Instrumentação Industrial

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INSTRUMENTAÇÃO
2
Robson de Almeida Vilela
Londrina
Editora e Distribuidora Educacional S.A. 
2024
INSTRUMENTAÇÃO
1ª edição
3
2024
Editora e Distribuidora Educacional S.A.
Avenida Paris, 675 – Parque Residencial João Piza
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Revisor
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Editorial
Beatriz Meloni Montefusco
Carolina Yaly
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Paola Andressa Machado Leal
Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP)_____________________________________________________________________________ 
Vilela, Robson de Almeida
Instrumentação/ Robson de Almeida Vilela, – Londrina: 
Editora e Distribuidora Educacional S.A., 2024.
32 p.
ISBN 978-65-5903-563-2
 1. Instrumentação industrial. 2. Sistemas de controle. 3. 
Indústria 4.0. I. Título. 
CDD 530.7
______________________________________________________________________________________________ 
 Raquel Torres – CRB 8/10534
V699i 
© 2024 por Editora e Distribuidora Educacional S.A.
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Distribuidora Educacional S.A.
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SUMÁRIO
Apresentação da disciplina __________________________________ 05
Introdução à instrumentação e seus princípios básicos ______ 07
Sistemas de controle e classe de instrumentos ______________ 21
Instrumentos industriais: tipos, usos, categorias e aplicações 
convencionais e modernas ___________________________________ 50
Novas tecnologias e ferramentas aplicadas à instrumentação 
industrial ____________________________________________________ 65
INSTRUMENTAÇÃO
5
Apresentação da disciplina
Seja bem-vindo(a) à disciplina Instrumentação! 
Estamos prestes a explorar um grande universo de possibilidades e 
descobertas por meio dessa importante área do conhecimento. Para 
isso, estudaremos diversos conceitos, definições, relações com outras 
vertentes do saber, e o mais importante: inúmeras aplicações práticas 
e como elas estão presentes no cotidiano de determinadas indústrias, 
comércios e instituições em geral. Além disso, também estudaremos 
as novas tendências de tecnologias aplicadas à área, e faremos uma 
projeção de futuro para os sistemas modernos de controle e medição. 
Nosso passo inicial será focado na definição usual de instrumentação 
industrial e seus princípios elementares: físicos, operacionais, 
metrológicos e dos processos de medição, com uma atenção especial 
aos processos de medição e sua relação direta com os sistemas de 
controle. Em seguida, entraremos no estudo mais detalhado dos 
instrumentos de medição, de acordo com suas classificações, finalidades 
e grandezas de influência. 
A nossa caminhada vai seguir com o estudo dos sensores, atuadores 
e válvulas de controle, conhecendo seus tipos principais, aplicações, 
características e recomendações de trabalho. Por fim, entraremos na 
nova era da instrumentação, ou seja, vamos falar de conectividade, 
inteligência artificial, Big Data, Internet das Coisas e muitas outras 
ferramentas e tecnologias que estão sendo aplicadas na prática da 
instrumentação.
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Neste espaço de aprendizagem, você terá a oportunidade de ter contato 
com os recursos e saberes mais avançados para desenvolver sua futura 
carreira. Aproveite este momento e viva ao máximo essa experiência, e 
não se esqueça de que em pouco tempo você será o profissional diante 
dessas atividades e terá a chance de fazer cada vez melhor, lembrando 
do nosso tripé fundamental: qualidade, segurança e sustentabilidade. 
Um forte abraço e conte conosco em sua jornada de aprendizado.
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Introdução à instrumentação e 
seus princípios básicos 
Autoria: Robson de Almeida Vilela
Leitura crítica: Wolmar Araujo Neto
Objetivos
• Apresentar a instrumentação como ciência e sua 
participação no processo de evolução tecnológica da 
humanidade.
• Introduzir o conceito e a aplicação da 
instrumentação no âmbito industrial.
• Diferenciar a instrumentação industrial da 
automação, tanto em suas respectivas definições 
quanto nos objetos de estudo e aplicações.
• Apresentar os preceitos básicos de metrologia e 
unidades legais de medida.
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1. A instrumentação em nossa vida
1.1 Histórico e desenvolvimento
O ponto de partida da instrumentação industrial remonta à nossa 
trajetória humana, pois estamos passando por constantes evoluções 
e incorporando novas tecnologias e processos. Dessa forma, desde 
o momento em que a espécie humana começou a se organizar em 
sociedades mais fixas, ou seja, quando passamos de nômades para 
civilizações que fincaram raízes em um determinado lugar, percebemos 
a necessidade de desenvolver métodos e ferramentas voltadas para 
a medição e o controle, ainda que de forma bem rudimentar, dos 
primeiros processos básicos para nossa sobrevivência, como as 
atividades de caça, pesca e agricultura. 
Conforme o andamento do progresso tecnológico da humanidade, 
chegamos a um evento que pode ser considerado um dos marcos 
fundamentais na história da instrumentação industrial: a Revolução 
Industrial, no final do século XVIII e início do século XIX. O advento das 
modernas linhas de produção organizadas e das primeiras máquinas 
a vapor fez com que houvesse a necessidade de um monitoramento 
e controle dos processos do modo mais preciso possível. Portanto, foi 
por intermédio da Revolução Industrial que a instrumentação avançou 
significativamente e ganhou ares de uma ciência organizada e com 
inúmeros benefícios efetivos para a sociedade.
Posteriormente, no decorrer do final do século XIX e começo do 
século XX, como o surgimento da eletrônica avançada e o emprego 
da eletricidade para fins diversos, a instrumentação industrial ganhou 
ainda mais notoriedade e aplicação no contexto produtivo das 
indústrias, pois dispositivos de operação e controle passaram a ser 
cada vez mais implementados nos processos industriais, devido à 
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exigência de automatização e controle pontual. Já no meio do século 
XX, principalmente a partir da década de 1940, a instrumentação passa 
a assumir um papel fundamental nas empresas ao proporcionar a 
otimização do uso de instrumentos pneumáticos (aqueles que utilizam 
ar comprimido como fluido de operação) de controle e transmissão. 
Inicialmente, neste período, o objetivo principal era garantir uma 
operação totalmente automática, de modo que o operador da máquina 
ou equipamento não precisasse realizar a abertura e o fechamento 
de algumas válvulas de controle de forma manual. Desde então, 
novas tecnologias surgiram e têm surgido para que os processos 
industriais possam garantir segurança, qualidade, eficiência energética e 
maximização da produtividade nas plantas industriais do mundo inteiro, 
por meio do monitoramento periódico das condições de operação e 
estabelecimento de parâmetros quantitativos e qualitativos.
1.2 Definição e aplicações
Neste momento, você pode estar pensando: “Compreendi o breve 
relato da história e desenvolvimento da Instrumentação. Entretanto, 
qual é a definição de instrumentação industrial na prática?” Para 
responder, precisaremos recorrer primeiramente à definição de 
instrumento industrial fornecida pela Organização Norte-Americana 
de Instrumentação (Instrument Society Of Automation – ISA), que nos diz 
que o instrumento industrial é todo dispositivo usadoum dos sustentáculos da indústria 4.0, na prática, é obter um 
nível correto de aplicação dos preceitos da instrumentação.
Imaginemos a seguinte situação prática: pense em uma grande indústria 
automotiva que conta com uma linha de montagem totalmente 
automatizada por robôs. Esse alto investimento inicial na aquisição dos 
robôs não foi acompanhado de um projeto geral minimamente aceitável 
de instrumentação industrial. Dessa forma, nos primeiros dias de 
operação, tudo se tornou bastante confuso e desconexo, pois o trabalho 
de transporte, posicionamento e soldagem dos componentes mecânicos 
dos veículos era feito de modo aleatório e sem controle das variáveis 
básicas. Não se tinha qualquer informação a respeito dos parâmetros 
básicos, e o controle de eventuais avarias e inconformidades estava 
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sendo feito de modo visual por um inspetor humano, pois os robôs não 
haviam sido programados para tal detecção de falhas.
Essa situação citada, ainda que hipotética, deixa em evidência o fato de 
que não basta apenas adquirir máquinas e equipamentos eficientes e 
de última geração; necessário pensar em uma integração total com o 
processo produtivo como um todo. E para que isso aconteça, um sistema 
de controle e medição é condição básica que não deve ser negligenciada 
por gestores e profissionais envolvidos nos dimensionamentos e 
especificações de processos. Automação avançada e instrumentação 
aplicada se complementam e devem atuar conjuntamente para que não 
haja surpresas desagradáveis no andamento dos processos, além de 
garantir os requisitos mínimos de operação. Sem um sistema robusto de 
controle e medição, tudo se baseará em achismos e em arbitrariedades 
ocasionais, o que é totalmente incondizente com as boas práticas e 
fundamentos da indústria moderna originária da Quarta Revolução 
Industrial. E por falar em atuação conjunta e sistemas robustos, 
precisamos abordar um assunto que está cada dia mais presente na 
indústria 4.0: a conectividade.
2. Conectividade
Existe um elemento fundamental para que a indústria 4.0 possa ser 
bem-sucedida em termos de integração e trocas permanentes de 
informações. Trata-se de um termo bastante simples, porém de extrema 
funcionalidade: a conectividade. O termo conectividade diz respeito à 
capacidade de se conectar dispositivos, dados e sistemas e os dados de 
um determinado ambiente ou local, como uma indústria, por exemplo. 
