão e freqüência), e mecânico 
(duração da corda), 
6. o enrolamento do gráfico, 
7. a escala do registrador valor e tipo 
(faixa de medição, linear, raiz 
quadrática), 
8. a escala do gráfico valor e tipo 
(faixa de medição, marcação do 
tempo, dupla, tripla, linear), 
9. a plaqueta gravada dados úteis 
para o operador do processo, como 
a correspondência das penas com 
as variáveis registradas. 
10. a identificação das malhas, como 
TR 2O4. 
11. o suprimento de gráfico e de tinta, 
12. as opções extras, como alarme, 
iluminação interna, acabamento 
especial, unidade de controle, 
contador-integrador. 
13. a classificação mecânica do 
invólucro e classificação elétrica, se 
há alimentação elétrica e se a área 
é perigosa. 
A montagem do registrador deve seguir as 
instruções do fabricante, os diagramas de 
ligação do projeto detalhado e as normas 
existentes. 
O pessoal da operação é responsável 
pela leitura dos registros, pelo 
armazenamento organizado dos gráficos 
para consulta posterior, pelo enchimento 
ou troca dos recipientes de tinta e pela 
troca dos gráficos. Quando os gráficos são 
usados para a totalização, via planímetro, 
o pessoal da operação se responsabiliza 
por esta tarefa. 
A calibração do registrador deve ser 
feita pelo instrumentista. Calibrar um 
registrador é verificar se o sinal de entrada 
correspondente. Quando estiver fora, o 
registrador deve ser ajustado. Ajustar o 
registrador é posicionar pena em relação 
ao gráfico (e não em relação a escala do 
registrador) de conformidade com os 
sinais de entrada. 
 
 
 
 
 125 
2.6 
Computador de Vazão 
 
 
 
1. Conceito 
O computador de vazão é projetado 
para a solução instantânea e contínua das 
equações de vazão dos elementos 
geradores de pressão diferencial (placa, 
venturi, bocal) e dos medidores lineares de 
vazão (turbina, medidor magnético, vortex). 
O computador de vazão recebe sinais 
analógicos proporcionais à pressão 
diferencial, temperatura, pressão estática, 
densidade, viscosidade e pulsos 
proporcionais à vazão e os utiliza para 
computar, totalizar e indicar a vazão 
volumétrica compensada ou não-
compensada e a vazão mássica. 
 
 
Fig. 6.1. Aplicação típica de computador de vazão 
 
 
A vazão instantânea e a sua totalização 
são indicadas nos painéis frontais do 
computador de vazão, na forma de 
indicadores digitais, contadores 
eletromecânicos ou eletrônicos. O 
computador provê ainda saídas analógicas 
e contatos de reles para fins de controle e 
monitoração da vazão. 
O computador de vazão é um 
instrumento a base de microprocessador 
que pode ser montado em painel da sala 
de controle ou diretamente no campo, 
onde é alojado em caixa para uso 
industrial, com classificação mecânica do 
invólucro à prova de tempo e, quando 
requerido, com classificação elétrica da 
caixa à prova de explosão ou à prova de 
chama. 
O computador é programado e as 
constantes são entradas através de um 
teclado, colocado na frente ou no lado do 
instrumento. 
Os computadores de vazão sofreram 
uma grande evolução, desde o seu 
lançamento no mercado, no inicio dos anos 
1960. Eles foram originalmente projetados 
para manipular as equações da AGA 
(American Gás Association) para vazão 
mássica de gás e foram construídos em 
torno de multiplicadores, divisores e 
extratores de raiz quadrada. Atualmente, 
os computadores são principalmente 
dispositivos digitais que podem ser 
classificados em dois tipos 
1. programável, que faz quase 
qualquer cálculo desejado que está 
programado nele e 
2. pré-programado ou dedicado, que 
manipula apenas uma aplicação 
selecionada. 
2. Programáveis 
As unidades programáveis são os 
computadores de vazão mais avançados 
do mercado. Eles custam mais, quando 
comparadoscom os computadores 
dedicados. Dependendo da programação, 
eles calculam a vazão de gases ou líquidos 
usando as equações da AGA, API 
(American Petroleum Institute e outras 
Computador de Vazão 
 126 
relações. Eles também fazem cálculos de 
vazão volumétrica. A compensação, de 
massa , molar e media, energia, BTU, 
eficiência, trabalham com níveis de tanque, 
manipulam vazões em canais abertos, 
executam o algoritmo de controle PID, 
fazem cálculos de transferência de 
custódia e muitas outras coisas. 
 
 
 
 
Fig. 6. 2. Totalizador de vazão (Foxboro) 
 
 
3. Dedicado 
Os computadores de vazão dedicados 
são relativamente mais simples, mais 
fáceis de usar, montados no campo e mais 
baratos que os programáveis. Como 
desvantagem, eles só fazem uma tarefa, 
manipulam apenas uma malha e sua 
capacidade gráfica é limitada. Tipicamente, 
eles computam as vazões de gases ou 
líquidos baseados nas várias equações 
AGA ou API. Alguns, porém, calculam 
vazões de vários estados de vapor e 
outros são dedicados a cálculos de vazão 
para canais abertos, vertedores e calhas. 
Muitos destes computadores são 
reprogramáveis . Porém, o programa pode 
ser modificado no campo pelo operador, 
que responde a perguntas do seu menu. 
4. Aplicações Clássicas 
4.1. Vazão de liquido 
Quando usado com a placa de orifício, o 
computador recebe o sinal analógico de 4 
a 20 mA cc do transmissor de vazão d/p 
cell, proporcional ao quadrado da vazão 
medida, lineariza-o, extraindo a raiz 
quadrada e o escalona em unidade de 
engenharia. 
Como os líquidos com composição 
constante são considerados não 
compressíveis, não se é necessária a 
compensação da pressão e da 
temperatura e a vazão é proporcional à 
raiz quadrada da pressão diferencial, ∆P. 
 
Q = C ∆P 
 
Esta constante C é calculada dos 
dados relacionados com o tipo do fluido e 
dos parâmetros mecânicos da instalação 
do medidor, tais como beta da placa, faixa 
do transmissor, tipo de tomadas da 
pressão diferencial. Esta constante é 
colocado no computador como um fator do 
sistema digital e escalona a saída para a 
unidade de vazão desejada. 
 
 
 
Fig. 6.3. Computador, com bateria solar (Daniel) 
 
Computador de Vazão 
 127 
4.2. Vazão de gás com compensação 
Como os gases são compressíveis, é 
necessário fazer a compensação da 
pressão estática e da temperatura do 
processo. Nesta aplicação, o computador 
recebe três sinais analógicos 
o sinal de 4 a 20 mA cc do transmissor 
de vazão, proporcional ao quadrado da 
vazão medida, 
o sinal de 4 a 20 mA cc do transmissor 
de pressão, proporcional à pressão 
absoluta estática do processo. Mesmo que 
seja usado o valor da pressão absoluta, 
normalmente se usa um transmissor de 
pressão manométrica e acrescenta-se 1 
kgf/cm2 de polarização. 
o sinal de 4 a 20 mA cc do transmissor 
de temperatura, proporcional à 
temperatura absoluta do processo. 
Opcionalmente, pode-se recebe o sinal de 
resistência de um RTD ou a militensão de 
um termopar. Também deve ser usado o 
valor da temperatura absoluta, em K; basta 
somar 273,2 à escala Celsius. 
opcionalmente, pode receber o sinal de 
4 a 20 mA cc de um transmissor de 
densidade, para corrigir a densidade do 
gás. 
O computador executa a seguinte 
equação: 
 
Q C
p p
T G
= ×
×
∆ 
 
Se a densidade relativa do gás é 
aproximadamente constante com o tempo, 
um fator médio 1/G pode entrar como parte 
da constante C 
4.3. Sistema com 2 transmissores e 
uma placa 
Existem computadores de vazão duais 
que podem receber sinais de sistemas de 
medição de vazão com uma placa e dois 
transmissores ou com duas placas e dois 
transmissores. 
É comum se usar dois transmissores 
associados a uma única placa de orifício 
para aumentar a rangeabilidade da 
medição; por exemplo, um calibrado de 0 a 
20" c.a. e o outro de 0 a 200" c.a. O 
computador de vazão seleciona 
automaticamente a pressão diferencial 
correta e aplica o fator de escalonamento 
certo. Quando a vazão sobe, o 
chaveamento para o transmissor de 200" 
ocorre em 98% da faixa do transmissor de 
30"; quando a vazão desce, o 
chaveamento para o transmissor de 20" se 
dá em 96% desta faixa. Esta diferença de 
chaveamento é para evitar a oscilação 
contínua entre os dois transmissores, 
quando a vazão estiver marginalmente 
próxima do fundo de escala do transmissor 
de 20". 
 
 
 
Fig. 6.4. Sistema com uma placa e dois 
transmissores de vazão 
4.5. Vazão de massa de gás 
Qualquer gás pode ser medido em 
termos de sua massa ou peso, usando-se 
a entrada de um medidor de densidade do 
gás, corrigindo-se a compressibilidade e a 
composição do gás. 
 
pkW ∆= 
 
FQI 
FY 
2 
TT 
PT FT2-
1
TW+TE FE 
FT1-
1
Computador de Vazão 
 128 
5. Seleção do Computador 
Quando selecionando um computador 
de vazão, deve-se primeiro decidir o que o 
computador vai fazer, se é necessário um 
instrumento de precisão ou um sistema de 
controle, lembrando-se que o controle 
preciso começa com uma medição precisa 
e de alta resolução. A resolução do 
computador de vazão é dada pelo número 
de bits de seu conversor A/D, por exemplo 
um computador com conversor de 18 bits 
possui resolução de 0,01%. Porém, 
quando se considera a precisão, deve-se 
tomar o elo mais fraco do sistema, o 
elemento sensor de vazão. A precisão do 
sistema nunca ficará melhor que a do 
sensor do sistema, mesmo com conversor 
A/D de 18 bits. 
Também deve se considerar a 
necessidade da compensação de pressão, 
temperatura, densidade e/ou viscosidade e 
quais os sensores e transmissores usados 
para as medições destas variáveis. 
As questões que devem ser 
consideradas acerca do computador de 
vazão são 
Desempenho da medição resolução, 
capacidade de linearização, indicação da 
vazão instantânea, totalização, alarme, 
intertravamento, pré-determinação. 
Condições ambientais e local de 
montagem sala de controle, que é um 
ambiente excelente ou no campo, que 
requer caixa à prova de tempo e se for 
área classificada, requer uma classificação 
elétrica especial. 
Quantidade de malhas manipuladas 
possibilidade de se usar um computador 
de vazão com canal dual. 
Tipos de sinais de entrada e saída 
analógicos eletrônicos de 4 a 20 mA cc e 
pneumáticos de 3 a 15 psig, sinal de 
resistência elétrica (RTD) e militensão de 
termopar, militensão de tubo magnético de 
vazão, ou sinal de freqüência (turbina, 
vortex, deslocamento positivo, ultra-
sônico). Possibilidade de saída analógica 
para uso em outro equipamento. 
Comunicações definir a metodologia de 
contatos de entrada/saída, sinais 
analógicos, sinais de pulso, portas de 
comunicação, por exemplo serial RS 232 
C, RS 422 . 
Interfaces de comunicação definir os 
tipos de interfaces para Controlador Lógico 
Programável, para Sistemas Digitais de 
Controle Distribuído, para impressoras . 
Aplicações definir as equações 
matemáticas a serem executadas como da 
AGA-3, AGA-5, AGA-7, ANSI/API 2530, 
ANSI/API 2540, NX-19, ISO 5167, NIST 
1045 e equações de vapor ASME 9.2. 
Software entrada da configuração 
simples de somente alguns parâmetros. As 
modificações podem ser feitas pelo usuário 
ou apenas pelo fabricante. 
Serviço no campo partida do sistema, 
reparo no campo e disponibilidade de 
peças de reposição. 
6. Planímetro 
Muitas indústrias armazenam os 
gráficos com os registros permanentes dos 
valores instantâneos da vazão para a 
observação visual das vazões instantâneas 
e das suas tendências, para fins de 
cobrança e para levantamento de 
balanços. A totalização da vazão pode ser 
obtida ou por cálculos manuais ou através 
do planímetro. 
6.1. Histórico 
O planímetro é um instrumento de 
precisão usado para a avaliação rápida e 
exata de áreas planas de qualquer formato 
ou contorno. Na medição de vazão, o 
planímetro é usado especialmente para 
totalizar a vazão, a partir de registros da 
vazão instantânea, da pressão estática e 
da temperatura em gráficos circulares ou 
de tira. A integração pode ser feita por um 
planímetro de mesa operado 
manualmente,automaticamente ou por um 
sistema incluindo um computador pessoal. 
O primeiro planímetro foi desenvolvido 
pelo matemático suíço James Laffon, em 
1854. Ele chamou-o de "Integrador 
Scheiben". Trabalhando de modo 
independente, o professor austríaco A. 
Miller Hauenfels inventou o planímetro 
polar, em 1855. 
Os fabricantes mais conhecidos são: 
LASICO (Los Angeles Scientific Instrument 
Co.), Flow Measurement (Tulsa, OK), UGC 
Industries e Ott. 
Computador de Vazão 
 129 
Há três métodos básicos para medir as 
áreas planas de registros de vazões 
instantâneas: 
1. cálculo matemático, 
2. método do corte e peso e 
3. método do planímetro. 
 