Ao introduzirmos a ideia geral de conectividade, fica explícita a sua 
ligação com a prática diligente de integração, pois não somente o 
acesso aos dados é importante, mas também seu compartilhamento, de 
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forma prudente e acessível em diversos locais e a diferentes usuários 
previamente autorizados.
No contexto industrial – e por conseguinte da instrumentação –, o 
papel da conectividade é um dos grandes diferenciais para uma boa 
performance dos processos. Observe com atenção a Figura 1.
Figura 1 – Conectividade industrial
Fonte: Shutterstock.com.
 A era digital alcançou os ambientes industriais e fez com que a 
integração dos processos se tornasse necessária. Seguindo essa lógica, 
a indústria 4.0 trouxe dois importantes conceitos quanto à integração: a 
integração vertical e a horizontal. A integração vertical está vinculada ao 
movimento e compartilhamento de dados em todos os níveis funcionais 
da empresa (operacional, tático e estratégico), e a integração horizontal 
é aquela em que a conectividade está presente em todos os sistemas 
internos, desde a automação dos processos no chão de fábrica até 
os softwares de gerenciamento de informações que auxiliarão nos 
processos de tomadas de decisão diárias que envolve toda a cadeia 
produtiva.
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No âmbito da instrumentação industrial, a conectividade, além de ser 
essencial para a operação eficiente e integração dos instrumentos, 
tem sido precursora de uma série de mudanças e benefícios de curto e 
médio prazo, entre os quais podemos destacar os seguintes:
Monitoramento remoto eficiente: acesso aos instrumentos de 
qualquer lugar e a qualquer momento, por meio da disponibilidade 
de dispositivos que estão conectados à internet, como notebooks e 
smartphones.
Diagnóstico de falhas: possibilidade do envio de alertas automatizados 
e em tempo real acerca de eventuais falhas e anomalias no andamento 
dos processos.
Trocas de dados e informações: informações e dados são processados 
e compartilhados a todo o momento pelos instrumentos, de modo 
a auxiliar melhor nas possíveis intervenções a serem feitas nos 
equipamentos e processos.
Integração de dispositivos e sistemas: além das trocas de dados e 
informações, os instrumentos e dispositivos estarão integrados, ou 
seja, haverá um fluxo ordenado e estruturado de informações, além 
de uma sincronia, pois tudo deverá obedecer a um projeto amplo e 
planejamento.
Apoio fundamental nas manutenções preditivas: uma vez que 
houver dados e informações disponíveis em tempo real, será possível 
efetuar um monitoramento pontual das condições de operação 
dos equipamentos, facilitando o momento correto de intervenções 
preventivas.
Atualizações de sistemas operacionais e softwares: na malha 
digital de instrumentação, os componentes serão atualizados 
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automaticamente, conforme programação e monitoramento do setor 
responsável, garantindo assim que a última e mais atualizada versão dos 
programas esteja rodando nos instrumentos. 
Manutenção da segurança cibernética: ainda no sentido de atuação 
dos componentes digitais, uma boa conectividade também será 
capaz de prover um adequado nível de segurança cibernética, por 
meio de atualização de antivírus, processamento legal e correto de 
dados, iniciativas para evitar ataques cibernéticos nos instrumentos e 
dispositivos operantes.
Os dados e informações que são disponibilizados e compartilhados 
por qualquer sistema de gerenciamento de informações pessoais 
devem observar atentamente os requisitos da Lei Geral de Proteção 
de Dados Pessoais (LGPD) de 2019, garantindo os cinco princípios 
básicos dispostos no texto original da lei: respeito à privacidade; 
autodeterminação informativa; liberdade de expressão, de informação, 
de comunicação e opinião; inviolabilidade da intimidade, da honra e da 
imagem; e desenvolvimento econômico e tecnológico, a livre iniciativa e 
o respeito aos direitos humanos.
3. Inteligência Artificial
Nos últimos tempos, o termo inteligência artificial vem ganhando ampla 
notoriedade e atenção por parte das pessoas, sobretudo em relação às 
ferramentas on-line disponíveis para auxílio em tarefas diversas, como 
o Chat GPT. De modo bem resumido e objetivo, podemos afirmar que 
a inteligência artificial é um ramo da ciência da computação que se 
ocupa do estudo e do desenvolvimento de mecanismos, ferramentas 
e programas computacionais voltados para a emulação (imitação) 
de alguns comportamentos tipicamente humanos nos processos de 
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tomadas de decisão diárias e execução de tarefas diversas, variando o 
grau de complexidade dessas tarefas. Assim, quando nos referimos às 
novas aplicações de IA no cotidiano, estamos contemplando sistemas 
capazes de realizar tarefas complexas que tomariam muito tempo das 
pessoas caso fossem realizadas de um outro modo.
Do ponto de vista da instrumentação industrial, a introdução da IA 
nas práticas diárias tem representado um marco na forma como se 
trabalha com ferramentas de alto valor agregado. Uma das aplicações 
mais beneficiadas pela IA são os sistemas de monitoramento, controle 
e ajuste automático. À medida em que uma ferramenta de IA é 
aplicada a um determinado sistema de monitoramento e controle, 
temos uma análise precisa e rápida de grandes volumes de dados no 
histórico dos instrumentos em operação. Essa iniciativa possibilita a 
correção e ajuste de alguns parâmetros e variáveis de processo, com 
base no comportamento de momento e, dependendo do grau de 
desenvolvimento da ferramenta, uma análise preditiva de tendências 
futuras do processo industrial como um todo. Além disso,os algoritmos 
de uma IA podem se tornar excelentes aliados na otimização dos 
processos de calibração e medição dos instrumentos ao realizarem 
cálculos complexos de aferição e diagnóstico de erros, contribuindo, 
dessa forma, para que o processo de medição e controle seja o mais 
confiável possível.
Outros benefícios gerais que podemos citar na aplicação da IA 
na instrumentação industrial são: controle preditivo de falhas e 
comportamentos incomuns, intervenções fundamentadas em análises 
prévias, análises e diagnósticos remotos, auxílio na obtenção de máxima 
performance dos instrumentos, informação quanto aos momentos de 
troca e/ou retirada de um determinado instrumento no processo, e 
integração com outros meios de conectividade (supervisórios, alarmes, 
plataformas). Essas são apenas algumas das possíveis aplicações neste 
momento. É bastante provável que com a evolução tecnológica em 
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curso, ainda presenciemos muitas outras novidades e aplicações para 
maximização da eficiência dos processos industriais – sem esquecer da 
atenção à segurança e bem-estar de todos os envolvidos nos processos 
e uma observação atenta às atuais discussões por parte das autoridades 
políticas, acadêmicas e jurídicas quanto às regulamentações básicas no 
trabalho com IA. 
4. Internet das Coisas
A revolução tecnológica que estamos vivendo nos últimos tempos 
tem mudado a forma como percebemos e interagimos atualmente. 
Uma das tecnologias centrais desse novo período é a internet das 
coisas (do inglês, Internet of things, IoT). Trata-se da possibilidade 
de conectar dispositivos e itens utilizados diariamente (aparelhos 
eletrônicos, eletrodomésticos, portas, máquinas) à rede mundial de 
computadores (internet). Essa conexão cria uma rede de objetos 
ligados a sensores, softwares, dispositivos e plataformas capazes 
de trocar dados com outros sistemas e dispositivos que também 
estejam conectados à internet. Essa tecnologia tem importância ímpar 
atualmente, pois ao possibilitar a hiperconexão de uma série de itens 
variados, a comunicação se torna mais eficaz entre as pessoas e 
processos envolvidos. O esquema a seguir ilustra um fluxo básico de 
funcionamento da IoT.
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Figura 2 – Esquema representativo de IoT
Fonte: elaborada pelo autor.
No âmbito industrial, a IoT tem larga aplicação na instrumentação e 
controle de processos na era da indústria 4.0. Na lógica tradicional de 
aplicação da instrumentação industrial, todos os dispositivos (sensores, 
atuadores, transdutores) trabalham de uma forma mais isolada, com 
baixa autonomia e consequentemente baixa comunicação entre os 
sistemas existentes. Ao aplicar a IoT, os instrumentos passam a atuar 
dentro de um sistema de controle e medição como um ponto de 
comunicação ativa – ou seja, por meio de sensores conectados, cada 
instrumento enviará dados e informações de momento, além de seu 
histórico para que esses dados sejam processados e devolvidos na 
forma de ações nos pontos críticos ou implementação de estratégias 
voltados para o monitoramento preditivo geral. Nesse novo formato, o 
trabalho dos setores de automação e instrumentação será redirecionado 
para o gerenciamento dos dados advindos dos instrumentos e atenção 
especial para garantir que a conexão à internet esteja plenamente 
disponível e não sofra oscilações indesejadas – uma atuação no sentido 
estratégico, mas sem menosprezar os aspectos operacionais dos 
processos, como eventuais necessidades de ajustes dos instrumentos 
em campo.