 
 
Fig. 6.5. Planímetro para gráfico circular (Lasico) 
 
6.2. Cálculo matemático ou 
aritmético 
Embora lento, o cálculo aritmético 
funciona bem, quando são envolvidas 
áreas de formato regular, como o 
quadrado, retângulo, triângulo e círculo. 
Quando a figura é mais complicada, 
como o trapézio, ou composta de várias 
outras regulares, como o retângulo com 
extremidades circulares, demora-se mais, 
pois ela deve ser subdividida em figuras 
regulares e suas seções são avaliadas 
separadamente e somadas ao final. 
Quando a figura é completamente 
irregular, é necessário subdividir a área em 
quadrados de tamanho conhecido. Os 
quadrados devem ser contados e as 
seções dos quadrados estimados em 
tamanho e somadas. Neste caso, não é 
mais eficiente usar o método do cálculo 
matemático, pois o método seria muito 
lento e impreciso. 
6.3. Método do corte e peso 
As áreas a serem calculadas devem 
ser cortadas com uma tesoura, colocadas 
em uma balança de precisão e pesadas. O 
peso total é dividido pelo peso de um 
pedaço do mesmo material de tamanho 
conhecido. 
Este método é lento, destrutivo e 
impreciso. Pequenas variações na 
umidade do ar ambiente pode alterar 
significativamente o peso do material, 
provocando grandes erros. Uma balança 
de precisão é tão cara e difícil de ser 
obtida quanto um planímetro. 
6.4. Método do planímetro 
O método do planímetro é o mais 
profissional, rápido, preciso, eficiente e 
consistente método para medir áreas 
planas. Não se requer nenhuma habilidade 
matemática para operar um planímetro, 
simplesmente deve-se seguir o contorno 
da área com um traçador e o resultado é 
diretamente indicado, por contadores 
digitais, mecânicos ou eletrônicos. 
Atualmente, os planímetros possuem 
várias funções, como as de: 
1. computação automática da área na 
escala e unidade corretas, 
2. processamento dos resultados 
através de calculadoras embutidas, 
3. programação para qualquer relação 
de escala plausível, 
4. acumulação de resultados na 
memória, para processamento 
posterior, 
5. conversão rápida entre unidades de 
vários sistemas, 
6. programação para medições em 
volume (m3, ft3) ou $/volume. 
A precisão típica do planímetro é de ±
0,1 a ±0,5% do fundo de escala. 
Computador de Vazão 
 130 
6.5. Gráficos Circulares Uniformes 
Os gráficos uniformes são divididos em 
segmentos iguais, entre o raio interno e o 
externo. Ao longo de um arco sobre o qual 
a pena registrou, os gráficos podem ser 
marcados em percentagem do fundo de 
escala ou em unidades das variáveis 
medidas, como oC, psia, m3/h.) 
 
 
 
Fig. 6.6. Planímetro para gráfico de tira 
 
 
Para um planímetro que integra 
radialmente, deve-se usar um fator de 
correção, porque o planímetro radial 
considera as distancias radiais médias e os 
gráficos uniformes empregam incrementos 
iguais ao longo do arco. Este fator pode 
ser obtido de curvas disponíveis na 
literatura técnica. 
A não ser que as pressões diferencial 
e estática permaneçam constantes ou seja 
usado um extrator de raiz quadrada, os 
planímetros radiais não devem ser usados 
para achar a média dos registros das 
pressões diferencial e estática. Nos 
cálculos deve-se achar a média da raiz 
quadrada e não a raiz quadrada da média. 
6.6. Seleção e Especificação do 
Planímetro 
A seleção e especificação do 
planímetro incluem: 
1. formato e tamanho do gráfico, 
circular de 10", circular de 12", tira de 
4" tipo rolo, tira de 4" tipo sanfona. 
2. relação matemática da saída com 
relação a vazão: linear, quadrática. 
3. tipo do totalizador/contador, 
mecânico ou eletrônico, com ou sem 
escalonador. 
 
 
 
 
 
Apostilas\Instrumetnacao Display.doc 11 DEZ 98 (Substitui 27 ABR 97) 
 
 131
2.7 
Controlador 
 
 
1. Conceito 
O principal componente da malha de 
controle é o controlador, que pode ser 
considerado um amplificador ou um 
computador. 
O controlador automático é o 
instrumento que recebe dois sinais a 
medição da variável e o ponto de ajuste, 
compara-os e gera automaticamente um 
sinal de saída para atuar a válvula, de 
modo a diminuir ou eliminar a diferença 
entre a medição e o ponto de ajuste. O 
controlador detecta os erros infinitésimas 
entre o valor da variável de processo e o 
ponto de ajuste e responde, 
instantaneamente, de acordo com os 
modos de controle e seus ajustes. O sinal 
de saída é a função matemática canônica 
do erro entre a medição e o valor ajustado, 
que inclui as três ações de controle 
proporcional, integral e derivativa. A 
combinação dessas três ações e os seus 
ajuste adequados são suficientes para o 
controle satisfatório e aceitável da maioria 
absoluta das aplicações práticas. 
2. Componentes Básicos 
Para executar estas tarefas, o 
controlador deve possuir os seguintes 
blocos funcionais 
1. a medição, 
2. o ponto de ajuste 
2. a comparação 
3. a geração do sinal de saída 
4. a atuação manual opcional 
5. a fonte de alimentação 
6. as escalas de indicação 
2.1. Medição 
No controlador a realimentação 
negativa, a variável controlada sempre 
deve ser medida. O controlador pode estar 
ligado diretamente ao processo, quando 
possui um elemento sensor determinado 
pela variável medida. O controlador de 
painel recebe o sinal padrão proporcional a 
medição do transmissor e deve possuir 
circuitos de entrada que condicionam o 
sinal de medição. O controlador 
pneumático possui o fole receptor de 3 a 
15 psig e o controlador eletrônico possui o 
circuito receptor, que pode ser a ponte de 
Wheatstone, o galvanômetro, o circuito 
potenciométrico. A medição é indicada na 
escala principal do controlador. 
2.2. Ponto de Ajuste 
Quanto ao ponto de ajuste, há três 
modelos de controladores 
1. com o ponto de ajuste manual, 
2. com o ponto de ajuste remoto, 
3. com o ponto de ajuste manual ou 
remoto. 
O controlador com o ponto de ajuste 
manual possui um botão na parte frontal, 
facilmente acessível ao operador de 
processo, para que ele possa estabelecer 
manualmente o valor do ponto de 
referência. Quando o operador aciona o 
botão, ele posiciona o ponteiro do ponto de 
ajuste na escala e gera um sinal de mesma 
natureza que o sinal da medição. 
 
 
Controlador 
 132
 
Fig. 7. 1. Controlador analógico de painel (Foxboro) 
 
 
O controlador com o ponto de ajuste 
remoto não possui nenhum botão na parte 
frontal. O sinal correspondente ao ponto de 
ajuste entra na parte traseira do 
controlador e é indicado na escala 
principal. O sinal pode ser proveniente da 
saída de outro controlador ou de uma 
estação manual. 
O controlador com os pontos de ajuste 
remoto e local possui um botão para o 
operador estabelecer manualmente o 
ponto de ajuste e recebe o ponto de ajuste 
remoto. Ambos os sinais são indicados na 
escala principal. O controlador possui 
também a chave seletora R/L (remoto-
local) do ponto de ajuste. 
É fundamental que a medição e o ponto 
de ajuste sejam de mesma natureza, 
ambos pneumáticos, mecânicos, de 
corrente ou de tensão elétrica, para que 
seja possível a comparação entre eles. O 
ponto de ajuste e a medição são indicados 
na mesma escala principal do controlador 
e a posição relativa dos ponteiros fornece 
o valor do erro entre os dois sinais. 
 
 
 
 
Fig. 7. 2. Controladores e registrador (Foxboro) 
 
2.3. Estação ManualIntegral 
A maioria absoluta dos controladores 
possui a estação manual de controle 
integralizada ao seu circuito. Sob o ponto 
de vista do controle, as situações mais 
comuns que requerem a intervenção 
manual do operador de processo são 
1. na partida do processo, quando a 
banda proporcional é menor que 
100%. Neste caso, quando a 
medição está em 0% e o ponto de 
ajuste está acima de 50%, a 
variável controlada está fora da 
banda proporcional. 
2. quando o processo entra em 
oscilação, ou seja, quando o ganho 
da malha fechada de controle fica 
igual a 1. Quando se coloca o 
controlador em manual, abre se a 
malha de controle e se pode 
estabilizar o processo. 
Assim, para as partidas e emergências, 
o controlador deve incluir um gerador de 
manual do sinal de saída acionado 
diretamente pelo operador do processo. 
Quando a saída vem do circuito PID, diz-se 
que o controlador está em automático; 
quando vem do gerador manual, o 
controlador está em manual. 
2.4. Unidade de Balanço Automático 
A maioria dos controladores com a 
estação manual possui a estação de 
balanço automático que permite a 
passagem de automático para manual e 
vice versa, de modo contínuo, sem 
provocar distúrbio no processo e sem a 
necessidade de se fazer o balanço manual 
da saída do controlador. Erradamente se 
pensa que esta transferência requer a 
igualdade entre a medição e o ponto de 
ajuste (?!). Quando o controlador não 
possui a estação de transferência 
automática, o operador deve garantir que o 
sinal inicial da saída manual seja igual ao 
sinal final da saída automática de modo 
que o processo não perceba esta mudança 
de automático para manual. No mínimo, o 
controlador possui um dispositivo de 
comparação que possibilita o balanço 
prévio entre os sinais de saída automático 
e manual. O fundamental é não provocar 
uma descontinuidade no sinal de saída 
Controlador 
 133
quando da transferência de automático 
para manual ou manual para automático. 
2.5. Malha Aberta ou Fechada 
Assim que o controlador é instalado em 
um processo e colocado em automático, 
cria-se uma malha fechada. A saída do 
controlador afeta a medição e vice-versa. 
Quando este efeito é quebrado em 
qualquer uma das direções, a malha é 
chamada de aberta e não mais existe o 
controle a realimentação negativa. Vários 
eventos podem abrir a malha fechada a 
realimentação negativa 
1. a colocação do controlador em 
manual. Isto causa a saída se 
manter constante, mesmo que haja 
variação da medição, a não ser que 
o operador a modifique. 
2. a falha do sensor ou do 
transmissor. Isto elimina a 
habilidade do controlador observar 
a variável controlada. 
3. a saturação da saída do controlador 
em 0 ou 100% da escala. Isto 
elimina a habilidade do controlador 
atuar no processo. 
4. a falha do atuador da válvula, por 
causa de atrito ou falha na válvula. 
Quando uma malha de controle não 
está operando corretamente, a primeira 
coisa a verificar é se a malha continua 
fechada. Muitas vezes, se perde muito 
tempo tentando sintonizar um controlador 
quando o problema está em outro local da 
malha de controle. 
2.6. Ação Direta ou Inversa 
O controlador possui a chave seletora 
para ação direta e ação inversa. A ação 
direta significa que o aumento da medição 
implica no aumento da saída do 
controlador. A ação inversa significa que o 
aumento da medição provoca a diminuição 
da saída do controlador. 
A escolha da ação do controlador 
depende da ação da válvula de controle e 
da lógica do processo. A atuação da 
válvula de controle pode ser ar-para-abrir 
ou ar-para-fechar deve ser escolhida em 
função da segurança do processo. 
 
 
 
Fig. 7. 3. Controlador pneumático de campo 
(Foxboro) 
 
 
A regra básica para a seleção das 
ações do controlador e da válvula é a 
seguinte: 
1. a partir da segurança do processo, 
determina-se a ação da válvula de 
controle. 
2. depois de definida a ação da 
válvula e partir da lógica do 
processo, determina-se a ação do 
controlador. 
Por, exemplo, seja o controle do nível de 
um tanque. As alternativas são a 
segurança do tanque cheio ou vazio, a 
ação do controlador direta ou inversa, a 
atuação da válvula ar-para-abrir ou ar-
para-fechar e a válvula de controle esta na 
entrada ou na saída do tanque. 
Combinando-se estas situações, chega-se 
a quatro configurações possíveis 
Tanque vazio seguro e válvula na saída. 
A partir da segurança, obtida com o 
tanque vazio, a válvula deve ser ar-para-
fechar na falta de ar, a válvula abre e o 
tanque se esvazia, levando o sistema para 
a segurança. A válvula está a 100% com 3 
psig e a 0% com 15 psig. A ação do 
controlador, como conseqüência, deve ser 
inversa quando o nível aumenta, a válvula 
deve abrir mais para faze-lo diminuir e a 
saída do controlador deve diminuir, abrindo 
mais a válvula. 
Controlador 
 134
Tanque vazio seguro e válvula na 
entrada. 
A partir da segurança, obtida com o 
tanque vazio, a válvula deve ser ar-para-
abrir na falta de ar, a válvula fecha e o 
tanque se esvazia, levando o sistema para 
a segurança. A válvula está a 0% com 3 
psig e a 100% com 15 psig. A ação do 
controlador, como conseqüência, deve ser 
inversa quando o nível aumenta, a válvula 
deve fechar mais para faze-lo diminuir e a 
saída do controlador deve diminuir, 
fechando mais a válvula. 
Tanque cheio seguro e válvula na saída. 
A partir da segurança, obtida com o 
tanque cheio, a válvula deve ser ar-para-
abrir na falta de ar, a válvula fecha e o 
tanque se enche, levando o sistema para a 
segurança. A válvula está a 0% com 3 psig 
e a 100% com 15 psig. A ação do 
controlador, como conseqüência, deve ser 
direta quando o nível aumenta, a válvula 
deve abrir mais para faze-lo diminuir e a 
saída do controlador deve aumentar, 
abrindo mais a válvula. 
Tanque cheio seguro e válvula na 
entrada. 
A partir da segurança, obtida com o 
tanque cheio, a válvula deve ser ar-para-
fechar na falta de ar, a válvula abre e o 
tanque se enche, levando o sistema para a 
segurança. A válvula está a 100% com 3 
psig e a 0% com 15 psig. A ação do 
controlador, como conseqüência, deve ser 
direta quando o nível aumenta, a válvula 
deve fechar mais para faze-lo diminuir e a 
saída do controlador deve aumentar, 
fechando mais a válvula. 
Um controlador que é retirado da malha 
para a manutenção e é reinstalado pode 
ter sua ação de controle invertida. Muitas 
vezes, o posicionador da válvula pode 
reverter a resposta da válvula. Enfim, a 
ação do controlador, a ação da válvula, a 
posição do atuador, a ação do 
posicionador, tudo deve ser considerado e 
coerente para se obter o controle 
desejado. 
 
 
 
Fig. 7.4. Ação inversa do controlador 
 
Tanque 
Tanque vazio é seguro. Falta de ar, 
válvula abre, tanque fica vazio, que é a 
condição segura. 
Atuador da válvula (Falha Aberta) 
Ação do atuador: ar para fechar. 
Com 20 kPa (3 psi) válvula aberta; com 
100 psi (15 psi), válvula fechada. Em caso 
de falha, válvula fica aberta. 
Controlador 
Ação inversa (inc/dec) 
Quando nível aumenta, controlador 
atua na válvula para abrir mais, fazendo 
nível diminuir 
Quando válvula abre mais, saída 
diminui. 
Ação inversa porque aumento do nível 
produz diminuição da saída do controlador. 
Esta configuração apresenta o 
inconveniente de demorar a esvaziar o 
tanque, quando ele estiver cheio e 
necessitar ir para a posição segura de 
vazio. Por isso, a configuração mais 
conveniente é: 
1. Tanque vazio seguro 
2. Ação do atuador: ar para abrir 
3. Controlador atuando na válvula 
de entrada do tanque 
4. Ação do controlador: direta. 
 
 
 
 
 
LC 
saída 
15 psi 
ã100% 
0 
3 
Controlador 
 135
 
Fig. 7. 5. Ação direta do controlador 
 
Tanque 
Tanque cheio é seguro. Falta de ar, 
válvula fecha, tanque fica cheio, que é a 
condição segura. 
Atuador da válvula (Falha Fechada) 
Ação do atuador: ar para abrir. 
Com 20 kPa (3 psi) válvula fechada; 
com 100 psi (15 psi), válvula aberta. Em 
caso de falha, válvula fica fechada.Controlador 
Ação direta (inc/inc) 
Quando nível aumenta, controlador 
atua na válvula para abrir mais, fazendo 
nível diminuir 
Quando válvula abre mais, saída 
aumenta. 
Ação direta porque aumento do nível 
produz aumento da saída do controlador. 
Esta é a configuração preferida para a 
condição de tanque cheio seguro. Outra 
configuração possível, mas que apresenta 
o inconveniente de demorar a encher o 
tanque, quando ele estiver vazio e 
necessitar ir para a posição segura de 
cheio, é: 
1. Tanque cheio seguro 
2. Ação do atuador: ar para fechar 
3. Controlador atuando na válvula 
de entrada do tanque 
4. Ação do controlador: inversa. 
 
 
 
 
3. Especificação do 
Controlador 
As dificuldades de controle do processo 
variam muito e por isso são disponíveis 
controladores comerciais de vários tipos e 
modos de controle. 
Existem características padronizadas e 
existem aquelas especiais, fornecidas 
somente quando explicitamente solicitado. 
Não especificar todas as necessidades 
requeridas implica em se ter um controle 
de processo insatisfatório e até impossível. 
Especificar o equipamento com 
características extras que não terão 
utilidade é, no mínimo, um desperdício de 
dinheiro. 
Constitui também uma inutilidade a 
especificação do instrumento com 
características especiais, sem entende-las 
e sem ajusta-lo de modo apropriado. 
3.1. Controlador Liga-Desliga 
O controlador liga-desliga é instável, 
por construção, pois não possui o circuito 
de realimentação negativa para diminuir 
seu ganho, que é, infinito. A sua 
construção é a mais simples e o 
controlador pneumático consiste de 
1. fole de medição 
2. fole de ponto de ajuste 
3. conjunto bico-palheta 
Como não se precisa estabilizar o 
sistema, não se usa o fole de 
realimentação negativa. O controlador liga-
desliga pode ser obtido a partir do 
controlador proporcional, retirando-se o 
conjunto fole de realimentação 
proporcional e a mola. 
A saída do controlador pneumático liga-
desliga é igual a 0 psig ou 20 psig, que é o 
valor da alimentação. 
O controlador liga-desliga pode sofrer 
pequenas modificações que melhoram o 
desempenho do circuito convencional. 
3.2. Controlador de Intervalo 
Diferencial 
O controlador de intervalo diferencial é 
análogo ao liga-desliga, porém, em vez de 
ter um único ponto de referência, possui 
dois pontos de atuação um para ligar o 
LC 
saída 
15 psi 
ã100% 
0 
3 
Controlador 
 136
elemento e outro para desligar. Entre os 
dois pontos há um intervalo. 
O principal objetivo do controle de 
intervalo diferencial é evitar as operações 
freqüentes de partida e parada do 
operador final. A amplitude de oscilação é 
aumentada, porém, a freqüência de 
oscilação é melhorada e o elemento final 
de controle é acionado um menor número 
de vezes. 
A principal aplicação do controle de 
intervalo diferencial é em sistema de 
medição de nível, quando não se quer o 
controle exato do nível, mas se deseja 
apenas evitar que o tanque vaze ou fique 
vazio. O motor da bomba de enchimento é 
ligado no nível mínimo e desligado no nível 
máximo. Entre os dois níveis o motor 
permanece numa situação estável ligado 
quando estiver subindo e desligado 
quando estiver descendo. Deste modo, o 
motor da bomba de enchimento é ligado 
poucas vezes. 
 
 
 
Fig. 7. 6. Banda proporcional 
 
 
3.3. Controlador Proporcional 
A relação matemática da saída do 
controlador proporcional puro é a seguinte: 
 
s s
BP
e= +0
100%
 
 
Pelo enfoque do presente trabalho, não 
serão vistos os circuitos interiores dos 
instrumentos. Esse assunto será tratado 
com maior rigor e cuidado nos trabalhos 
sobre a Instrumentação Pneumática e 
sobre a Instrumentação Eletrônica. Porém, 
para fixar idéia e para se entender os 
princípios básicos, será visto aqui o circuito 
básico do controlador proporcional. Por 
simplicidade e por exigir menos pré-
requisítos, será mostrado o esquema 
simplificado do controlador pneumático. 
Será admitido que seja sabido o 
funcionamento do conjunto bico-palheta-
relé pneumático. O conjunto bico-palheta 
gera um sinal pneumático padrão de 3 a 15 
psig, proporcional a distância relativa entre 
o bico que sopra e a palheta que obstruí. O 
bico é alimentado pela alimentação 
pneumática de 20 psig. O relé serve para 
amplificar pneumaticamente a pressão e o 
volume de ar comprimido. Os foles 
pneumáticos exercem forças que são 
proporcionais aos sinais de pressão 
recebidos. Assim, quando se falar do fole 
de medição, pode se estar referindo 
indistintamente ao valor da medição, a 
pressão exercida no fole, ou na força 
exercida pelo fole. Foi considerado o 
sistema a balanço de forças, quando 
poderia ter sido escolhido o de balanço de 
movimentos. 
O circuito básico do controlador 
pneumático com ação proporcional é 
constituído dos seguintes elementos 
1. fole de medição, que recebe o sinal 
da medição da variável do processo 
2. fole de ponto de ajuste, 
estabelecido manualmente ou de 
modo remoto. Esse fole sempre 
está em oposição ao fole de 
medição, a fim de que seja 
detectado o erro ou o desvio entre 
ambos os valores. 
3. conjunto bico-palheta-relé, para 
gerar o sinal de saída do 
controlador. 
4. A alimentação pneumática de 20 
psig é aplicada ao bico, através do 
relé pneumático. 
5. fole proporcional ou fole de 
realimentação negativa, que recebe 
o sinal de saída do relé, que é a 
própria saída do controlador. A 
finalidade do fole proporcional é a 
de estabilizar o sistema em uma 
posição intermediária. A 
realimentação negativa é a 
0% 
20% 
40% 
60% 
80% 
100% 
0% 100% Temperatura
saída
Banda larga 
Banda estreita 
Controlador 
 137
responsável pela estabilidade do 
sistema. 
6. mola, usada para contrabalançar a 
força do fole proporcional. 
Normalmente a mola é ajustada 
para prover a polarização do 
controlador. Ela é ajustada para o 
controlador produzir uma saída de 9 
psig, quando o erro for igual a zero. 
7. o fulcro ou ponto em torno do qual 
as forças se equilibram. O 
deslocamento desse ponto em 
torno da barra de forças é que 
estabelece o valor da banda 
proporcional do controlador. Quanto 
mais próximo o ponto estiver dos 
foles medição-ponto de ajuste, mais 
larga é a banda proporcional, menor 
é o ganho e menos sensível é o 
controlador. Quanto mais próximo 
estiver o ponto de apoio do conjunto 
fole proporcional-mola, mais estreita 
é a banda proporcional, maior é o 
ganho e mais sensível é o 
controlador. 
No caso extremo do fulcro estar no 
ponto de contato dos foles de medição e 
de ponto de ajuste, o controlador não 
responde a nenhuma variação; não há 
controle. Quando o fulcro coincidir com o 
fole proporcional e a mola, não há 
realimentação negativa, o sistema é 
instável e o controlador é liga-desliga, a ser 
visto depois. 
 
 
 
Fig. 7. 7. Circuito pneumático com as ações de 
controle (Foxboro) 
 
 
O fole proporcional é um dispositivo 
que fornece a realimentação negativa ao 
controlador antes que a medição o faça 
através do processo. A realimentação 
interna do controlador é mais rápida que a 
realimentação externa do processo. O fole 
proporcional dosa a correção do 
controlador, evitando uma correção 
exagerada para uma determinada variação 
do processo. Se houvesse apenas a 
realimentação externa, provida pela 
medição do processo, a correção seria 
muito demorada e sempre haveria 
sobrepico (overshoot) de correção. 
Enquanto houver erro entre a medição 
e o ponto de ajuste, os seus foles tem 
pressões diferentes e o fole de 
realimentação atua. Quando a medição 
fica igual ao ponto de ajuste, a saída do 
controlador se estabiliza. Quando aparece 
algum erro, a saída do controlador irá 
também variar, para corrigir o erro. Desse 
modo, como a saída do controlador está 
realimentada ao fole proporcional, o fole irá 
atuar até conseguir uma nova estabilização 
entre a medição o ponto de ajuste. Porém, 
desde que a medição se afastou do ponto 
de ajuste, ele volta a ficar igual a ele, 
porém, diferentedo valor anterior ajustado. 
O controlador pneumático proporcional 
possui os três foles de medição, de ponto 
de ajuste e de realimentação negativa. 
Para completar o balanço das forças 
exercidas por estes foles é introduzida uma 
quarta força fixa, exercida por uma mola, 
geralmente ajustada para fornecer uma 
força equivalente a pressão de 9 psi (50% 
de 3 a 15 psi). Como a força da mola é 
fixa, só existe um ponto para a medição 
ser igual ao ponto de ajuste, que é 
exatamente o ponto correspondente a 9 
psi. Em todos os outros pontos, o 
controlador consegue estabilizar o 
processo, porém com a medição diferente 
do ponto de ajuste. Este é o modo físico de 
mostrar porque o controlador proporcional 
não consegue eliminar o desvio 
permanente entre medição e ponto de 
ajuste, exceto quando ambos são iguais a 
9 psi. 
3.4. Controlador Proporcional mais 
Integral 
A relação matemática da saída do 
controlador proporcional mais integral é a 
seguinte: 
 
∫++= edt
T
1
e
BP
%100
ss
i
0 
Controlador 
 138
 
Raramente se utiliza a ação integral 
isolada. Em compensação, o controlador 
com as duas ações, proporcional e 
integral, é utilizado em cerca de 70% das 
malhas de controle de processo. 
O controlador proporcional mais 
integral possui as duas ações 
independentes e com objetivos diferentes e 
complementares 
1. a ação proporcional é estática e 
serve para estabilizar o processo. 
Porém, a ação isolada é insuficiente 
para manter a medição igual ao 
ponto de ajuste e deixa um desvio 
permanente. 
2. ação integral é dinâmica e serve 
para eliminar o desvio permanente 
deixado pela ação proporcional. A 
ação integral é uma correção 
adicional e atua depois da ação 
proporcional. 
No controlador pneumático 
proporcional e integral, acrescenta-se um 
fole junto à mola. Em vez de se ter uma 
força fixa, tem se uma força variável, que 
pode equilibrar as forças proporcionais às 
pressões da a medição, do ponto de ajuste 
e da realimentação negativa. 
O controlador pneumático P + I possui 
os seguintes componentes circuito 
1. fole de medição, 
2. fole de ponto de ajuste, em 
oposição ao fole de medição, 
3. fole de realimentação negativa ou 
fole proporcional, 
4. fole integral, que se superpõe à 
mola e em oposição ao fole de 
realimentação. Ele também recebe 
a realimentação da saída do 
controlador, atrasada e em 
oposição ao fole proporcional. A 
realimentação positiva da saída do 
controlador ao fole integral é feita 
através de uma restrição 
pneumática. O objetivo desta 
restrição ajustável é o de atrasar o 
sinal realimentada determinando a 
ação integral. Ela pode ficar 
totalmente fechada, de modo que 
ela corta a realimentação e elimina 
a ação integral ou totalmente 
aberta, quando não produz 
nenhuma restrição, nenhum atraso 
e a ação integral é a máxima 
possível. 
Na prática, o circuito pneumático 
completo da unidade integral possui o fole, 
o tanque integral e a restrição. Aqui, por 
simplicidade, supõe-se que o próprio fole 
integral possui uma capacidade suficiente. 
O controlador proporcional mais 
integral possui duas realimentações da sua 
saída 
1. a realimentação negativa, aplicada 
diretamente ao fole proporcional, 
2. a realimentação positiva, aplicada 
ao fole integral através de uma 
restrição pneumática ajustável. 
Com a restrição numa posição 
intermediária, as pressões do fole 
proporcional e do fole integral não podem 
ser simultâneas. A ação proporcional é 
imediata e a ação integral é atrasada; 
imediatamente após o aparecimento do 
erro há a realimentação negativa e depois 
de um intervalo ajustável, atrasada, há a 
realimentação positiva. 
Quando o processo se estabiliza, tem-
se o circuito do controlador equilibrado a 
força da medição é igual a do ponto de 
ajuste e a força do fole proporcional é igual 
a do integral. Quando aparece um distúrbio 
no processo e a medição se afasta do 
ponto de ajuste, o controlador 
P + I faz uma correção proporcional ao 
erro, imediatamente. Esta atuação deixa 
um desvio entre a medição e o ponto de 
ajuste. Logo depois da ação proporcional e 
enquanto persistir alguma diferença entre a 
medição e o ponto de ajuste, a ação 
integral irá atuar, até que a medição fique 
novamente igual ao ponto de ajuste. A 
ação integral irá atuar no processo até que 
se tenha novamente outro equilíbrio entre 
a medição e o ponto de ajuste. 
3.5. Controlador Proporcional mais 
Derivativo 
A relação matemática da saída do 
controlador proporcional mais derivativa é 
a seguinte: 
 
s s
BP
e T
de
dto d= + +100%
 
 
No controlador pneumático 
proporcional e derivativo, acrescenta se 
Controlador 
 139
uma restrição no circuito de realimentação 
negativa. Em vez de se ter uma 
realimentação instantânea, tem-se uma 
realimentação com um atraso ajustável. 
O controlador proporcional mais 
derivativo possui o seguinte desempenho 
a ação proporcional estabiliza 
estaticamente o processo corrigindo os 
erros proporcionalmente as suas 
amplitudes, 
a ação derivativa adiciona uma 
componente corretiva para cuidar 
principalmente dos erros com variação 
rápida. 
 