5. Big Data
Até então, temos falado bastante da importância dos dados e 
informações obtidas dos instrumentos e sistemas instalados, mas 
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pouco ainda foi comentado a respeito do processo de obtenção e 
processamento de grandes volumes de dados, que é o que ocorre 
atualmente em grande parte dos processos industriais. Para 
entendermos melhor o processamento desses grandes e variados 
volumes é necessário conhecer uma tecnologia substancial para a 
realização deste trabalho: Big data. 
O temo Big data denota um conjunto maior de dados e de maior 
complexidade, sobretudo aqueles oriundos de novas fontes de dados, 
alicerçado no chamado “3 V” dos dados, ou seja, volume (quantidade 
de dados disponíveis), velocidade (a rapidez com que cada dado ou 
conjunto de dados é processado), e variedade (diferentes fontes e 
conteúdo de dados, desde dados numéricos a textuais, qualitativos). No 
cenário industrial, esse conjunto de dados pode ser explorado de forma 
a otimizar a integração de processos e possibilitar que esses mesmos 
dados sejam tratados de modo mais rápido, gerando decisões cada vez 
mais assertivas e em tempo real. Além disso, com a evolução cada vez 
mais acelerada das redes de processamento interno das indústrias, esse 
fluxo de dados tende a ganhar mais eficiência e confiabilidade.
Conectando à realidade
O intenso fluxo de dados trocados diariamente em uma indústria é uma 
realidade inquestionável e que tende a avançar ao longo do tempo. 
Muitos desafios e oportunidade se colocam nessa nova configuração 
de recursos e tecnologias disponíveis para a indústria. Imagine que 
você acaba de ingressar em uma indústria de fabricação de lâmpadas 
fluorescentes. Foi solicitado a você um projeto de modernização dos 
processos industriais que contempla a introdução das novas tecnologias 
estudadas (internet das coisas, inteligência artificial, aprendizado de 
máquina) e outras que se fizerem necessárias. Então, o que fazer? Como 
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proceder com o projeto? Quais tecnologias são prioritárias e quais não 
são aplicáveis? Faça um passo a passo de suas ações.
Passo a passo sugestivo:
1 – Levantamento minucioso das variáveis dos processos e as tecnologias 
utilizadas atualmente.
2 – Definição da eficiência atual desses processos.
3 – Definição de orçamento, recursos e prazos disponíveis.
4 – Simulação prévia de benefícios e possíveis problemas.
5 – Esboço de novos fluxogramas, desenhos e memoriais instrutivos de 
processos.
6 – Elaboração de um estudo evidenciando ganhos e benefícios.
7 – Apresentação do projeto e obtenção de aprovação do projeto.
Referências 
A VOZ DA INDÚSTRIA. Porque a indústria 4.0 depende da instrumentação 
industrial. A Voz da Indústria, 14 jun. 2021. Disponível em: https://avozdaindustria.
com.br/oportunidades/porque-industria-40-depende-da-instrumentacao-industrial. 
Acesso em: 10 mar. 2024.
FERNÁNDEZ, Mario Fernández. Indústria 4.0: Tecnologias e gestão na 
transformação digital da indústria. [S. l.]: [s. n.], 2020.
LINS, Marco Aurelio de Barros. Indústria 4.0: Como a indústria 4.0 vai mudar o 
mundo. Engefluss Engenharia, Recife, 2023.
MACHADO, Felipe Neri Rodrigues. Big Data: o futuro dos dados e aplicações. São 
Paulo: Érica, 2018.
SILVA, Cesar Eduardo. Cientista Industrial. Joinville, SC: Learn, 2023.
https://avozdaindustria.com.br/oportunidades/porque-industria-40-depende-da-instrumentacao-industria
https://avozdaindustria.com.br/oportunidades/porque-industria-40-depende-da-instrumentacao-industria
64
WORLD ECONOMIC FORUM. Relatório sobre o Futuro dos Empregos 2023. WEF, 
[s. d.]. Disponível em: ttps://www3.weforum.org/docs/WEF_Future_of_Jobs_2023_
News_Release_Pt_BR.pdf. Acesso em: 10 mar. 2024. 
65
	Sumário
	Apresentação da disciplina 
	Introdução à instrumentação e seus princípios básicos
	Objetivos 
	1. A instrumentação em nossa vida 
	2. Instrumentação versus automação 
	3. Metrologia 
	Referências
	Sistemas de controle e classe de instrumentos 
	Objetivos 
	1. Processos industriais 
	2. Sistemas de controle 
	3. Instrumentos de medição 
	Referências 
	Instrumentos industriais: tipos, usos, categorias e aplicações convencionais e modernas. 
	Objetivos 
	1. História 
	2. Tipos de instrumentos 
	3. Seleção de instrumentos 
	4. Instrumentos industriais na prática 
	5. Controladores 
	Referências 
	Novas tecnologias e ferramentas aplicadas à instrumentação industrial
	Objetivos 
	1. Um mundo em transformação 
	2. Conectividade 
	3. Inteligência Artificial 
	5. Big Data 
	Referênciaspara, de uma 
forma direta ou indireta, realizar a medição e/ou controle das chamadas 
variáveis de processo (pressão, temperatura, corrente elétrica etc.). 
Como exemplos básicos desses dispositivos, podemos citar sensores, 
posicionadores e transmissores, além de dispositivos elétricos como 
chaves e botoeiras. Estudaremos estes dispositivos de forma detalhada 
no decorrer desta disciplina
10
Como já temos uma noção do que é um instrumento industrial, fica mais 
fácil entendermos o que é a instrumentação industrial na prática. Assim, 
de forma resumida e em conformidade com a ISA, podemos afirmar que 
a instrumentação industrial é o ramo da ciência que estuda, desenvolve 
e aplica instrumentos de transmissão, registro e controle, com a 
finalidade de aperfeiçoar o desempenho e a eficiência de uma variedade 
de processos industriais. A instrumentação é uma ciência ampla que 
engloba conhecimentos de várias outras áreas, como metrologia, 
estatística, processos produtivos, variáveis de processos, e atualmente, 
processamento de grandes volumes de dados, inteligência artificial e 
internet das coisas.
Para sintetizarmos de forma prática a definição de instrumentação 
industrial, vamos a uma analogia com o corpo humano.
Nosso corpo é constituído por vários componentes e sistemas internos, 
como digestivo, respiratório e nervoso. Para garantir o funcionamento 
síncrono desses sistemas, necessitamos de elementos que possam 
monitorar e avaliar as múltiplas grandezas e os processos que fazem 
parte do nosso corpo. Podemos chamar esses elementos de sensores 
biológicos e/ou instrumentos de medição. Dessa forma, teríamos a 
seguinte configuração:
Elementos sensores: os operadores diretos dos nossos sentidos, ou 
seja, olhos, nariz, boca, ouvidos e a pele.
Variáveis dos processos: por exemplo, podemos avaliar os odores e 
cheiros de um determinado ambiente utilizando o nariz como sensor, 
com base nas informações processadas pelo nosso cérebro e nas 
experiências acumuladas.
Processos envolvidos: aqueles vitais para a vida – respirar, falar, andar, 
conversar e tantos outros.
11
Controlador geral: todos esses processos passam pelo cérebro, ao qual 
podemos nos referir como uma espécie de controle central de nossas 
ações.
Por meio desse exemplo, mesmo que de forma mais simplificada, 
percebemos que a instrumentação está presente em nosso cotidiano 
muito mais do que imaginamos. Desde simples processos vitais 
até os mais complexos que envolvem inúmeras variáveis passam 
pelos princípios elementares de detecção, operação e controle dos 
instrumentos. Então, a partir de agora, fique muito atento ao seu redor, 
pois certamente há muitos exemplos de aplicações da instrumentação 
industrial. Observe a esquema a seguir para fixarmos de vez toda a 
dinâmica que envolve a instrumentação na prática:
Figura 1 – Esquema de representação de instrumentos e seus 
exemplos
Fonte: elaborada pelo autor.
Pelo esquema, podemos notar que os instrumentos podem executar 
múltiplas funções individuais e/ou conjuntas; ou seja, podemos ter 
instrumentos que realizam unicamente a medição de uma determinada 
variável, como a pressão. Porém, podemos ter instrumentos que têm 
dupla função – medição e atuação –, nas variáveis de processo. Isso é de 
12
grande valia nos processos industriais, pois a robustez e a precisão dos 
instrumentos muitas vezes determinarão a eficiência operacional.
Como já temos uma noção da instrumentação industrial e do seu objeto 
de estudo, é importante que sigamos juntos em nosso aprendizado, 
procurando ampliar os conhecimentos por meio do estudo prático e 
detalhado dos fundamentos dessa área do saber e as suas inúmeras 
possibilidades. Um primeiro ponto essencial para o nosso estudo é 
entender a diferença entre automação e instrumentação industrial. 
2. Instrumentação versus automação
2.1 Automação industrial
Para darmos seguimento aos nossos estudos, é fundamental 
recordarmos que a instrumentação industrial é uma ciência complexa 
e que se relaciona diretamente com outras áreas do saber, sendo 
uma dessas áreas a chamada automação industrial. A relação é tão 
intensa que, mesmo na prática, alguns profissionais têm dificuldades 
em diferenciá-las. Neste momento, conheceremos um pouco mais da 
automação e suas principais diferenças em relação à instrumentação, e 
como ambas se complementam nos processos industriais.