 
 
Fig. 7. 8. Circuito eletrônico esquemático do 
controlador PID 
 
 
Note se que o controlador P + D deixa 
o desvio permanente entre a medição e o 
ponto de ajuste. A ação derivativa é 
incapaz de corrigir o desvio permanente, 
pois ele é constante com o tempo. 
O circuito do controlador proporcional 
mais derivativo é constituído de 
1. o fole de medição, 
2. o fole de ponto de ajuste, em 
oposição ao fole de medição, 
3. o fole proporcional, sendo 
realimentada negativamente da 
saída e através da 
4. restrição derivativa. 
Na prática, o circuito pneumático 
completo da unidade derivativa possui o 
fole, o tanque derivativo e a restrição. Aqui, 
por simplicidade, supõe-se que o próprio 
fole integral possui uma capacidade 
suficiente. 
O objetivo da restrição é o de atrasar a 
realimentação negativa. Como a 
realimentação negativa atrasa a resposta 
do controlador, atrasar o atraso equivale a 
adiantar a resposta, para os desvios 
rápidos do processo lento. Por esse 
motivo, a ação derivativa é também 
chamada de ação antecipatória 
O controlador proporcional mais 
derivativo possui o seguinte 
funcionamento: 
1. imediatamente após a variação 
rápida do processo não há 
realimentação negativa, pois há 
uma restrição pneumática. O 
controlador se comporta como um 
controlador liga-desliga ou com uma 
banda proporcional muito estreita, 
2. com o passar do tempo, a 
realimentação negativa vai se 
processando e pressurizando o fole 
proporcional e tornando o 
controlador estável. 
3. quando a variação do processo é 
muito lenta, praticamente a ação 
derivativa não atua, pois lentamente 
também está havendo a 
realimentação negativa. 
4. Desse modo, quanto mais brusca 
for a variação na medição, menor 
será a ação imediata da 
realimentação negativa e mais ação 
corretiva será transmitida a válvula, 
pela ação derivativa. 
5. Quando se coloca o circuito 
derivativo no elo da realimentação 
negativa do fole proporcional há 
alguns inconvenientes 
6. há a interação entre os modos 
proporcional e derivativo. Quando o 
controlador possui o modo integral, 
a ação derivativa interfere também 
no modo integral. 
7. a ação derivativa segue a ação 
proporcional 
8. a ação derivativa modifica a saída 
do controlador quando há variação 
do ponto de ajuste, provocado pelo 
operador. Se esta variação for 
muito rápida, e geralmente o é, a 
saída do controlador produz um 
pico, podendo fazer o processo 
oscilar. 
R
- 
+
R
RD 
- 
+
R
R
RI 
- 
+
R
R
R
- 
+
R
- 
+
R
Ve
CI 
CD Vo 
Controlador 
 140
A solução prática para eliminar esses 
problemas é colocar o circuito derivativo 
antes das ações proporcional e integral e 
atuando apenas na medição. 
 
 
Fig. 7. 9. Circuito pneumático do controlador PI 
3.6. Proporcional + Integral + 
Derivativo 
A relação matemática da saída do 
controlador proporcionalmais integral mais 
derivativa ou do controlador PID é a 
seguinte: 
 
∫ +++=
dt
de
Tedt
T
1
e
BP
%100
ss d
i
0 
 
ou, no caso pratico onde a ação 
derivativa só atua na medição m da 
variável, 
 
∫ +++=
dt
dm
Tedt
T
1
e
BP
%100
ss d
i
0 
 
O controlador proporcional mais 
integral mais derivativo possui as três 
ações de controle e é o mais completo 
possível. 
Repetindo os objetivos das ações 
1. a ação proporcional estabiliza o 
processo, provocando uma 
correção proporcional ao valor do 
erro, instantaneamente, 
2. a integral é uma ação auxiliar que 
elimina o desvio permanente, 
produzindo uma correção 
proporcional à duração do erro, 
depois da ação proporcional, 
3. a derivativa é uma ação adicional 
que apressa a correção, gerando 
uma ação proporcional à velocidade 
da variação do erro, antes da ação 
proporcional. 
O modo proporcional é o modo básico 
e é sempre utilizado nos controladores 
analógicos. Ele é o principal responsável 
pela estabilidade do processo. 
O modo integral deve ser usado para 
eliminar o desvio permanente entre a 
medição e o ponto de ajuste. Ele deve ser 
evitado quando há possibilidade de 
saturação. Ou, o que é mais inteligente, 
devem ser tomados cuidados especiais 
para se evitar que a ação integral leve o 
controlador para a saturação. 
O modo derivativo de ser usado em 
processos com grande inércia e que 
sofrem variações bruscas, que seriam 
vagarosamente corrigidas, em o modo 
derivativo. Porém, a ação derivativa deve 
ser em processos com muito ruído, que 
são pequenas e numerosas variações 
bruscas. A ação derivativa iria amplificar 
esses ruídos, tornando o desempenho do 
controle do processo prejudicado. 
O modo proporcional desempenha uma 
realimentação negativa no interior do 
controlador, tornando-o mais estável. A 
ação integral executa uma realimentação 
positiva, se opondo à ação proporcional. A 
ação derivativa, geralmente separada e 
anterior às outras duas ações, retarda a 
realimentação negativa, apressando a 
correção. 
3.7. Controlador Tipo Batelada 
O processo batelada ou descontinuo é 
ciclicamente ligado, controlado e 
desligado. É sempre desejável que todo o 
controle seja feito em automático, sem o 
envolvimento direto e manual do operador. 
Quando se utiliza um controlador 
convencional, contendo modos 
proporcional e integral, para o controle de 
processo batelada, os períodos de tempo 
em que o processo fica desligado e o 
controlador continua ligado podem causar 
a saturação do modo integral e, portanto, 
do controlador. Quando o processo está 
desligado, o controlador continua 
integrando o desvio entre a medição e o 
ponto de ajuste e certamente fica saturado. 
Controlador 
 141
Também, a banda proporcional do 
controlador se desloca para o fim de 
escala superior. 
Quando o processo é restabelecido, a 
medição irá subir e o controlador ainda 
continua inoperante, pois a medição está 
totalmente fora da banda proporcional. O 
controlador só irá começar a atuar quando 
o desvio mudar de sentido. A medição 
precisará ultrapassar o ponto de ajuste 
para se começar o controle do processo. 
Basta haver uma pequena capacidade no 
processo, a maioria dos processos a tem, 
para haver uma ultrapassagem grande da 
medição em relação ao ponto de ajuste. 
Há um grande overshoot (é inevitável, 
outra vez, o uso da palavra em inglês). 
Para eliminar a saturação e a 
conseqüente ultrapassagem da medição 
usa-se a chave batelada, desenvolvida 
especificamente para essa aplicação. Na 
prática, usa-se controlador batelada, que é 
um controlador convencional com uma 
chave batelada incorporada a seu circuito. 
O controlador batelada, disponível com 
dois modos proporcional e integral e com 
três modos, proporcional, integral e 
derivativo, é linear, contínuo, com ajustes 
adicionais de batelada e de precária, feitos 
na chave batelada. 
A função exercida pela chave é a de 
pressurizar o fole integral do controlador 
pneumático. No controlador eletrônico, é a 
de carregar artificialmente a uma 
determinada tensão, o capacitor integral do 
circuito. 
Nessa nova condição, o controlador 
não satura em valor elevado e a banda 
proporcional não é deslocada para o limite 
superior da faixa de medição. Quando a 
saída do controlador alcançar um valor 
pré-determinado, ajustado na chave de 
batelada, o circuito integral fica grampeado 
em um valor artificial. Isso força a banda 
proporcional a mudar de sentido. Como 
resultado desse deslocamento, a medição 
entra mais cedo dentro da banda 
proporcional. Na partida automática do 
processo de batelada, a medição começa 
a subir e logo entra na banda proporcional, 
fazendo a saída do controlador atuar cedo 
no processo, bem antes da medição 
alcançar o ponto de ajuste. Essa 
aproximação suave da medição para o 
ponto de ajuste evita a ultrapassagem, 
melhorando a resposta do processo. 
Embora sejam fenômenos interligados 
e dependentes, há basicamente dois 
ajustes na chave batelada 
ajuste de batelada, que determina o 
valor da saída onde a chave atua, 
grampeando a saída. Esse é o ponto de 
atuação (trip). 
ajuste de precarga, que regula o valor 
da ação batelada, que é o valor do 
deslocamento da banda proporcional para 
baixo, após a atuação da chave. Esse é o 
valor de precarga (preload) 
Existem chaves bateladas para valor 
máximo e para valor mínimo. 
Tipicamente, para batelada de máximo, 
o ponto ajustado é 15,2 psig e o valor de 
precarga é ajustado em 3,0 psig. Mutatis 
mutandi, para batelada de mínimo, 
normalmente se ajusta o ponto de batelada 
em 2,8 psig e o ponto de precarga em 15,0 
psig. Obviamente, outros valores podem 
ser reajustado e os fabricantes de 
instrumentos fornecem a literatura técnica 
explicativa para a adequada Calibração em 
bancada. Mas, normalmente, ambos os 
ajustes são feitos na fábrica e não se 
requer verificação ou mudança posteriores. 
A chave batelada atua na pressão de 
saída do controlador, cuja faixa é de 3 a 15 
psig. O ajuste batelada, que determina o 
ponto de atuação, é estabelecido em, p. 
ex., 15,2 psig. O ajuste pode ser feito por 
uma mola ou pode ser o valor de um sinal 
pneumático remoto. Quando a saída do 
controlador está abaixo de 15 psig, a 
pressão exercida do lado da mola é maior 
e o sinal de saída do controlador passa 
livremente pela chave e vai realimentar o 
circuito integral do controlador. Isso 
permite que, em operação normal, o 
controlador atue sem interferência da 
chave de batelada. Quando a saída atingir 
o valor de batelada ajustado na chave, 
assumido de 15,2 psig, a força do 
diagrama da chave é menor no lado da 
mola. A chave batelada atua, cortando o 
sinal de saída que era realimentada ao 
controlador. A pressão do circuito integral 
do controlador é, então, aliviada para a 
atmosfera (quando não há ajuste de 
precarga) e cai, até atingir 0 psig. Quando 
utilizado o conceito de precarga, a pressão 
do circuito integral cai até esse valor, 
Controlador 
 142
previamente ajustado na chave batelada. 
Essa situação permanece, enquanto o 
sinal de saída do controlador continuar 
maior que o valor batelada ajustado. Como 
o sinal do modo integral diminui, a banda 
proporcional é deslocada para baixo do 
ponto de ajuste do controlador. O ajuste de 
precarga evita que a banda proporcional 
caia muito aquém do ponto de ajuste, 
tornando muito longo o período que o 
controlador permanece inativo na malha. 
Com o ajuste de precarga, durante a 
partida do processo, a medição entra logo 
na banda proporcional e o controlador 
começa a atuar mais cedo. Como 
conseqüência, a medição não ultrapassa o 
ponto de ajuste e a resposta dinâmica do 
processo é ideal. 
Na versão eletrônica, a filosofia de 
operação é a mesma, porém os 
equipamentos são diferentes. Não há 
chave batelada eletrônica. O controlador 
eletrônico batelada acrescenta à 
configuração convencional um circuito de 
realimentação contendo amplificadores 
operacionais e o circuito de polarização. 
Os ajustes de batelada ede precarga são 
feitos em potenciômetros e o acesso se dá 
pela parte frontal do controlador. Os limites 
de batelada e de precarga são atuantes 
mesmo em operação manual. 
Referente a saturação do modo integral 
do controlador devem ser tomadas as 
seguintes precauções 
1. controladores de processo, 
especialmente os eletrônicos, que 
possuem limitadores do sinal de 
saída, podem ser usados sem 
nenhum cuidado extra em controle 
de malhas simples. Os limitadores 
da saída certamente impedirão a 
saturação do modo integral, que 
poderia ser provocada pela 
realimentação interna normal. 
2. para os sistemas de controle que 
exijam apenas a realimentação 
externa, como no caso de controle 
em cascata e auto-seletor, 
especificam-se controladores 
padrão com a opção extra de 
realimentação externa. 
Normalmente, essa opção de 
realimentação externa do 
controlador implica também em 
pequenas modificações no 
conector, na estante e nos módulos 
de encaixe. Não é necessário 
especificar um controlador batelada 
que certamente custa mais caro e 
fica superdimensionado. 
3. para controle de processo tipo 
batelada, deve-se especificar o 
controlador especial, também tipo 
batelada. Além de evitar a 
saturação do modo integral, ele 
torna possível a partida automática 
do processo, sem ultrapassagem da 
medição em relação ao ponto de 
ajuste. Nessa especificação é 
importante definir qual a lógica do 
sistema, se batelada máxima ou 
batelada mínima. E, também, 
consultando a literatura dos 
fabricantes disponível, determinar o 
valor dos ajustes de batelada e de 
precarga requeridos. 
3.8. Controlador Analógico 
Historicamente, até a década de 1970 
foi usado principalmente o controlador 
analógico pneumático, até a década de 
1980, o controlador analógico eletrônico e 
a partir da década de 1980, o controlador 
digital eletrônico. 
O controlador analógico usa sinais 
contínuos para computar a saída do 
controlador. Testes feitos em controlador 
analógico industrial eletrônico revelaram os 
seguintes resultados 
1. a banda proporcional medida era de 
0 a 25% maior que a marcação do 
dial, 
2. o tempo integral medido era cerca 
de 100% maior que a marcação do 
dial, 
3. o tempo derivativo marcado era 
cerca de 40% a 70% menor que a 
marcação do dial, 
4. o tempo integral medido não se 
alterava com a variação do ajuste 
do tempo derivativo. Teoricamente, 
para o controlador série, o tempo 
integral deveria aumentar com o 
aumento do tempo derivativo. 
5. o tempo derivativo e a banda 
proporcional medidos obedeceram 
aproximadamente as equações 
teóricas, exceto que a variação 
Controlador 
 143
medida foi menor que a calculada 
para os ajustes grandes do dial. 
6. a saída do controlador medida 
mostrou um pico sempre que um 
ajuste derivativo de qualquer valor 
era feito. O algoritmo teórico do 
controlador série fornece somente 
um pico se o tempo derivativo fosse 
ajustado em valores maiores que 
1/4 Ti. 
 