Primeiramente, para começarmos a nossa compreensão do conceito de 
automação industrial, observe atentamente a imagem a seguir:
13
Figura 2 – Linha de montagem
Fonte: Shutterstock.com.
Note que, no processo industrial ilustrado, conseguimos visualizar 
claramente um processo automático de soldagem de veículos em uma 
linha de montagem, realizado por robôs. Essa noção introdutória nos 
permite absorver um importante aprendizado inicial da automação 
industrial, que vai ao encontro com a definição de Roggia e Fuentes 
(2016): 
Assim, uma definição simples para a automação é a de um sistema de 
controle pelo qual os mecanismos verificam a sua própria operação, 
efetuando medições e introduzindo correções, sem a necessidade da 
intervenção do homem.
Nesta definição, e correlacionando com a imagem apresentada, estão 
implícitas três características necessárias para a compreensão de um 
processo de automação: a não necessidade de intervenção humana 
ou pouca intervenção; a autonomia do sistema ao realizar medições e 
controle; e a verificação da própria operação. Portanto, de acordo com 
essas características apresentadas, fica claro que a automação opera no 
domínio da eficiência e redução dos custos operacionais nas indústrias, 
14
por meio da substituição ou complementação do trabalho humano 
por sistemas inteligentes, computadores, máquinas e equipamentos 
modernos. Mas somente essa explicação não é suficiente para o nosso 
entendimento, e, assim, devemos ampliar um pouco mais essa discussão 
que trata das principais diferenças entre a automação e instrumentação 
industrial. Vamos em frente!
Ambas as áreas, tanto a instrumentação quanto a automação, exercem 
funções primordiais nos processos industriais contemporâneos e 
trabalham de forma conjunta em muitas aplicações industriais. Porém, 
as duas áreas apresentam diferenças expressivas quanto aos seus 
enfoques e aplicações práticas. Vejamos objetivamente tais diferenças a 
seguir
Instrumentação industrial: utilização de dispositivos e técnicas de 
controle de processos com o objetivo final de melhorar o desempenho 
de um determinado processo industrial, além da segurança e qualidade 
desse mesmo processo ou ambiente nos quais são aplicados. 
Exemplo: sensores monitorando o nível de monóxido de carbono (CO2) 
em um ambiente climatizado para garantir a qualidade do ar interno e 
consequentemente o bem-estar das pessoas.
Automação: seu objeto de estudo e aplicação são as técnicas, métodos 
e dispositivos voltados para otimização ou eliminação do uso de mão de 
obra em um determinado processo. 
Exemplo: utilização de braços mecânicos automatizados para operações 
de montagem e transporte em um ambiente altamente insalubre. Assim, 
temos a eliminação da necessidade de intervenção humana e a garantia 
de não exposição à condição inadequada de trabalho para a saúde.
15
Em síntese, se por um lado a instrumentação industrial se ocupa da 
medição e controle das variáveis envolvidas em um dado processo 
industrial, por sua vez, a automação tem como foco principal a 
automatização de tarefas e processos, visando à eliminação da 
necessidade de intervenção humana e fazendo com que os profissionais 
possam se dedicar a outras funções e melhorias em uma planta 
industrial.
 A seguir, vamos entrar nas disciplinas de base que compõem a 
instrumentação industrial. E a primeira delas é a metrologia, pois 
veremos que não há controle de processos sem metrologia e análise dos 
instrumentos. Então, fique muito atento aos próximos passos, porque 
serão indispensáveis na sua jornada do aprendizado.
3. Metrologia3.1 Conceito básico
De acordo com Pavani (2016): 
A metrologia é a ciência da medição. Trata dos conceitos básicos, dos 
métodos, dos erros e sua propagação, das unidades e dos padrões 
envolvidos na quantificação de grandezas físicas, bem como da 
caracterização do comportamento estático e dinâmico dos sistemas de 
medição. 
Essa definição evidencia que a instrumentação industrial depende 
diretamente da metrologia para realizar, de modo correto e legal, as 
medições e interpretações dos resultados oriundos dos dispositivos. 
Não há instrumentação sem metrologia, pois como o objeto de estudo 
e aplicação da instrumentação é o desenvolvimento e operação dos 
16
instrumentos, a metrologia, como ciência da medição, é indispensável 
para esse trabalho por parte dos profissionais envolvidos.
3.2 O processo de medição
A medição é o grande objetivo da metrologia; toda a organização 
metodológica converge para a obtenção de uma medição que reflita da 
forma mais real possível a grandeza a ser medida. De forma resumida, 
podemos dizer que o processo de medição é o agrupamento de uma 
sequência de operações, cujo objetivo principal é a obtenção do valor 
de uma determinada grandeza, utilizando, para essa obtenção, meios e 
processos manuais e/ou automáticos. 
Nesse conceito, precisamos conhecer de forma mais ampla algumas 
outras definições para compreendermos o processo de medição como 
um todo. A primeira definição se refere à grandeza a ser medida, a 
qual definiremos neste momento por meio de exemplos mais comuns 
em nosso cotidiano: umidade, temperatura, pressão, corrente elétrica, 
altura, vazão etc. O trabalho de medição é efetivamente realizado 
por um elemento chamado sistema de medição. Esse sistema nada 
mais é do que um instrumento, uma máquina, um equipamento ou 
um aparelho de medição; por exemplo, um termômetro para aferir a 
temperatura do corpo humano.
Deste sistema de medição obteremos um resultado, o qual chamaremos 
de leitura, do ponto de vista metrológico. A leitura é representada por 
um valor numérico (1, 2, 3, 4) seguido de uma determinada unidade 
de leitura (m³, s, kg). A leitura é o valor observado diretamente em um 
sistema de medição (instrumento). Já a medida, outro importante fator 
no processo de medição, é o valor real obtida da grandeza, expressa de 
forma exata o que está sendo mensurado. Por exemplo: a medição da 
17
área de um determinado ambiente encontrou um valor de 35 m²; esse 
valor é a medida real da área bidimensional.
Neste instante, você pode estar um pouco confuso quanto aos dois 
conceitos, o que é totalmente compreensível. Para sanarmos essa 
dúvida, vamos fazer uma pequena diferenciação entre leitura e medida. 
A medida é a representação de um valor real da grandeza a qual está 
sendo medida; por outro lado, a leitura representa o valor obtido em um 
determinado instrumento de medição, sendo que esse valor pode ou 
não corresponder à medida real, pois a leitura esta suscetível a erros 
de medição, do próprio instrumento ou até mesmo de interpretação/
observação de quem está medindo.
Para podermos converter uma leitura em medida, devemos aplicar 
alguns parâmetros metrológicos ao sistema de medição, como fator 
multiplicativo, fator aditivo, correção tabular e analítica, dentre outros. 
Não entraremos em detalhes quanto a esses fatores, pois teríamos que 
adentrar outras áreas de estudo. De forma resumida, temos o que está 
expresso no quadro a seguir:
Quadro 1 – Resumo de características de leitura e medida
Fonte: elaborado pelo autor
Leitura Medida
18
Neste ponto, cabem mais algumas complementações necessárias aos 
nossos estudos. O trabalho de medição não se encerra com a obtenção 
de um dado número; muito pelo contrário, este é apenas o início, pois 
o sistema de medição está vulnerável a erros e não é perfeito. Então, o 
profissional da metrologia busca o chamado resultado de medição de 
forma mais apurada.
O resultado de medição denota aquilo que se conhece propriamente a 
respeito do valor da grandeza medida, expressando um resultado de 
base junto com a sua incerteza de medição e da unidade de medida da 
grandeza que está sendo medida. Em resumo:
Resultado de Medição = Resultado de Base + Incerteza da Medição
3.3 Padronização
O ato de medir é nada mais do que efetuar a comparação de uma 
determinada grandeza com um parâmetro anteriormente estabelecido. 
Esse parâmetro estabelecido é o que chamamos de unidade de medida, 
e essas unidades são determinadas por meio de normas resultantes 
de convenções internacionais ou regionais. Durante muito tempo, 
contamos com diversos sistemas de unidades estabelecidos nos mais 
diferentes locais do mundo. Com o advento da expansão do comércio 
e das exportações, foi estabelecido, no ano de 1960, na 11ª Conferência 
Geral de Pesos e Medidas, o Sistema Internacional de Unidades 
de Medidas (SI), o qual contempla grandezas de base, derivadas e 
suplementares. São sete as grandezas de base e suas respectivas 
unidades de medida, como você vê a seguir:
Tempo – segundo(s) 
Temperatura – kelvin (k) 
Massa – quilograma (kg) 
19
Quantidade de substância - mol 
Comprimento – metro (m) 
Corrente elétrica – ampère (A) 
Intensidade luminosa – candela (cd)
O Sistema Internacional (SI) tem como características ser homogêneo, 
pois, por meio das grandezas fundamentais, podemos obter as 
grandezas derivadas e suplementares; ser absoluto, pois as suas 
unidades principais não podem ser alteradas; ser decimal, pois as 
unidades de base são múltiplos ou submúltiplos de dez. Vale lembrar 
que a utilização do sistema internacional é obrigatória no território 
brasileiro e oferece inúmeros benefícios, desde a simplificação e 
facilidade na obtenção e compartilhamento das informações até a 
padronização.
Conectando à realidade:
Você acaba de ingressar em uma indústria do ramo de fabricação de 
manômetros analógicos chamada Gold. Seu trabalho é acompanhar 
o processo de fabricação dos produtos e garantir a segurança e 
qualidade daquilo que está sendo fabricado, de acordo com rigorosos 
padrões técnicos e legais. Em um determinado momento, você foi 
chamado por um subordinado para que pudesse ajudá-lo a resolver 
um problema em um teste de qualidade em um lote de manômetros 
fabricados. O profissional relatou que existem alguns erros de medição 
em um manômetro em questão, de acordo com o procedimento 
operacional padrão adotado pela empresa. Com base em seus estudos 
e conhecimento adquirido, como você instruiria o profissional quanto à 
identificação, apuração e correção do erro apresentado no instrumento? 
Passo a passo instrucional sugestivo.
20
1 – Investigar minuciosamente o erro de medição, com base nas 
recomendações metrológicas e boas práticas.
2 – Levantar as normas e referências técnicas pertinentes.
3 – Realizar testes preliminares com o instrumento em questão.
4 – Revisar o procedimento operacional padrão.
5 – Implementar um mecanismo de acompanhamento e 
comissionamento desde o processo de fabricação até os testes finais.
6 – Documentar integralmente o processo de falha, desde o apontamento 
inicial até a resolução.
7 – Transformar o episódio em um aprendizado, por meio de 
treinamentos e instruções formais. 
Referências 
DE LIRA, Franciso Adval. Metrologia na Indústria. 10. ed. São Paulo: Érica, 2016.
INTERNATIONAL SOCIETY OF AUTOMATION (ISA). Definição de Instrumentação 
Industrial. ISA, 2024. 
PAVANI, Sérgio Adalberto. Instrumentação Básica. 3. ed. Santa Maria: 
Universidade Federal de Santa Maria, Colégio Técnico Industrial de Santa Maria, 
2011.
ROGGIA, Leandro; FUENTES, Rodrigo Cardozo. Automação Industrial. Santa Maria: 
Universidade Federal de Santa Maria, Rede e-Tec Brasil, 2016.
21
Sistemas de controle e classe de 
instrumentos
Autoria: Robson de Almeida Vilela
Leitura crítica: Wolmar Araujo Neto
Objetivos
• Conhecer os processos industriais, os sistemas de 
controle e suas principais aplicações.
• Identificar as nomenclaturas e terminologias usuaisnos processos industriais.
• Formatar os parâmetros básicos e avançados para 
os sistemas de controle.
• Diferenciar as principais classes de instrumentos 
existentes.
• Compreender a importância e limitações do controle 
automático.
22
1. Processos industriais
Em nossa sociedade, para fins de organização e ordem, temos diversos 
processos estabelecidos e operantes. No contexto industrial, um 
processo pode ser definido como uma série de procedimentos e 
operações sistemáticas (mecânicas, físicas ou químicas) que executam 
a fabricação de um determinado bem e/ou serviço. Ou seja, um 
processo industrial tem como finalidade básica a produção, seja ela em 
grande, médio ou pequeno volume, a depender da complexidade e das 
exigências técnicas desse processo. Para avançarmos um pouco mais na 
exploração desse conceito, preste atenção na Figura 1, que mostra um 
recorte de uma linha de montagem.
Figura 1 – Processo industrial
Fonte: Shutterstock.com.
Perceba que para um determinado produto ser fabricado, ele precisa 
passar por uma série de etapas de processamento, chamadas de 
processos industriais, como soldagem, montagem, estamparia e fixação 
de elementos, entre outros. Esses processos foram criados e estão 
23
consolidados no atual cenário da indústria mundial, para introduzir 
melhorias contínuas nos produtos acabados, seguindo requisitos 
de qualidade, eficiência e otimização. Ao iniciar a fabricação de um 
produto, a empresa selecionará os processos adequados levando 
em consideração alguns fatores, como a demanda solicitada pelo 
consumidor direto ou indireto, insumos e recursos à disposição e nível 
de desenvolvimento de suas técnicas de fabricação, para que o produto 
saia em conformidade com aquilo que foi planejado. 
Na prática industrial, podemos dividir os processos industriais de 
fabricação em quatro diferentes nomenclaturas: processos contínuos, 
processos discretos, processos em lote e processos por oficina de 
trabalho. Vamos conhecer cada um desses processos e seus exemplos 
práticos.
1.1 Processos contínuos
Um processo de fabricação contínuo é aquele em que a produção é 
feita nas chamadas linhas de produção dedicadas a produzirem um 
mesmo produto ou de características bem similares, necessitando de 
alguns pequenos ajustes para fabricarem uma determinada categoria 
de produtos. Normalmente, as indústrias que utilizam esses processos 
trabalham em turnos, sendo que algumas delas trabalham em regime 
de 24 x 7, ou seja, 24 horas por dia, 7 dias por semana. Tudo dependerá 
do volume de demanda para a produção.
Esse processo é constantemente aplicado a produtos que têm 
operações sequenciais e uma frequência de produção alta, pois, dessa 
forma, as linhas de produção conseguem atender em tempo hábil as 
demandas, e as operações não sofrem grandes alterações técnicas 
para a fabricação de um produto. O ritmo de operação também pode 
ser ajustado conforme as exigências contidas em cada produto a ser 
24
fabricado. Como exemplos de processos contínuos, podemos citar a 
fabricação de embalagens metálicas, medicamentos e televisores.
1.2 Processos discretos
No caso dos processos discretos, também temos a utilização das linhas 
de montagem. Todavia, o que difere esses processos dos contínuos 
é o fato de que este processo tem mais variações de produtos e a 
frequência nas mudanças é expressivamente maior. Nestes processos, 
os produtos são fabricados um por vez, devido às peculiaridades 
envolvidas nas etapas de processamento. Os produtos de maiores 
dimensões e complexidades são objetos desses processos de fabricação, 
e pode haver a seguinte configuração de produção: um produto 
necessita de diversos processos de manufatura, e esses processos são 
realizados no mesmo lugar (independentemente da complexidade) 
– essa seria chamada de fabricação discreta. Como exemplo desse 
processo, temos a fabricação de aeronaves e embarcações.
1.3 Processos em lote
A fabricação em lote é mais aplicada nos segmentos industriais em 
que seja necessária a entrega de uma quantidade especificada e 
determinada de produtos que farão parte desse lote. Esse processo 
costuma ser bastante ágil e atender bem às demandas, pois uma vez 
que um lote é fabricado, as máquinas e equipamentos passam por um 
rápido ajuste e seguem para a produção do próximo lote, a depender da 
programação da produção.
Os insumos são recebidos no início da linha de produção e 
processados nas etapas, conforme as especificações requisitadas na 
ordem de produção (OM). Posteriormente, o produto acabado (PA) é 
acondicionado em lotes e enviado para o destino final. Como exemplos 
25
diretos de segmentos que utilizam com frequência esses processos, 
temos a indústria farmacêutica e a têxtil.
1.4 Processos por oficina de trabalho
O processo por oficina de trabalho apresenta uma diferença substancial 
em relação aos processos discretos e contínuos. Esse tipo de processo 
não conta com linhas de montagem, mas com as chamadas áreas 
de produção. Essa opção é claramente compreendida pelo fato de 
a fabricação por oficina de trabalho exigir uma área menor, pois 
fabrica lotes menores que normalmente são customizados. Assim, as 
áreas demandadas para execução da fabricação são bem menores 
se comparadas às áreas exigidas nos outros processos, pois esses 
produtos são fabricados conforme solicitações sazonais, como uma data 
comemorativa ou evento local. 
Um exemplo desses processos são as indústrias que trabalham com a 
fabricação de enfeites e ornamentos gerais. No período natalino, oficinas 
de trabalho podem ser criadas em espaços específicos do arranjo físico 
da empresa para atender àquela demanda temporária de fim de ano. 
Após o término desse período, as operações podem ser desmobilizadas 
e os recursos e pessoas retornarem à produção rotineira. Caso a 
indústria trabalhe exclusivamente com datas e eventos, novas estações 
podem ser montadas ou a opção por linhas de montagem pode fazer 
sentido, dependendo de como a programação for feita.
2. Sistemas de controle
De acordo com o pensamento de Bayer e Araújo (2011), a área do 
conhecimento conhecida como engenharia de controle se baseia no 
princípio da realimentação, e objetiva o controle de determinadas 
26
variáveis de um sistema. Essa definição inicial ainda não nos possibilita 
uma compreensão mais assertiva da dinâmica dos sistemas de controle 
industrial, pois precisamos conhecer e/ou recordar alguns conceitos 
de base que são fundamentais para o trabalho do profissional de 
instrumentação no campo. Primeiramente, é muito bom que você 
saiba que essa matéria técnica – sistemas de controle – envolve um 
agrupamento de conhecimentos de diversas áreas, desde mecânica, 
elétrica, automação, informática e, mais recentemente, inteligência 
artificial e processamento de grandes volumes de dados.