 
 
Fig. 7. 10. Ajustes do controlador analógico 
(Foxboro) 
 
3.9. Controlador Digital 
Hoje se vive em um mundo analógico 
cercado por um universo de tecnologia 
digital. O computador digital é usado de 
modo intensivo e extensivo na 
instrumentação, no controle digital 
distribuído, no controle lógico programado 
de processos repetitivos, no controle a 
realimentação negativa de uma única 
malha (single loop), em computação 
analógica de medição de vazão, na 
transmissão . 
Embora o processo seja contínuo no 
tempo, o controlador digital existe em um 
mundo discreto porque ele tem 
conhecimento das saídas do processo 
somente em pontos discretos no tempo, 
quando são obtidos os valores de 
amostragem. 
Em geral, o controlador digital: 
1. obtém um valor amostrado da saída 
do processo, 
2. calcula o erro entre a medida e o 
ponto de referência armazenado no 
computador, 
3. computa o valor apropriado para a 
entrada manipulada do processo, 
4. gera um sinal de saída para o 
elemento final de controle, 
5. continua a mesma operação com a 
próxima variável controlada. 
O tempo requerido para conseguir um 
novo nível da variável manipulada é curto 
comparado com o tempo entre as 
amostragens. Pode-se assumir que a 
entrada para o processo é uma seqüência 
de valores constantes que variam 
instantaneamente no inicio de cada 
período de amostragem. 
 
 
Fig. 7. 11. Painel de programação do single loop 
 
 
Deve-se ter um algoritmo de controle 
para o cálculo dos valores das variáveis 
manipuladas. O prosaico algoritmo PID é 
ainda utilizado. 
Esta operação discreta é repetitiva e o 
período é chamado de sample e hold. 
A grande desvantagem do controlador 
digital é a introdução de vários tipos de 
tempo morto devido ao tempo de 
amostragem, a computação matemática, a 
filtragem analógica das harmônicas da 
freqüência de amostragem e a 
caracterização do modo derivativo. Por 
causa deste tempo morto adicional, o 
controlador digital não pode ser usado 
indiscriminadamente em malha de controle 
de processo critico e rápido, como para o 
controle de surge de compressor ou 
controle de pressão de forno em faixa 
estreita. 
O controlador digital aumentou a 
capacidade de computação para o controle 
e para a caracterização das ações de 
controle, sendo adequado para estratégias 
de controle avançadas, como o controle 
preditivo antecipatório (feedforward). 
Tipicamente, o controlador digital é 
superior ao analógico na precisão e 
resolução dos ajustes dos modos de 
controle; na precisão da computação 
adicional, linearização e caracterização de 
sinal; na flexibilidade em função da 
Controlador 
 144
programação e da comunicação. Porém, o 
aumento da flexibilidade resulta em um 
aumento da responsabilidade do 
instrumentista, desde que maior leque de 
escolha implica em maior probabilidade de 
cometer erros. 
O controlador digital usa sinais 
discretos para computar a saída do 
controlador. Geralmente, o controlador 
digital é baseado em microprocessador. O 
controlador digital emula o algoritmo 
analógico PID. 
4. Controlador 
Microprocessado 
4.1. Conceito 
O controlador single loop é o 
instrumento microprocessado com todas 
as vantagens relacionadas acima inerentes 
à sua natureza que pode ser usado para 
controlar uma única malha (daí o nome, 
single loop). É também chamado de single 
station. O controlador single loop resolve o 
algoritmo de controle para produzir uma 
única saída controlada. O seu baixo custo 
permite que ele seja dedicado a uma única 
malha. Por questão de marketing e por 
causa de sua grande capacidade, um 
único invólucro pode ter dois e até quatro 
controladores, porém, com o aumento de 
dificuldade da operação. 
O microprocessador pode ter qualquer 
função configurável e por isso, um mesmo 
instrumento pode funcionar como 
controlador, controlador cascata, 
controlador auto-seletor ou como 
computador de vazão com compensação 
de pressão e temperatura. A configuração 
pode ser feita através de teclados 
acoplados ao instrumento ou através de 
programadores separados (stand alone). 
Como a tecnologia do single loop é 
moderna, o instrumento incorpora todos os 
avanços da tecnologia eletrônica, 
microprocessadores, displays novos e 
programas criativos. 
4.2. Características 
Tamanho 
Tem tamanho pequeno ou muito 
pequeno (menor que as dimensões DIN). 
Não necessariamente a mais importante, 
mas um das características mais notável 
da presente geração de controladores 
single loop é seu pequeno tamanho físico. 
A maioria dos controladores segue as 
dimensões européias DIN (Deutche 
Industrie Norm) para aberturas de painel. 
Funções de controle 
Muitos controladores chamados de 
single loop são dual loops. Através de 
microprocessadores no circuito, muitos 
controladores oferecem os formatos de 
liga-desliga e PID. Outros controladores 
incorporam funções matemáticas, ou no 
próprio circuito ou através de módulos 
funcionais opcionais incorporados na 
caixa. Estas funções matemáticas incluem: 
1. Somador - subtratorao 
controlador. 
Todas as letras de identificação de 
instrumentos são maiúsculas. Por isso, 
deve-se evitar usar FrC para controlador 
de relação de vazões e usar FFC, 
controlador de fração de vazões. 
As funções de computação (+. -, x, ÷, √), seleção (), lógica e covnersão (i/p, 
p/i) deve ter os símbolos ao lado do balão, 
para esclarecer a função executada. 
3.4. Identificação da malha 
A identificação da malha geralmente é 
feita por um número, colocado ao final da 
identificação funcional do instrumento 
associado a uma variável de processo. A 
numeração pode ser serial ou paralela. 
Numeração paralela começa de 0 ou para 
cada variável, TIC-100, FIC-100, LIC-100 e 
AI-100. Numeração serial usa uma única 
seqüência de números, de modo que se 
tem TIC-100, FIC-101, LIC-102 e AI-103. A 
numeração pode começar de 1 ou 
qualquer outro número conveniente, como 
101, 1001, 1201. 
Quando a malha tem mais um 
instrumento com a mesma função, 
geralmente a função de condicionamento, 
deve-se usar apêndice ou sufixo ao 
número. Por exemplo, se a mesma malha 
de vazão tem um extrator de raiz quadrada 
e um transdutor corrente para pneumático, 
o primeiro pode ser FY-101-A e o segundo 
FY-101-B. Quando se tem um registrador 
multiponto, com n pontos, é comum 
numerar as malhas como TE-18-1, TE-18-
2, TE-18-3 até TE-18-n. 
Quando um registrador tem penas 
dedicadas para vazão, pressão, 
temperatura, seu tag pode ser FR-2, PR-5 
e TR-13. Se ele registra três temperaturas 
diferentes, seu tag pode ser TR-7/8/9. 
Acessórios de instrumentos, como 
medidores de purga, regulador de pressão, 
pote de selagem e poço de temperatura, 
que às vezes nem é mostrado 
explicitamente no diagrama, precisam ser 
identificados e ter um tag, de acordo com 
sua função e deve ter o mesmo número da 
malha onde é utilizado. Esta identificação 
não implica que o acessório deva ser 
representado no diagrama. Também pode 
usar o mesmo tag da malha e colocando-
se a palavra de sua função, como SELO, 
POÇO, FLANGE, PURGA. Há acessório 
que possui letra correspondente, como W 
para poço termal. 
Símbolos e Identificação 
 8
Pode haver diferenças de detalhes de 
identificação. Por exemplo, para a malha 
301 de controle de temperatura, pode-se 
ter a seguinte identificação: 
 
TE-301 sensor de temperatura 
TT – 301 transmissor de temperatura 
TIC-301 controlador de temperatura 
TCV-301 válvula controladora (ou de 
controle) de temperatura 
 
Porém, há quem prefira e use: 
 
TIC-301-E sensor de temperatura 
TIC – 301-T transmissor de temperatura 
TIC-301-C controlador de temperatura 
TIC-301-V válvula controladora (ou de 
controle) de temperatura 
 
Também é possível encontrar em 
diagramas o tag de TIC ou TC para o 
controlador de temperatura. Como 
praticamente todo controlador é também 
indicador, é comum simplificar e usar TC. 
Alguns projetistas usam pequenas 
diferenças de tag para distinguir válvulas 
auto controladas (reguladoras) de válvulas 
convencionais que recebem o sinal do 
controlador. Assim, a válvula auto 
controlada de temperatura tem tag de TCV 
e a válvula convencional de TV. 
4. Simbologia de Instrumentos 
A normalização dos símbolos e 
identificações dos instrumentos de 
medição e controle do processo, que inclui 
símbolos e códigos alfa numéricos, torna 
possível e mais eficiente a comunicação do 
pessoal envolvido nas diferentes áreas de 
uma planta manutenção, operação, projeto 
e processo. Mesmo os não especialistas 
em instrumentação devem saber a 
identificação dos instrumentos. 
4.1. Parâmetros do Símbolo 
A simbologia correta da instrumentação 
deve conter os seguintes parâmetros 
1. identificação das linhas de 
interligação dos instrumentos, p. 
ex.., eletrônica física , eletrônica por 
configuração, pneumática. 
2. determinação do local de instalação 
dos instrumentos, acessível ou não 
acessível ao operador de processo. 
3. filosofia da instrumentação, quanto 
ao instrumento ser dedicado a cada 
malha ou compartilhado por um 
conjunto de malhas de processo 
4. identificação (tag) do instrumento, 
envolvendo a variável do processo, 
a função do instrumento e o numero 
da malha do processo. 
5. outras informações adicionais. 
4.2. Alimentação dos instrumentos 
A maioria absoluta dos instrumentos de 
medição e de controle requer alguma fonte 
de alimentação, que lhe forneça algum tipo 
de energia para seu funcionamento. 
Os tipos mais comuns de alimentação 
são a elétrica e a pneumática, porém há 
muitas outras disponíveis. 
As seguintes abreviações são 
sugeridas para denotar os tipos de 
alimentação. Opcionalmente, elas podem 
indicar também tipos de purga. 
 
AS Suprimento de ar (Air supply) 
ES Suprimento elétrico (Electric supply) 
GS Suprimento de gás (Gas supply) 
HS Suprimento hidráulico 
NS Suprimento de Nitrogênio 
SS Suprimento de Vapor (Steam supply) 
WS Suprimento de água (Water supply) 
 
O nível de alimentação pode ser 
adicionado à linha de alimentação do 
instrumento. Por exemplo, AS 100 kPa 
(alimentação pneumática de 100 kPa), ES 
24 V cc (alimentação de 24 V cc para 
instrumento elétrico). 
Símbolos e Identificação 
 9
Tab. 1.2.1. Válvulas de controle 
 
 
 
 
 
 
Válvula de controle com 
atuador pneumático 
 
 
 
 
 
Válvula atuada por 
cilindro (ação dupla) 
 
 
 
 
 
Válvula auto regulada ou 
reguladora 
 
 
 
 
 
Reguladora com tomada 
de pressão externa 
 
 
 
 
 
 
 
Reguladora de vazão 
autocontida 
 
 
 
 
 
 
 
Válvula solenóide com 
três vias com reset 
 
 
 
 
 
 
Atuada por diafragma 
com pressão balanceada 
 
 
 
 
 
 
 
Válvula com atuador a 
diafragma e posicionador 
 
 
 
 
 
 
Ação da válvula 
FC – Falha fechada 
FO – Falha aberta 
 
 
 
 
 
 
Válvula de controle com 
atuador manual 
 
Tab. 1.2.2. Válvulas manuais 
 
(*) 
 
 
Válvula gaveta 
(*) Pode ser acoplado 
atuador ao corpo 
(*) 
 
 
 
Válvula globo 
 
 
 
 
Válvula retenção 
 
 
 
 
Válvula plug 
 
 
 
 
Válvula controle manual 
(*) 
 
 
 
Válvula esfera 
(*) 
 
 
 
Válvula borboleta ou 
damper 
 
 
 
 
Válvula de retenção e 
bloqueio 
 
 
 
 
Válvula de blowdown 
(*) 
 
 
 
Válvula diafragma 
(*) 
 
 
 
Válvula ângulo 
(*) 
 
 
 
Válvula três vias 
 
 
 
 
Válvula quatro vias 
 Corpo de válvula isolado 
 
 
 
 
 
Válvula agulha 
 
 
 
Outras válvulas com 
abreviatura sob o corpo 
 
S 
R 
FO ou FC 
IhV 
NV 
TSO 
Símbolos e Identificação 
 10
Tab. 1.2.3. Miscelânea 
 
 
 
 
 
 
Válvula de segurança de 
pressão, ajuste em 100 
kPa 
 
 
 
 
 
 
Válvula de segurança de 
vácuo, ajuste em 50 mm 
H2O vácuo 
 
 
 
 
 
Disco de ruptura 
(pressão) 
 
 
 
 
 
Disco de ruptura (vácuo) 
 
 
 
 
 
C = selo químico 
P = amortecedor de 
pulsação 
S = sifão 
 
 
 
 
Plug 
 
 
 
 
Mangueira 
 
 
 
 
Filtro, tipo Y 
 
 
 
 
 
Purgador de vapor 
 
 
 
 
 
 
 
 
Dreno contínuo 
 
 
 
 
Código item #1234 
 
 
 
 
Funil de dreno 
(Ver abreviaturas) 
 
 
 
 
 
 
Instrumento de nível tipo 
deslocador, montado 
externamente ao tanque 
 
 
 
 
 
Filtro tipo T 
 
 
 
 
 
 
 
Placa de orifício com flange 
 
 
 
 
Totalizador indicador de 
vazão a DP 
 
 
 
 
Indicador de vazão tipo área 
variável 
 
 
 
 
 
Tubo venturi ou bocal 
medidor de vazão 
 
 
 
 
 
Turbina medidora de vazão 
ou elemento propelente 
 
 
 
 
 
Placa de orifício em porta 
placa 
 
 
 
 
 
 
Tubo pitot ou Annubar 
 
 
 
 
 
Espetáculo cego instalado 
com anel em linha 
(passagem livre) 
 
 
 
 
 
Espetáculo cego instalado 
com disco em linha 
(bloqueado) 
 
 
 
 
 
 
 
 
Transmissor de nível a 
pressão diferencial 
 
 
PSV 
PSV 
PSE 
PSE 
C 
T 
LSV 
T 
LSV 
o 
LT 
FE 
FQI 
FI 
FE 
FE 
FE 
FE 
LT 
Símbolos e Identificação 
 11
4.3. Linhas entre os Instrumentos 
As linhas de ligações entre os instrumentos devem ser mais finas que as linhas de 
processo e são simbolizadas como mostrado a seguir. 
 