O profissional atuante nesta área trabalha diretamente com a 
instrumentação e dispositivos físicos (hardwares), metodologias e 
práticas de projetos para sistemas de controle, preceitos elementares 
de lógica de controle, programação, diagramas de comunicação e 
manutenção de sistemas. Portanto, dada a extensão do trabalho deste 
profissional, é premissa básica o conhecimento estruturado da teoria 
de controle de processos industriais e dos diagramas de blocos para 
que possa inferir e interpretar os resultados numéricos e gráficos dos 
sistemas de controle operando em malhas abertas ou fechadas.
2.1 Noções básicas
Vejamos alguns conceitos resumidos primordiais para seguirmos os 
nossos estudos na teoria de controle de processos:
Variáveis: qualquer tipo de grandeza (dimensional ou adimensional) ou 
condição de operação que esteja suscetível a uma variação dentro de 
um determinado processo. Exemplo: pressão, temperatura, estabilidade.
Controle de processos: conjunto de operações e técnicas voltadas 
para manutenção de uma determinada variável dentro de uma faixa 
de valores, ou um valor estabelecimento previamente, com base 
27
em correções efetuadasem tempo real por um instrumento e/ou 
equipamento operante. Exemplo: a pressão na sala 112 deve ser de 15 
+/- 2 Pa, ou seja, o instrumento (manômetro) está ajustado para que 
opere dentro da faixa especificada.
Automatização de processos: procedimento de controle automático 
das variáveis envolvidas em um dado processo, por meio da verificação 
automática de sua operação. Os sistemas atuam em conjunto 
realizando as medições e ajustes de maneira automática, sem qualquer 
interferência direta do ser humano. Aqui cabe um ponto: os sistemas 
atuam, mas quem gerencia e acompanha o andamento das operações 
é o técnico ou profissional responsável. Exemplo: linhas de montagem 
automotivas por robôs.
Variável controlada: trata-se daquela variável na qual o controlador 
ou mecanismo de controle atua diretamente para manter um valor ou 
comportamento esperado no processo em questão. Exemplo: controle 
de temperatura em uma câmara fria em 15 °C.
Variável manipulada: é uma variável de um processo que provoca 
uma rápida variação na variável controlada. Necessita ser de fácil 
manipulação, pois interferirá no valor da variável controlada. Exemplo: 
vazão de água gelada em um sistema de climatização por expansão 
indireta.
Valor desejado: também conhecido na literatura técnica como setpoint. 
Na operação de um instrumento é o sinal inicial (de entrada) que arbitra 
um determinado valor desejado da variável controlada. Um ponto 
interessante: tanto o valor desejado quanto a variável controlada estão 
nas mesmas unidades de medidas.
28
Para fixar de vez o seu conhecimento de todos esses novos conceitos, 
preste atenção no exemplo a seguir, pois ele será bem explicativo e vai 
abranger tudo o que estudamos até então.
Temos um determinado sistema de controle cuja função básica é manter 
a umidade relativa em uma sala de manipulação de frascos em 65%. 
Dessa configuração e requisitos, temos:
1. Variável a ser controlada = umidade relativa.
2. Variável manipulada = quantidade de vapor de água no 
ambiente/temperatura.
3. Valor desejado (setpoint) = 65%.
Perceba que a variável manipulada interfere diretamente na variável 
controlada. Se introduzirmos mais vapor de água no ambiente, a 
umidade aumentará, e se retirarmos ou aquecermos o ambiente, por 
meio de resistências elétricas, teremos uma redução significativa do 
valor percentual da umidade.
2.2 Diagrama de blocos 
A tarefa de analisar e extrair os dados de um sistema de controle é 
bastante complexa e pode causar algumas dúvidas no profissional 
iniciante – ou mesmo nos mais experientes – pelo fato de esses sistemas 
serem compostos por múltiplos componentes. A fim de facilitar e 
padronizar esse processo, foram criados os diagramas de blocos, que 
nada mais são do que representações gráficas simplificadas desses 
processos em questão. Essa alternativa auxilia o profissional na prática e 
promove uma linguagem de trabalho universal quanto à representação 
dos processos e operações industriais.
Basicamente, um diagrama de blocos representa, de forma abstrata e 
resumida, as funções individuais dos componentes de um sistema e os 
29
seus sentidos de fluxo. Traduzindo, é uma representação esquemática e 
visual de todas as funções e processos existentes em um determinado 
sistema. Observe com atenção o esquema a seguir.
Figura 2 – Esquema representativo em blocos
Fonte: elaborada pelo autor.
De forma sequencial, da esquerda para a direita, temos o primeiro 
bloco representando o sinal de entrada (inputs) e o bloco central como 
representação da operação/processamento deste sinal de entrada para 
gerar o sinal de saída (output). O bloco de operação é identificado de 
diversas formas em um diagrama de blocos, seja por meio de legendas 
ou simbologias próprias de cada elemento. Apesar de um pouco 
abstrata, a representação inicial nos ajuda a entender melhor a relação 
entre os sinais de entrada, processamento e saída.
Figura 3 – Diagrama de blocos em malha fechada 
Fonte: Silva (2000).
30
Quando adicionamos as nomenclaturas e detalhes aos componentes de 
um diagrama de blocos, as coisas ficam mais claras. Para isso, vejamos 
juntos um diagrama de blocos na imagem em sequência com todos 
os componentes, sentidos de fluxo e as relações entre as variáveis 
destacados.
Observe no diagrama que o sinal de referência r(t) representa o setpoint 
ou valor desejado para o sistema, de modo que a saída y(t) representa 
o valor real (saída) encontrado. O controlador e(t) vai gerar um sinal 
para atuação sobre o processo u(t) para diminuição do eventual erro 
encontrado, de forma que esse erro chegue a zero. Por fim, temos 
a realimentação, muitas vezes representada por um sensor, que no 
caso de um sistema em malha fechada compara o sinal de saída com 
a entrada (setpoint) e atua na correção do valor de saída, caso esta 
esteja com valores diferentes dos parâmetros previamente definidos na 
operação. Esses processos estão sujeitos a distúrbios e interferências 
externas que podem causar alguns erros no sistema. Por isso, é 
necessário o ciclo contínuo de comparação e ajuste do valor desejado 
para garantir um processo cada vez mais assertivo.
2.3 Controle em malha aberta e fechada 
Já tivemos uma prévia no tópico anterior a respeito desses tipos de 
controle, por meio de um exemplo. Em linhas gerais, os sistemas de 
controle podem ser classificados em termos de controle em malha 
aberta e fechada. A diferença entre esses dois tipos de controle é o 
modo como o sistema de controle trabalha para gerar uma determinada 
saída. 
Um sistema de controle em malha aberta conta com um sinal de 
entrada previamente definido com base nos históricos e/ou experiências 
regressas, de modo que o próprio sistema forneça o sinal de saída 
31
desejado. Uma informação vital para esse tipo de sistema é o fato de 
que nele não há realimentação do sistema, o que faz com que uma 
eventual correção seja feita no próprio sinal de entrada para obter 
um determinado sinal de saída. Vejamos o seguinte exemplo: uma 
das funções de uma máquina de lavar roupas é a “lavagem e secagem 
rápida”, com tempos e padrões já definidos em sua programação, sem a 
possibilidade de se verificar se essa programação foi feita corretamente 
ou não. Apenas quando a roupa for retirada e inspecionada de forma 
visual pelo usuário será possível avaliar o resultado. Seus componentes 
são controlador e processo. É um sistema simples, objetivo e de 
custo atrativo. Todavia, a baixa precisão e necessidade de verificação 
permanente dos parâmetros são desvantagens a serem consideradas no 
projeto do sistema.
Já o sistema de controle em malha fechada tem o mecanismo de 
realimentação, ou seja, há uma comparação com o sinal de entrada 
(valor desejado) do valor de saída operante no sistema. Quando essa 
comparação é feita, o sinal ajustado ingressa no sistema para obter 
o sinal de saída final (já corrigido). A grande vantagem desse tipo de 
sistema é, sem dúvida, o alto grau de precisão e a possibilidade de 
correção de erros em tempo real, o que do ponto de vista das operações 
industriais é algo indispensável. Por outro lado, a alta complexidade e 
os custos elevados para implantação e manutenção são pontos a serem 
considerados. Um exemplo básico de aplicação desse sistema seria 
um sistema de controle de nível de fluido nos tanques de um laticínio. 
O nível estabelecido nos tanques será monitorado constantemente 
(controladores), de forma que a informação seja realimentada (sensores) 
no sistema, até que os atuadores ou elementos de operação (válvulas/
atuadores) consigam ajustar o valor previamente definido. Seus 
componentes são comparador, controlador, atuador, processo e sensor.
32
3. Instrumentos de medição
 Em conformidade com a literatura técnica vigente, uma definição básica 
para instrumentos de medição nos diz que são dispositivos capazes de 
realizar a medição/quantificação de grandezas físicas específicas. Esses 
dispositivos são vitais não só no cotidiano de indústrias e comércios,mas também em nossas atividades gerais, pois é por meio deles que 
obtemos informações relevantes acerca do mundo que nos rodeia. Seus 
projetos iniciais contemplam a sensibilidade para uma determinada 
grandeza física, a fim de gerarem uma saída correspondente, 
normalmente na forma de um sinal elétrico ou com números que são 
lidos e registrados em sua interface com o operador ou pessoa que 
esteja executando a medição. Exemplo: alguém medindo a altura de 
uma sala com uma trena analógica.
Em relação à complexidade, há uma grande variação, pois temos, 
atualmente, desde os instrumentos mais simples e convencionais, 
como as trenas e compassos, até os de maior tecnologia agregada, 
como medidores inteligentes, multímetros e pressostatos digitais. No 
contexto industrial, é a necessidade da aplicação em um determinado 
processo e suas particularidades que definirão o(s) instrumento(s) a 
ser(em) utilizado(s). Outros aspectos, como volume de dados a serem 
registrados, exigências legais, participação humana ou não, deverão ser 
observados com muita atenção.
3.1 Classificação dos instrumentos
De um modo mais generalista, podemos classificar os instrumentos de 
medição quanto a dois critérios básicos: aplicação e características. Indo 
mais além, o trabalho de Pavani (2011) nos diz que do ponto de vista 
técnico, podemos classificar os instrumentos de medição como cegos, 
33
indicadores, registradores, primários, transmissores e conversores. 
Vejamos as características e exemplos de cada um deles:
Instrumentos cegos: instrumentos sem indicação visível daquilo 
que está sendo medido. Seu ajuste é feito em bancada, por meio de 
comparação. Exemplo: pressostatos.
Instrumentos indicadores: instrumentos com indicador e escalas 
graduados, possibilitam a verificação da variável a ser medida ou 
controlada. Exemplo: manômetros.
Instrumentos registradores: conseguem registrar a variável a ser 
medida/controlada, por meio de pontos ou registros contínuos. 
Exemplo: tacógrafos.
Instrumentos primários: seu grande diferencial em relação aos demais 
é que eles têm contato direto com a variável a ser medida/controlada. 
Temos instrumentos cegos e indicadores como elementos primários.
Instrumentos transmissores: conseguem detectar possíveis variações 
da variável a ser medida/controlada, por meio do primário e a 
transmitem remotamente. Esse elemento primário é integrante ou não 
do transmissor. 
Instrumentos conversores: como o próprio nome sugere, realizam 
a conversão de um determinado sinal de entrada, seja de natureza 
pneumática ou eletrônica, oriundo de um outro instrumento, em um 
sinal de saída. Esse sinal de saída é convertido em dois tipos: corrente 
elétrica contínua ou então em pressão.
34
Conectando à realidade:
Você acaba de ser contratado para um serviço externo de assistente 
técnico em uma diligência pericial que trata de um processo jurídico 
em que um profissional alega que se acidentou em uma determinada 
máquina operatriz por confiar na leitura de pressão de um dado 
manômetro, a qual estaria equivocada, segundo ele. Com base nos 
seus conhecimentos adquiridos sobre processos, erros de medição e 
instrumentos industriais, qual seria a sua linha de ação/raciocínio para 
argumentar contra a afirmação do profissional?
Passo a passo para realização da atividade:
1 – Analisar cuidadosamente os autos (anexos e arquivos) do processo.
2 – Verificar os procedimentos de fabricação e controle do instrumento 
em questão.
3 – Verificar se colaborador estava com treinamento em dia para operar a 
máquina e se tinha conhecimento para tal.
4 – Proceder com investigação de acidente, recuperando os registros do 
instrumento por dada e horário.
5 – Elaborar quesitos técnicos (perguntas) endereçadas ao processo a fim 
de esclarecer melhor a situação.
6 - Após o levantamento de todas as informações, conduzir investigação e 
entrevistas com funcionários do setor. Elaborar o parecer técnico sobre o 
caso.
35
Referências 
BAYER, Fernando Mariano; ARAUJO, Olinto César Bassi de. Controle Automático de 
Processos. 3. ed. Santa Maria: Universidade Federal de Santa Maria: Colégio Técnico 
Industrial de Santa Maria, 2011.
GONÇALVES, Marco Aurélio Fontoura. Processos Industriais. 2. ed. Santa Maria: 
Universidade Federal de Santa Maria, 2009.
PAVANI, Sérgio Adalberto. Instrumentação Básica. 3. ed. Santa Maria: 
Universidade Federal de Santa Maria, 2011.
SILVA, João Manoel Gomes da. Controle em Malha Fechada. Porto Alegre: UFRGS, 
2000. Disponível em: https://www.ece.ufrgs.br/~jmgomes/pid/Apostila/apostila/
node6.html. Acesso em: 10 fev. 2024
ZAMBELLI, Rafael. Processos industriais: conheça o que são e os 4 tipos principais. 
Disponível em: https://blog-pt.checklistfacil.com/processos-industriais/. Acesso em: 
6 fev. 2024.
https://www.ece.ufrgs.br/~jmgomes/pid/Apostila/apostila/node6.html
https://www.ece.ufrgs.br/~jmgomes/pid/Apostila/apostila/node6.html
https://blog-pt.checklistfacil.com/processos-industriais/
36
Instrumentos industriais: tipos, 
usos, categorias e aplicações 
convencionais e modernas.
Autoria: Robson de Almeida Vilela
Leitura crítica: Wolmar Araujo Neto
Objetivos
• Conhecer a definição e a função básica geral de um 
instrumento no contexto industrial.
• Categorizar os instrumentos em conformidade com 
sua aplicação e orientações técnicas e legais.
• Selecionar sensores e medidores para aplicações 
diversas.
• Definir os limites de aplicação dos instrumentos e 
sua importância nos sistemas de controle e medição.
• Elaborar rotinas de manutenção e verificação da 
funcionalidade dos instrumentos.
• Pesquisar novas tendências e tecnologias associadas 
aos instrumentos.
37
1. História
1.1 Os primeiros passos
Vamos embarcar em uma viagem instigante pela história para 
compreendermos melhor como surgiu aquilo que conhecemos 
atualmente como instrumentos industriais, como os sensores, 
atuadores, válvulas e medidores inteligentes. Cabe destacar um 
ponto importante: a ideia de industrialização e, consequentemente, 
os seus produtos, como os instrumentos, surge no século XVIII na 
primeira Revolução Industrial (1760–1840), e acaba sendo bastante 
intensificada durante a segunda Revolução Industrial (1870–1914), 
período de expressivo avanço nas inovações e técnicas de produção 
industrial. Porém, a concepção e a fabricação dessas inovações não 
seriam possíveis sem os conhecimentos acumulados previamente pela 
humanidade. Vamos estabelecer neste momento uma diretriz no estudo 
da história dos instrumentos: antes e depois da era da industrialização.
Antes da primeira Revolução Industrial, a realização de atividades 
ligadas ao controle e medição de processos era bastante incipiente. A 
maioria dos trabalhos era feita de modo manual e com instrumentos 
rudimentares que já existiam na época, como os termômetros. A falta 
de precisão e a baixa confiabilidade desses instrumentos, além da baixa 
qualificação dos profissionais, faziam com que os processos tivessem 
diversas perdas e não conseguissem cumprir suas funções básicas. Os 
acidentes eram comuns e as rotinas de trabalho eram extenuantes para 
os trabalhadores.
1.2 Revoluções industriais e dias atuais
Já quando ingressamos na primeira Revolução Industrial, as coisas 
começam a mudar no cenário dos instrumentos. As exigências quanto 
38
à eficiência e precisão dos processos aumentaram, o que desencadeou 
a necessidade do desenvolvimento e aplicação de instrumentos 
mais sofisticados para serem inseridos nos modernos processos 
industriais. Nesse período, surgem os primeiros medidores de pressão 
e temperatura com tecnologia avançada para serem empregados 
nos processos com um nível de automação (para a época) bastante 
significativo. Seguindo a lógica natural de progresso, em que a 
modernização dos processos obriga ao desenvolvimento qualitativo 
de sistemas de medição e controle para suprir as demandas, os 
instrumentos ganharam um novo capítulo em sua história.
No final do século XIX e início do século XXos primeiros padrões de 
medição são estabelecidos, o que facilitou e ampliou a atuação dos 
instrumentos no contexto industrial. Essas padronizações contribuíram 
para a adoção de unidades de medidas e a criação do Sistema 
Internacional de Unidades e Medidas (SI) no ano de 1960, além de 
influenciar diretamente a criação de métodos mais rígidos de calibração 
dos instrumentos. Na segunda metade do século XX, o mundo conhece 
a era da eletrônica e da informática – o que representou um novo 
marco para os instrumentos industriais, pois a partir desse momento 
temos o controle automatizado dos processos industriais e a ajuda da 
informática para ferramentas de controle e gestão. Surgem os primeiros 
transmissores e controladores eletrônicos, e dispositivos de controle 
remoto, possibilitando um sistema de controle e medição moderno e 
avançado.
No atual estágio de evolução tecnológica na história dos instrumentos, 
chegamos ao século XXI, em que a evolução não para. Temos as 
redes de comunicação sem fio, a utilização da inteligência artificial (IA) 
nas ferramentas de controle, a internet das coisas (IoT) permitindo 
sensoreamento e controle em tempo real, além dos medidores 
inteligentes que garantem a segurança e funcionalidade de processos 
industriais de alta complexidade. Atualmente, não há como se pensar 
39
em um processo industrial sem um bom sistema de controle e medição 
(veja, na Figura 1, uma instalação industrial típica dos dias atuais). 