 Sinal indefinido: conexão com processo, elo mecânico ou 
alimentação2. Ganho ajustável com polarização 
3. Multiplicador - divisor 
4. Compensador lead/lag 
(avanço/atraso) 
5. Filtro dual 
6. Limitador de rampa 
7. Limitador de sinal 
8. Rastreamento (tracking) analógico 
9. Extrator de raiz quadrada 
10. Seletor de sinal (alto/baixo) 
11. Seletor de sinal (médio 
12. Conversor de sinal (termopares, 
RTD) 
13. Potenciômetro (não isolado e 
isolado) 
Auto-sintonia 
Esta propriedade é disponível na maioria 
dos controladores single loop, exceto nos 
de baixo custo. 
Seqüencial e programação de tempo 
A maioria dos controladores single loop 
possui capacidade de programação 
temporal e sequenciamento de operações. 
A programação envolve quaisquer duas 
variáveis, porém o mais comum é se ter o 
tempo e a temperatura. Em siderurgias, é 
comum a aplicação de programas de 
temperatura, onde se tem uma rampa de 
Controlador 
 145
aquecimento, a manutenção da 
temperatura em um patamar durante um 
determinado tempo e o abaixamento em 
vários degraus. 
Outras propriedades 
Os controladores single loop possuem 
ainda capacidade de auto/manual, ponto 
de ajuste múltiplo, autodiagnose e 
memória. São construídos de 
conformidade com normas para ser 
facilmente incorporado e acionado por 
sistemas SDCD. 
As aplicações típicas do single loop são 
em plantas pequenas e médias que não 
podem ou não querem operar, em futuro 
próximo, em ambiente com controle digital 
distribuído. Mesmo em sistemas de SDCD, 
há malhas críticas que, por motivo de 
segurança, são controladas por 
controladores single loop. 
4.3. Controladores comerciais 
Controlador Foxboro 
O controlador single station Foxboro inclui: 
1. display analógico fluorescente para 
mostrar através de barra de gráfico o 
valor da variável, do ponto de ajuste 
e da saída do controlador 
2. display digital para indicar através de 
dígitos os valores e unidades de 
engenharia 
3. display alfanumérico para indicar tag 
da malha selecionada 
4. painel da estação de trabalho, para 
indicar status de operação 
(computador ou local), status do 
ponto de ajuste (remoto, local ou 
relação), status da saída (automático 
ou manual) e status de alarme 
(ligado ou desligado) 
5. teclado com 8 teclas para 
configuração e operação para 
selecionar, configurar e sintonizar o 
controlador 
 
 
 
Fig. 7. 12. Controladores single loop (Foxboro) 
 
 
Suas especificações funcionais são: 
1. sinais de entrada proporcionais, 
qualquer combinação não excedendo 
4 analógicas (4 a 20 mA, 1 a 5 V, 
voltagem de termopar ou resistência 
de RTD) e 2 entradas de freqüência. 
Todos os sinais de entrada são 
convertidos e podem ser 
caracterizados em uma variedade de 
cálculos. 
2. cada controlador possui duas 
funções de controle independentes 
que podem ser configuradas como 
um único controladores, dois 
controladores em cascata ou em 
seleção automática. Os algoritmos 
padrão para cada controlador são P, 
I, PD, PI, PID e controle EXACT 
3. duas saídas analógicas não isolados 
e duas saídas discretas 
4. outras funções de controle como 
caracterização, linearizadores, portas 
lógicas, condicionadores de sinal 
5. alarmes 
6. computações matemáticas 
7. alimentação do transmissor de 
campo 
8. memória para armazenar todos os 
parâmetros de configuração e 
operação 
9. filtros de entrada (Butterworth) 
10. distribuição de sinais (até 30 
sinais para roteamento interno) 
Controlador 
 146
Controlador Yokogawa 
O controlador single loop da Yokogawa 
incorporam funções computacionais e de 
controle que podem ser combinadas do 
mesmo modo que uma calculadora de 
bolso. A função de auto-sintonia para 
otimizar o controle é útil principalmente em 
aplicações de batelada de multiprodutos, 
onde as características do processo 
podem variar de produto para produto. 
Suas características incluem: 
1. controle feedforward, com 
computações de ganho e 
polarização, 
2. processamento de sinais 
3. entradas analógicas (4 pontos de 1 
a 5 V cc) 
4. saídas analógicas (3 pontos de 1 a 
5 V cc, 1 ponto de 4 a 20 mA cc) 
5. estação de computação 
programável com display de dados, 
processamento de sinal e 
sequenciamento 
6. 10 pontos de status de 
entrada/saída definidos pelo usuário 
7. quatro chaves funcionais no painel 
frontal para iniciar as seqüências de 
controle 
8. quatro lâmpadas associadas para 
indicar o progresso da seqüência ou 
servir como cursor 
9. 43 funções computacionais 
 
 
 
 
Fig. 7. 13. Controladores single loop (Yokogawa) 
 
 
4. Controlador SPEC 200 
4.1. Descrição e Funções 
A estação de controle automático 
fornece a interface para a interação normal 
do operador com a malha de controle, de 
modo automático ou manual. 
A estação indica os valores da medição 
(ponteiro vermelho) e ponto de ajuste 
(ponteiro preto e branco) em uma escala 
de 100 mm de altura, vertical, 
intercambiável com a escala do indicador 
ou estação manual. A precisão dessas 
indicações é de 0,5% da largura de faixa. 
Há indicação também do sinal de saída, 
em uma escala horizontal, com precisão de 
2,5% da largura de faixa. 
 
 
 
Fig. 25. Estação de controle automático 
 
 
Na parte frontal, a estação de controle 
possui a chave de transferência de duas 
posições AUTOMÁTICO ou MANUAL, que 
fornece a transferência sem necessidade 
de balanço e sem provocar 
descontinuidade ao processo. Logo abaixo 
dessa chave há o botão de comando 
manual, que gera um sinal de 0 a 10 V cc, 
em duas velocidades distintas. Há uma 
seta indicando o sentido de abertura ou 
fechamento da válvula de controle, bem 
como dois índices de memória para indicar 
os limites de trabalho do operador final. 
Quando a estação é do modelo com 
ponto de ajuste manual, há um botão, na 
parte frontal da estação, para prover o seu 
ajuste. Quando a estação tem ponto de 
ajuste ou manual ou remoto, além desse 
botão de ajuste manual, há uma chave 
seletora com duas posiçÕes 
REMOTO/LOCAL. Opcionalmente, pode 
haver lâmpadas de alarmes, colocadas na 
parte superior da estação. Nesse caso há 
Controlador 
 147
um pequeno botão de reconhecimento e 
teste do alarme, entre os dois botões 
ajuste manual e seleção R/L. Quando não 
há alarme é possível se encontrar o furo, 
porém com uma tampinha plástica. A 
identificação da estação é feita no visor, na 
parte superior e frontal. 
 
 
 
Fig. 26. Estação de controle ligada ao armário 
 
 
 
Fig. 27. Bloco terminal no módulo de controle 
 
 
 
Fig. 28. Estação com tomada para o 
cabo 
 
 
A estação de controle automático é 
montada na estante do painel de leitura. 
Cada estação ocupa um espaço de 
estante. É ligada à estante através de um 
cabo padrão, com 42 polegadas de 
comprimento, preso à estante por uma 
braçadeira e com a tomada fixa à parede 
da estante por 4 parafusos. Esse conjunto 
de ligação é igual, tanto para o indicador, 
registrador, estação manual ou estação 
automática. 
A estação de controle automático é 
ligada à área do armário ao módulo de 
controle, por um cabo padrão, de tamanho 
variável, 2AK. 
Normalmente a estação é ligado ao 
módulo padrão 2AC. Porém, quando há 
características especiais, p.ex., sistema 
auto-seletor, a estação de controle deve 
ser ligada também a um módulo especial, 
p.ex., 2AC-R3. Ainda, quando há opções 
extras para a estação de controle, p.ex., 
indicação do estado AUTO/MANUAL, 
ajuste externo do modo AUTO/MANUAL, 
as estações exigem também um módulo 
de distribuição de sinais com acesso à 
função de controle (2AX+DFA). Nesse 
caso, a estação de controle recebe 
alimentação das duas áreas painel de 
leitura e armário. Finalmente, em casos 
extremos pode se exigir o uso de módulo 
especial de controle, p.ex., 2AC+R3 e 
módulo de distribuição especial, p.ex., 
2AX+DFC. 
Os fusíveis, disponíveis no módulo de 
controle protegem o sistema SPEC200 de 
curto circuito eventualmente provocados 
pela estação de controle e sua fiação. 
Geralmente a sintonia dos circuitos 
eletrônicos, ajustes de calibração são 
encontráveis e feitosdo instrumento 
 Sinal pneumático, típico de 20 a 100 kPa (3 a 15 psi) 
 Sinal eletrônico, típico de 4 a 20 mA cc 
 Sinal de ligação por programação ou elo de comunicação 
 Elo mecânico 
 ~ ~ ~ Sinal eletromagnético ou sônico (guiado) 
 ~ ~ ~ Sinal eletromagnético ou sônico (não guiado) 
 L L L Sinal hidráulico 
 Tubo capilar 
 Linha de processo 
 
4.4. Balão do Instrumento 
O instrumento completo é simbolizado por um pequeno balão circular, com diâmetro 
aproximado de 12 mm. Porem, os avanços nos sistemas de controle com instrumentação 
aplicando microprocessador, computador digital, que permitem funções compartilhadas em 
um único instrumento e que utilizam ligações por programação ou por elo de comunicação, 
fizeram surgir outros símbolos de instrumentos e de interligações. 
 
Tab. 1.2.4. Representação dos instrumentos em Diagramas P&I 
 
 Sala de Controle Central Local Auxiliar Campo 
 Acessível ao 
operador 
Atras do painel 
ou inacessível 
ao operador 
Acessível ao 
operador 
Atras do painel 
ou inacessível 
ao operador 
Montado 
no campo 
Equipamento 
Instrumento 
discreto 
 
 
Equipamento 
compartilhado 
Instrumento 
compartilhado 
 
Software 
Função de 
computador 
 
 
Lógica 
compartilhada 
Controle Lógico 
Programável 
 
Instrumentos compartilhando o mesmo invólucro. Não é 
mandatório mostrar uma caixa comum. 
 
 
 
 
Tab. 1.2.5. Letras de Identificação 
 
Símbolos e Identificação 
 12
Primeira letra Letras subsequentes 
 Variável Modificador Função display Função saída Modificador 
A Análise (5,19) Alarme 
B Queimador Escolha (1) Escolha (1) Escolha (1) 
C Escolha (1) Controle (13) 
D Escolha (1) Diferencial 
E Tensão (f.e.m.) Elemento sensor 
F Vazão (flow) Fração ou relação (4) 
G Escolha (1) Visor (9) ou 
indicador local 
 
H Manual (hand) Alto (high) 
(7, 15, 16) 
I Corrente Indicação (10) 
J Potência Varredura (scan) (7) 
K Tempo Tempo de mudança 
(4, 21) 
 Estação controle 
(22) 
 
L Nível (level) Lâmpada (11) Baixo (low) 
(7, 15, 16) 
M Escolha (1) Momentâneo Médio (7, 15) 
N Escolha (1) Escolha (1) Escolha (1) Escolha (1) 
O Escolha (1) Orifício ou 
Restrição 
 
P Pressão, Vácuo Ponto de teste 
Q Quantidade Integral, Total (4) 
R Radiação Registro (17) 
S Velocidade ou 
Freqüência 
Segurança (8) Chave (13) 
T Temperatura Transmissão (18) 
U Multivariável (6) Multifunção (12) Multifunção (12) Multifunção (12) 
V Vibração, Análise 
mecânica 
 Válvula, damper 
(13) 
 
W Peso, Força Poço (well) 
X Não classificado (2) 
Variável a definir 
Eixo X Não 
classificado (2) 
Não classificado (2) Não 
classificado (2) 
Y Evento, Estado 
Função a definir 
Eixo Y Relé, computação 
(13, 14, 18) 
 
Z Posição ou Dimensão Eixo Z Elemento final 
 
Símbolos e Identificação 
 13
Notas para a Tabela das Letras de Identificação 
1. Uma letra de escolha do usuário tem o objetivo de cobrir significado não listado que é necessário em uma determinada aplicação. Se usada, a letra 
pode ter um significado como de primeira letra ou de letras subsequentes. O significado precisa ser definido uma única vez em uma legenda. Por exemplo, 
a letra N pode ser definida como módulo de elasticidade como uma primeira letra ou como osciloscópio como letra subsequente. 
2. A letra X não classificada tem o objetivo de cobrir significado não listado que será usado somente uma vez ou usado em um significado limitado. 
Se usada, a letra pode ter qualquer número de significados como primeira letra ou como letra subsequente. O significado da letra X deve ser definido do 
lado de fora do círculo do diagrama. Por exemplo, XR pode ser registrador de consistência e XX pode ser um osciloscópio de consistência. 
3. A forma gramatical do significado das letras subsequentes pode ser modificado livremente. Por exemplo, I pode significar indicador, ou indicação; 
T pode significar transmissão ou transmissor. 
4. Qualquer primeira letra combinada com as letras modificadoras D (diferencial), F (relação), M (momentâneo), K (tempo de alteração) e Q 
(integração ou totalização) representa uma variável nova e separada e a combinação é tratada como uma entidade de primeira letra. Assim, os 
instrumentos TDI e TI indicam duas variáveis diferentes: diferença de temperatura e temperatura. As letras modificadoras são usadas quando aplicável. 
5. A letra A (análise) cobre todas as análises não descritas como uma escolha do usuário. O tipo de análise deve ser especificado fora do circulo de 
identificação. Por exemplo, análise de pH, análise de O2. Análise é variável de processo e não função de instrumento, como muitos pensam principalmente 
por causa do uso inadequado do termo analisador. 
6. O uso de U como primeira letra para multivariável em lugar de uma combinação de outras primeiras letras é opcional. É recomendável usar as 
primeiras letras especificas em lugar da letra U, que deve ser usada apenas quando o número de letras for muito grande. Por exemplo, é preferível usar 
PR/TR para indicar um registrador de pressão e temperatura em vez de UR. Porém, quando se tem um registrador multiponto, com 24 pontos e muitas 
variáveis diferentes, deve-se usar UR. 
7. O uso dos termos modificadores alto (H), baixo (L), médio (M) e varredura (J) é opcional. 
8. O termo segurança se aplica a elementos primários e finais de proteção de emergência. Assim, uma válvula auto atuada que evita a operação de 
um sistema de fluido atingir valores elevados, aliviando o fluido do sistema tem um tag PCV (válvula controladora de pressão). Porém, o tag desta válvula 
deve ser PSV (válvula de segurança de pressão) se ela protege o sistema contra condições de emergência, ou seja, condições que são perigosas para o 
pessoal ou o equipamento e que são raras de aparecer. A designação PSV se aplica a todas as válvulas de proteção contra condições de alta pressão de 
emergência, independente de sua construção, modo de operação, local de montagem, categoria de segurança, válvula de alívio ou de segurança. Um 
disco de ruptura tem o tag PSE (elemento de segurança de pressão). 
9. A função passiva G se aplica a instrumentos ou equipamentos que fornecem uma indicação não calibrada, como visor de vidro ou monitor de 
televisão. Costuma-se aplicar TG para termômetro e PG para manômetro, o que não é previsto por esta norma. 
10. A indicação normalmente se aplica a displays analógicos ou digitais de uma medição instantânea. No caso de uma estação manual, a indicação 
pode ser usada para o dial ou indicador do ajuste. 
11. Uma lâmpada piloto que é parte de uma malha de instrumento deve ser designada por uma primeira letra seguida pela letra subsequente L. Por 
exemplo, uma lâmpada piloto que indica o tempo expirado deve ter o tag KQL (lâmpada de totalização de tempo). A lâmpada para indicar o funcionamento 
de um motor tem o tag EL (lâmpada de voltagem), pois a voltagem é a variável medida conveniente para indicar a operação do motor ou YL (lâmpada de 
evento) assumindo que o estado de operação está sendo monitorado. Não se deve usar a letra genérica X, como XL 
12. O uso da letra U para multifunção, vem vez da combinação de outras letras funcionais é opcional. Este designador não específico deve ser usado 
raramente. 
13. Um dispositivo que liga, desliga ou transfere um ou mais circuitos pode ser uma chave, um relé, um controlador liga-desliga ou uma válvula de 
controle, dependendo da aplicação. Se o equipamento manipula uma vazão de fluido do processo e não é uma válvula manual de bloqueio liga-desliga, ela 
é projetada como válvula de controle. É incorreto usar o tag CV para qualquer coisa que não seja uma válvula de controle auto atuada. Para todas as 
aplicações que não tenham vazão de fluido de processo, o equipamento é projetado como: 
a) Chave, se for atuada manualmente. 
b) Chave ou controlador liga-desliga, se for automático e for o primeiro dispositivo na malha. O termochave é geralmente usado se o dispositivo é 
aplicado para alarme, lâmpada piloto, seleção, intertravamento ou segurança. O termo controlador é usado se o dispositivo é aplicado para o controle de 
operação normal. 
c) Relé, se for automático e não for o primeiro dispositivo na malha, mas atuado por uma chave ou por um controlador liga-desliga. 
14. As funções associadas com o uso de letras subsequentes Y devem ser definidas do lado de fora do circulo de identificação. Por exemplo, FY 
pode ser o extrator de raiz quadrada na malha de vazão; TY pode ser o conversor corrente para pneumático em uma malha de controle de temperatura. 
Quando a função é evidente como para uma válvula solenóide ou um conversor corrente para pneumático ou pneumático para corrente a definição pode 
não ser obrigatória. 
15. Os termos modificadores alto, baixo, médio ou intermediário correspondem aos valores da variável medida e não aos valores do sinal. Por 
exemplo, um alarme de nível alto proveniente de um transmissor de nível com ação inversa deve ser LAH, mesmo que fisicamente o alarme seja atuado 
quando o sinal atinge um valor mínimo crítico. 
16. Os termos alto e baixo quando aplicados a posições de válvulas e outras dispositivos de abrir e fechar são assim definidos: 
a) alto significa que a válvula está totalmente aberta 
b) baixo significa que a válvula está totalmente fechada 
17. O termo registrador se aplica a qualquer forma de armazenar permanentemente a informação que permita a sua recuperação por qualquer modo. 
18. Elemento sensor, transdutor, transmissor e conversor são dispositivos com funções diferentes, conforme ISA S37.1. 
19. A primeira letra V, vibração ou análise mecânica, destina-se a executar as tarefas em monitoração de máquinas que a letra A executa em uma 
análise mais geral. Exceto para vibração, é esperado que a variável de interesse seja definida fora das letras de tag. 
20. A primeira letra Y se destina ao uso quando as respostas de controle ou monitoração são acionadas por evento e não acionadas pelo tempo. A 
letra Y, nesta posição, pode também significar presença ou estado. 
21. A letra modificadora K, em combinação com uma primeira letra como L, T ou W, significa uma variação de taxa de tempo da quantidade medida 
ou de inicialização. A variável WKIC, por exemplo, pode representar um controlador de taxa de perda de peso. 
22. A letra K como modificador é uma opção do usuário para designar uma estação de controle, enquanto a letra C seguinte é usada para descrever 
controlador automático ou manual. 
 
Símbolos e Identificação 
 14
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
(a) Representação detalhada 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
(b) Representação simplificada 
 
Fig. 1.2.1. Representação detalhada de uma malha de controle de pressão (a) e a equivalente, simplificada 
(b). 
PIC 
211 
PT 
211 
½" 
0-300 
PIC 
211 
S.P. 
C-#2 
(PI) PAH 
dp/dt AO-21 AI-
PY 
211 
AS 
AS P 
PCV 
211 
FC 
Símbolos e Identificação 
 15
 
 
Fig. 1.2.2. Simbologia total 
 
 
 
 
 
Fig. 1.2.3. Simbologia de modo simplificado 
 
 
Fluido do 
trocador de 
calor 
PT 
2 
FT 
1 
PR FR 
FY 
TV 
3 
RTD 
TRC
21
1
3
TAL TSL 
3 3
Fluido do 
trocador de calor 
PR 
2 
FR 
1 
TV 
3 TRC
3
TAL 
4
Símbolos e Identificação 
 16
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 1.2.4. Diagrama funcional detalhado típico de malha de controle 
 
 
∆ 
Σ 
Τ 
 
 ∫ 
 
K 
I T A I 
FE 
FT 
FR 
I/P 
ELEMENTO DE VAZÃO 
TRANSMISSOR DE VAZÃO 
CAMPO 
PAINEL 
REGISTRADOR 
PAINE
L
CAMPO 
EXTRATOR DE RAIZ QUADRADA 
MEDIÇÃO 
FEEDFORWARD 
CONTROLADOR 
ESTAÇÃO AUTO-MANUAL 
TRANSDUTOR I/P 
VÁLVULA COM ATUADOR PNEUMÁTICO 
DIFERENÇA (ERRO) 
PONTO DE AJUSTE 
AÇÃO INTEGRAL 
AÇÃO PROPORCIONAL 
RELÉ TRANSFERÊNCIA A/M 
LIMITADOR AJUSTÁVEL H e L 
SOMADOR 
TRANSFERÊNCI
MANUAL 
SAÍDA
MANUAL EMERGÊNCIA 
 K 
Símbolos e Identificação 
 17
Tab. 1.2.6. Elementos do Diagrama Funcional 
 
 
 
 
Transmissor de vazão 
 
 
 
 
 
Transmissor de nível 
 
 
 
 
Transmissor de pressão 
 
 
 
 
Transmissor de temperatura 
 
 
 
 
Transmissor de análise 
 
 
 
Lâmpada de painel 
 
 
 
 
Indicador da variável X 
 
 
 
 
Registrador da variável X 
 
 
 
Bobina de relé 
 
 
 
Chave de transferência 
 
 
 
Relé de transferência ou trip 
 
 
 
Seletor de sinal alto 
 
 
 
Seletor de sinal baixo 
 
 
 
 
Conversor analógico/digital 
 
 
 
 
Conversor digital/analógico 
 
 
 
 
Operador motorizado 
 
 
 
 
Operador não especificado 
 
 
 
 
Extrator de raiz quadrada 
 
 
 
 
Multiplicador 
 
 
 
 
Divisor 
 
 
 
Polarização, adição ou subtração 
 
 
 
 
Comparador, diferença 
 
 
 
 
Adicionador, somador 
 
 
 
 
Tirador de média 
 
 
 
 
Integrador 
 
 
 
Contato normalmente aberto 
 
 
 
Contato normalmente fechado 
 
 
 
 
Gerador de sinal analógico 
 
 
 
 
Gerador de sinal manual 
 
 
 
 
Atuador solenoide 
 
 
 
 
Limitador de sinal alto 
 
 
 
 
Limitador de sinal baixo 
 
 
 
Transdutor ar pneumático para corrente 
 
 
 
Válvula com atuador pneumático 
 
 
 
 
Ação de controle proporcional 
 
 
 
 
Ação de controle integral 
 
 
 
Ação de controle derivativa 
5. Malha de controle 
A Fig. 1.2.1 (a). ilustra como os 
símbolos anteriores são combinados para 
descrever uma determinada malha de 
controle. Há vários níveis de 
detalhamento. À esquerda, tem-se a 
malha com todos os detalhes e à direita, 
a malha simplificada. 
FT 
LT 
PT 
AT 
TT 
XI 
XR 
T 
T 
 
 T 
 > 
 
com duas penas, uma 
para a vazão (FR-1) e outra para a 
pressão (PR-2), montado no painel 
de leitura. 
O registro da pressão é obtido de 
1. transmissor de pressão, PT-2, 
montado no campo. A tomada da 
pressão usa a tomada de alta ou de 
baixa da placa de orifício. 
Todos os sinais envolvidos são 
pneumáticos, padrão de 20 a 100 kPa. 
A temperatura da saída do gás é 
medida por um detector de temperatura a 
resistência (RTD), montada em um poço, 
ligado diretamente ao registrador e 
controlador de temperatura (TRC-3). A 
saída elétrica do controlador (4 a 20 mA 
cc) modula a abertura de uma válvula 
esfera (TV-3), com atuador a cilindro. O 
controlador registrador de temperatura 
tem uma chave de temperatura 
(termostato TSL-3), que atua um alarme 
no painel (TAL-3), com a temperatura 
baixa. 
A Fig. 1.2.3 usa uma simbologia 
simplificada para mostrar que um gás é 
aquecido e sua temperatura é controlada 
por um controlador de painel. O fluido de 
aquecimento é modulado por uma válvula 
de controle e registra a vazão do gás, 
pressão e temperatura de saída e há um 
alarme que atua com temperatura baixa. 
 
 
 
 19
 
 
 
 
Fig. 1.2.5. Instrumentação para um sistema de distilação 
 
Alimentação
Símbolos e Identificação 
 20
 
 
 
 
Fig. 1.2.6. Instrumentação para um sistema de reação 
 
 
 
Sistemas de Instrumentação 
 21
A Fig. 1.2.5. mostra a descrição 
simbólica completa de um processo de 
distilação. 
A vazão de alimentação é medida (FE-3, 
FT-3) e registrada (FR-3), mas não 
controlada A taxa de entrada de calor é 
proporcional à taxa de alimentação vezes 
um ganho de relé (FY-3B), que ajusta o 
ponto de ajuste do controlador de vazão do 
óleo quente (FRC-1). 
O produto leve da torre é condensado, 
com a temperatura do condensado 
controlada mantendo-se constante a 
pressão da coluna (PRC-11). A saída do 
produto leve tem vazão controlada (FRC-4). 
O ponto de ajuste do controlador é ajustado 
por um relé divisor (UY-6), cujas entradas 
são a vazão de alimentação, como 
modificada pelo relé função (FY-3A) e a 
saída do controlador de análise dos 
produtos leves (ARC-5). O controlador de 
análise recebe a análise do produto de seu 
transmissor, que também transmite o sinal 
para uma chave de análise dual (alta/baixa), 
que por sua vez, atua em alarmes 
correspondentes. 
O nível do acumulador é mantido 
constante (LIC-7) através da manipulação 
da vazão de refluxo (LV-7), que é uma 
válvula com falha aberta (FO). Uma chave 
de nível separada atua um alarme de nível 
do acumulador em alta e baixa (LSH/L 9). 
Há uma indicação de nível local através de 
visor (LG 10). 
São medidas temperaturas em vários pontos do 
processo e os valores são registrados (6 pontos - TJR 
8-1 a 8-6) e indicados (3 pontos - TJI 9-1 a 9-3). 
Alguns dos pontos de registro possuem chaves de 
acionamento de temperatura baixa e alta (por 
exemplo, TJSH 8-2, TAH 8-2 e TJSL 9-5 e TAL 8-5), 
com respectivos alarmes 
A Fig. 1.2.6. ilustra o sistema de controle 
para um reator químico. O reagente A é 
alimentado com vazão controlada (FC-1). As 
vazões de A e B são controladas com razão 
constante, através do relé de ganho (FY-1), 
ajustando o ponto de ajuste do controlador 
de vazão B (FIC-2). O nível do reator é 
mantido constante (LIC-3) modulando a 
saída dos produtos pesados (LC-3). Se o 
nível é alto, ele automaticamente fecha as 
válvulas de alimentação dos reagentes (FV-
1 e FV-2) através de válvulas solenóides 
(UY-7A e UY-7B) e atua um alarme de nível 
alto (LSH-3 e LAH-3). Um alarme separado 
é atuado por nível baixo do reator (LSL-3 e 
LAL3). A reação é exotérmica e a 
temperatura é controlada (T4) modulando a 
pressão do refrigerante na jaqueta do 
reator. Isto é feito pelo controlador de 
temperatura do reator ajustando o ponto de 
ajuste do controlador de pressão da jaqueta 
(PRC-5), que controla a pressão do vapor 
gerado pela transferência de calor para a 
água de refrigeração. A temperatura do 
reator, se alta, atua um alarme. Se a 
temperatura fica muito alta, ela fecha as 
válvulas de alimentação A (FV-1) e B (FV-2) 
e a de pressão (PV-5), enquanto abre a 
alimentação d'água e as válvulas de retorno 
através de válvulas piloto solenóides de 
intertravamento (UY-7A, B, C, D). Estas 
válvulas de alta temperatura podem também 
ser atuadas por uma chave manual (HS-6). 
Um nível constante do refrigerante é 
mantido na jaqueta modulando a 
alimentação de água e o nível baixo da 
jaqueta atua um alarme (LSL-11 e LAL-11). 
A pressão do reator é controlada modulando 
o venting dos não condensáveis formados 
na reação enquanto um disco de ruptura 
protege o reator contra altas pressões 
perigosas (PSE-10). 
 
 
 Apostilas\Automação SimbologiaISA.DOC 24 NOV 98 (Substitui 01 SET 96) 
 
 22
 
1.3 
Sistemas de Instrumentação 
 
 
 
1. Classes de Instrumentos 
Os instrumentos de medição e controle 
de processo podem ser classificados de 
acordo com a seguinte dialética: 
1. manual ou automático 
2. alimentado ou sem alimentação 
externa 
3. pneumático ou eletrônico 
4. analógico ou digital 
5. burro ou inteligente 
6. montado no campo ou na sala de 
controle 
7. modular ou integral 
8. dedicado ou compartilhado 
9. centralizado ou distribuído 
2. Manual e Automático 
Com relação à intervenção humana, a 
medição instrumento pode ser manual ou 
automática. 
A medição mais simples é feita 
manualmente, com a interferência direta de 
um operador. A medição manual geralmente 
é feita por um instrumento portátil. Exemplos 
de medição manual: medição de um 
comprimento por uma régua, medição de 
uma resistência elétrica através de um 
ohmímetro, medição de uma voltagem com 
um voltímetro. As medições feitas 
manualmente geralmente são anotadas pelo 
operador, para uso posterior. 
A medição pode ser feita de modo automático e 
continuo, sem interferência humana direta. O 
instrumento fica ligado diretamente ao processo, 
sentindo a variável e indicando continuamente o seu 
valor instantâneo. Quando o operador quiser saber o 
valor medido, ele se aproxima adequadamente do 
instrumento e faz a leitura. Também neste caso, ele 
pode anotar a leitura feita para uso posterior. 
Quando se necessita do registro continuo da variável, 
usa-se um registrador, que opera continuamente. 
Atualmente é possível, num sistema de aquisição de 
dados, a medição contínua de muitas variáveis e a 
emissão de relatórios de medição através de 
impressoras de computador. 
 
 
 
Fig. 1.3.1. Instrumentos portáteis (HP) 
 
 
3. Alimentação dos 
Instrumentos 
A energia está associada aos 
instrumentos de dois modos: através da 
alimentação e do método de transdução. 
Qualquer instrumento para funcionar 
necessita de uma fonte de energia. Esta 
fonte de energia pode ser externa e 
explícita, quando o instrumento é 
alimentado. As duas fontes clássicas de 
alimentação de instrumentos são a 
eletrônica e a pneumática. 
Instrumentos eletrônicos são 
alimentados por uma fonte externa de 
voltagem, típica de 24 V cc. Esta 
alimentação geralmente é feita por um único 
Sistemas de Instrumentação 
 23
par de fios que simultaneamente conduz a 
informação e a alimentação. Por questão 
econômica e de segurança, raramente se 
usa um instrumento de medição no campo 
alimentado com uma bateria integral 
(colocado no seu interior). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 1.3.2. Alimentação do transmissor eletrônico 
 
 
Instrumentos pneumáticos são 
alimentados por uma fonte externa de ar 
comprimido, típica de 140 kPa (20 psi). 
Cada instrumento pneumático montado no 
campo é alimentado individualmente através 
de um conjunto filtro-regulador ajustável ou 
fixo. O filtro elimina, num estágio final, as 
impurezas, umidade e óleo contaminantes 
do ar comprimido. O regulador, ajustável ou 
fixo, geralmente abaixa a pressão mais 
elevada de distribuição para o valor típico 
de 140 kPa. O sinal padrão de transmissão 
pneumática é de 20 a 100 kPa. 
Existem aindainstrumentos de 
montagem local que não necessitam de 
nenhuma alimentação externa para seu 
funcionamento. Eles são chamados de auto-
alimentados. Eles utilizam a própria energia 
do processo para seu funcionamento. 
Exemplos de indicadores e registradores 
que não necessitam de alimentação externa 
são: 
1. indicador local de pressão, com 
elemento sensor tipo bourdon C, 
helicoidal, espiral, helicoidal ou fole. 
2. indicador local de temperatura com 
elemento sensor tipo bimetal. 
3. indicador ou registrador local de vazão 
com elemento sensor de pressão 
diferencial (diafragma). 
 
 
 
Fig. 1.3.3. Manômetro, sem alimentação externa 
 
4. Pneumático ou Eletrônico 
Os instrumentos de medição e controle 
necessitam de uma fonte de energia externa 
para o seu funcionamento adequado. 
Dependendo da natureza desta fonte de 
energia, os instrumentos podem ser 
classificados em: 
1. pneumáticos, onde estão incluídos os 
puramente mecânicos. 
2. eletrônicos, ou também chamados de 
elétricos. 
Ambos os tipos de instrumentos podem 
executar as mesmas funções, apresentando 
vantagens e desvantagens, quando 
comparados. Esta comparação já foi 
clássica, na década de 1970, mas hoje há 
uma predominância da instrumentação 
eletrônica sobre a analógica. 
A escolha entre pneumático ou 
eletrônico não é apenas a escolha de um 
instrumento isolado, mas de todo um 
sistema de instrumentação de controle do 
processo. A escolha pode depender do tipo 
de processo e das variáveis envolvidas. 
A escolha do sistema de instrumentação 
influi e implica na definição de outros 
equipamentos e sistemas. Ou seja, quando 
se escolhe uma instrumentação pneumática, 
há a necessidade de se ter um compressor 
de ar de instrumento, de capacidade 
adequada à quantidade de instrumentos, 
com filtros, secadores, estágios de redução 
e todo um sistema de interligações e 
distribuição através de tubos plásticos ou de 
cobre. Quando se escolhe uma 
instrumentação eletrônica, deve-se 
considerar o sistema de alimentação 
elétrica, com eventual opção de reserva de 
bateria para suprir a energia na falta da 
alimentação alternada principal. Mesmo com 
toda a instrumentação eletrônica, deve ser 
considerado o uso do compressor de ar de 
instrumento, para alimentar, no mínimo, os 
transdutores I/P, pois as válvulas de 
controle são atuadas pneumaticamente. 
Sistemas de Instrumentação 
 24
4.1. Instrumento pneumático 
O instrumento pneumático é aquele que 
necessita, para seu funcionamento, da 
alimentação de ar comprimido, pressão 
típica de 120 kPa (20 psig). O sinal padrão 
de informação pneumática é o de 20 a 100 
kPa (0,2 a 1,0 kgf/cm2 ou 3 a 15 psi). 
O dispositivo para gerar o sinal padrão é 
o conjunto bico palheta. A distância entre o 
bico que sopra e a palheta que se move em 
função da variável medida modula o sinal de 
saída entre 20 e 100 kPa. O dispositivo para 
detectar o sinal padrão é o fole receptor. 
 
 
 
Fig. 1.3.4. Transmissor pneumático (Foxboro) 
 
 
Mesmo com o uso intensivo e extensivo 
de instrumentos eletrônicos, ainda hoje se 
usa muito a válvula de controle com atuador 
pneumático. Por sua simplicidade, 
confiabilidade e economia, a válvula de 
controle com atuador pneumático ainda será 
usada como elemento final de controle 
padrão por muitos anos. 
4.2. Instrumento eletrônico 
O instrumento eletrônico é alimentado 
por energia elétrica, geralmente de 24 V cc. 
Mesmo quando ele é alimentado pela linha 
alternada de 120 V ca, seus circuitos 
internos a semicondutores necessitam de 
corrente contínua para sua polarização e 
portanto todos os instrumentos possuem 
uma fonte de alimentação integralizada. 
O sinal padrão para a transmissão de 
corrente eletrônica é 4 a 20 mA cc. Já foi 
usado o sinal de 10-50 mA cc, porém, por 
causa da segurança e compatibilidade com 
computadores digitais, ele desapareceu. 
Existe também o sinal padrão de 
transmissão de 1 a 5 V cc, porém ele não é 
adequado para grandes distancias, pois a 
resistência parasita da fiação atenua o sinal 
transmitido. 
A alimentação dos instrumentos 
eletrônicos de campo é feita através do 
mesmo par de fios que conduz o sinal 
padrão de informação. Tais transmissores 
são chamados de 2-fios. Pretendeu-se 
diminuir o sinal padrão para faixa menor que 
4 a 20 mA, para que a alimentação fosse de 
5 V cc, porém, isso não se realizou. 
 
 
 
Fig. 1.3.5. Medidor vortex, eletrônico (Foxboro) 
 
 
Atualmente, quando se tem todo o 
sistema digital, a transmissão é feita 
digitalmente. Ainda não há um protocolo 
padrão de transmissão digital e os 
fabricantes usam os seus protocolos 
proprietários, como HART, da Fisher-
Rosemount, FOXCOM, da Foxboro. Em 
outubro de 1996 deverá ser assinado uma 
tentativa de padronização do Fieldbus. 
O instrumento eletrônico pode ser uma 
fonte de energia e por isso ele não é 
seguro, a não ser que sejam tomados 
cuidados especiais de fabricação e 
instalação. Ele deve possuir uma 
classificação elétrica especial, compatível 
com a classificação de área do local onde 
ele vai operar. 
Há basicamente dois tipos de 
instrumentos eletrônicos: à base de corrente 
e à base de tensão. 
 
 
Sistemas de Instrumentação 
 25
 
Fig. 1.3.6. Instrumentos eletrônicos 
 
 
As características dos instrumentos à 
base de corrente são: 
1. todos os instrumentos devem ser ligados 
em serie. Para garantir a integridade do 
sistema, devem existir dispositivos de 
proteção que possibilitem a retirada ou 
colocação de componentes da malha, 
sem interrupção ou interferência de 
funcionamento. Caso não haja essa 
proteção, quando um instrumento da 
malha é retirado, ou mesmo se estraga, 
toda a malha fica desligada. 
2. a ligação em serie também influi no valor 
máximo da impedância da malha. A 
malha de instrumentos à base de 
corrente, onde todos são ligados em 
serie, a soma das impedâncias de 
entrada de todos os instrumentos é 
limitada por um valor máximo, que é 
função geralmente do nível de 
alimentação da malha. Desse modo, é 
limitado o número de instrumentos 
ligados em serie numa malha. Quando 
esse limite é ultrapassado, a solução é 
usar o instrumento repetidor de corrente, 
também chamados, casadores de 
impedância. 
3. as impedâncias de entrada dos 
instrumentos são baixas (dezenas a 
centenas de ohms) e portanto as 
correntes circulares são relativamente 
elevadas (mA). Isso eqüivale a dizer que 
o consumo de energia é elevado e há 
grande dissipação de calor. 
As características dos instrumentos à base 
de tensão são: 
1. todos os instrumentos são ligados em 
paralelo. Os diagramas de ligação, como 
conseqüência, são mais simples, pois 
podem ser unifilares. 
2. os componentes apresentam alta 
impedância de entrada, de modo que a 
retirada, colocação ou defeito dos 
instrumentos do sistema não interferem 
no seu funcionamento normal. 
3. como os instrumentos possuem 
altíssimas impedâncias de entrada (MΩ) 
as correntes circulantes são baixíssimas 
(µA ou pA). O nível de energia dissipada 
é baixo e o calor dissipado é desprezível. 
Como recomendação: utiliza-se instrumento 
à base de corrente para a transmissão de 
sinais, pois não há problemas de atenuação 
com as distancias envolvidas e utiliza-se o 
sistema com instrumentos à base de tensão 
para a manipulação local dos sinais, dentro 
do painel, para usufruir das vantagens de 
baixo consumo, baixa dissipação de calor, 
facilidade de ligações, flexibilidade de 
conexões. 
5. Analógico ou Digital 
O conceito de analógico e digital se 
refere a 
1. sinal 
2. tecnologia 
3. display 
4. função matemática. 
5.1. Sinal 
Sinal é uma indicação visual, audível ou 
de outra forma que contem informação. 
Sinal analógico é aquele que vária de 
modo continuo, suave, sem saltos em 
degrau. O parâmetro fundamental do sinal 
analógico é sua amplitude. Medir um sinal 
analógico é determinar o valor de sua 
amplitude. São exemplos de sinal analógico: 
1. Sinal padrão pneumático de 20-100 
kPa, onde o 20 kPa corresponde a