Boa parte dos setores das indústrias petroquímica, automobilística, 
naval, espacial e de energia utiliza os instrumentos industriais como 
ferramentas de confiabilidade, segurança e sustentabilidade em seus 
processos.
Figura 1 – Instrumentista em campo 
Fonte: Shutterstock.com.
2. Tipos de instrumentos
2.1 Definição e classificações básicas
Definimos, de modo bem resumido, os instrumentos industriais como 
dispositivos que realizam medição, monitoramento e controle de 
40
processos industriais nos mais diversos segmentos. Sua principal função 
é a garantia da qualidade e da segurança e a máxima eficiência desses 
processos e cadeias de produção. Exemplos básicos: medidores de 
vazão, transmissores de pressão, sensores e analisadores. Já quanto 
à classificação, não temos uma única, podendo os instrumentos ser 
classificados conforme diferentes tipos de critérios estabelecidos, 
como tipo de medida, forma de operação e especificidade de aplicação. 
Adotaremos, em nossos estudos, o critério de classificação quanto ao 
tipo de grandeza medida e sua funcionalidade prática:
• Instrumentos de medição de variáveis físicas: termopares, 
manômetros, transmissores de pressão, medidores de nível, 
encoders.
• Instrumentos voltadas para controle e regulação: 
controladores, bombas, válvulas, motores.
• Instrumentos para análise e monitoramento de variáveis: 
sensores de qualidade do ar, bombas de amostragem de gases, 
medidores de oxigênio, condutivímetros, espectômetros.
• Instrumentos de comunicação: sensores wireless (sem fio), 
controle via sistemas supervisórios, rádios de comunicação.
• Instrumentos de maior especificidade: controladores lógicos 
programáveis (CLP), relés de estado sólido, IHM, medidores 
inteligentes.
Estes são apenas alguns exemplos de instrumentos por diferentes 
categorias disponíveis hoje no mercado. As mais diversas aplicações 
são fabricadas obedecendo a um projeto inicial voltado para resolver 
demandas industriais na medição e controle dos processos. Dada a 
complexidade e o nível avançado da tecnologia atual, os instrumentos 
41
industriais ganham novos representantes a cada novo lançamento dos 
fabricantes.
Como já conhecemos, de modo geral, um pouco mais os instrumentos, 
passemos a uma próxima etapa, em que definiremos alguns 
critérios básicos de orientação para selecionarmos os instrumentos 
adequados para cada operação. Posteriormente, conversaremos mais 
especificamente a respeito de três diferentes tipos de instrumentos: 
sensores, atuadores e válvulas.
3. Seleção de instrumentos
O trabalho de seleção de instrumentos para uma aplicação específica 
é uma tarefa facilitada atualmente, devido à existência de softwares, 
ferramentas de cálculos e seleção, acesso aos catálogos de fabricantes, 
e à disseminação da informação por todo o mundo pela internet. 
Entretanto, esses meios de facilitação não devem fazer com que o 
responsável pela seleção se acomode e deixe de buscar entender 
melhor a aplicação e peculiaridades do processo em questão. Vamos 
trabalhar com alguns critérios objetivos de seleção de instrumentos 
e listar algumas recomendações ao profissional de como proceder na 
prática quanto a cada um.
1 – Conformidade com o processo industrial a ser aplicado 
Compreender detalhes gerais e específicos do processo e seu vínculo 
com outros processos. 
Analisar os fatores e condições ambientais (pressão, temperatura) e 
externos (qualidade do ar, vibrações). 
Revisar esquemas, desenhos e projetos existentes e atentar-se às 
recomendações e instruções do fabricante, principalmente quanto à 
operação.
42
2 – Amplitude de medição 
Definir claramente a faixa de medição na qual o instrumento precisará 
operar. 
Observar os requisitos de operação do processo. 
Verificar quais variações são admitidas na medição (caso sejam 
admitidas).
3 – Instalação e manutenção 
Pensar na facilidade operacional de instalação e configuração. 
Considerar a manutenção, desde os seus custos até o acesso a uma rede 
de reposição de peças e os estoques mínimos internos.
4 – Confiabilidade 
Seleção deve levar em conta as condições em campo que o instrumento 
deve suportar: vibrações, choques mecânicos, temperaturas elevadas, 
corrosão. 
Selecionar materiais robustos para serem usados nos instrumentos, pois 
responderão às mais diversas solicitações.
5 – Normas e dispositivos legais 
Projetar, fabricar, operar e comissionar instrumentos em total 
conformidade e cumprimento a todas as normas e regulamentações 
previstas. 
Fazer um checklist minucioso: verificar se os dispositivos estão 
sendo cumpridos ou não, antes da seleção e posterior aquisição do 
instrumento.
6 – Custo de operação e possibilidade de integração 
Analisar não somente o custo de aquisição inicial, mas também o custo 
estimado do instrumento ao longo de seu ciclo operacional ativo: 
manutenção, eficiência energética, reposição de peças, calibração; 
Seleção deve contemplar a integração com dispositivos modernos de 
IoT, ferramentas de IA e controladores inteligentes, por exemplo.
43
7 – Rede de atendimento e suporte 
Pensar nas situações mais extremas: quebra, parada, funcionamento 
inadequado. Uma boa rede de atendimento e pós-vendas pode auxiliar 
na resolução do problema e deixar o instrumento operante no curto 
prazo.
Além dos critérios citados, é necessária uma atenção especial por parte 
de quem está selecionando os instrumentos quanto aos requisitos 
únicos de alguns processos industriais, sem os quais eles não podem 
operar satisfatoriamente, como grau de limpeza, índice de material 
particulado, concentração absoluta de gases e controle das vibrações. 
Essas informações não podem ser negligenciadas de modo algum, 
pois podem representar perdas de funcionalidade, ou, em casos mais 
extremos, acidentes de trabalho fatais em determinados processos. 
Assim, o parâmetro inicial a ser seguido é muito claro: faça um 
levantamento, o mais completo possível, de todas as particularidades 
do(s) processo(s) envolvido(s) e suas potenciais implicações 
diretas e indiretas na tríade fundamental – segurança, qualidade e 
sustentabilidade.
4. Instrumentos industriais na prática
O nosso próximo passo na jornada do conhecimento pelos instrumentos 
industriais e suas principais funções no contexto produtivo chega ao 
estudo prático de alguns dos representantes mais encontrados na 
rotina do profissional de instrumentação industrial, e suas principais 
aplicações, com uma ênfase especial nos elementos sensores e 
válvulas de controle. Também falaremosde alguns instrumentos de 
fundamental importância para os sistemas de controle modernos, como 
os controladores industriais.
44
4.1 Sensores
Os sensores talvez sejam os instrumentos mais empregados tanto na 
indústria quanto no comércio e em atividades corriqueiras do nosso 
dia a dia (como os sensores de presença nas portas automáticas e as 
fotocélulas que acionam as luzes dos postes das cidades, que são ótimos 
exemplos), devido à sua ampla capacidade, versatilidade operacional e 
disponibilidade no atual cenário. Mas, antes de passarmos aos exemplos 
práticos, formas de seleção e materiais utilizados na fabricação, vamos 
responder: o que é um sensor?
De acordo com Wendling (2010), um sensor é um dispositivo sensível 
a alguma forma de energia do ambiente (luminosa, térmica, cinética), 
de modo que consegue relacionar informações de uma determinada 
grandeza física que necessita ser medida, como pressão, temperatura 
e velocidade, por exemplo. Ou seja, resumidamente, o sensor tem 
como função básica fazer a detecção e resposta satisfatória a um tipo 
de estímulo (energia). Observe no esquema a seguir uma maneira mais 
ilustrativa de compreender a lógica básica de atuação de um sensor 
na prática. Perceba como o sensor atua como um elemento direto na 
ligação entre o estímulo recebido e a resposta gerada dentro de uma 
operação. Para simplificar ainda mais, pense da seguinte forma:
A abertura automática de uma porta – estímulo = presença da pessoa 
que converte a energia do movimento em um pulso eletromagnético 
(normalmente são utilizados sensores magnéticos neste tipo de 
aplicação) no elemento sensor, que, por sua vez, responde a esse 
estímulo acionando um atuador ou qualquer outro elemento de 
operação para realizar a operação de abertura.
É importante salientar que os sensores nem sempre contam com todas 
as características necessárias, principalmente elétricas, para serem 
utilizados diretamente em um sistema de controle. Geralmente, há a 
45
necessidade de manipulação do seu sinal de saída antes de a leitura ser 
efetuada no sistema de controle. Por exemplo: um determinado sensor 
de temperatura atuando em uma sala de controle apresenta em sua 
saída um valor de tensão baixo ao ser estimulado por uma forma de 
energia. Neste caso, uma amplificação (inserção de um amplificador) 
para elevação do sinal de saída é fundamental para elevação do sinal de 
saída, e consequentemente para sua correta leitura e funcionalidade.
Os sensores podem ser analógicos e digitais. A diferença básica entre 
ambos é que o analógico pode apresentar quaisquer valores em seu 
sinal de saída ao longo do tempo, contanto que estes valores estejam 
contidos na sua faixa de operação. Já os digitais são mais objetivos, ou 
seja, assumem apenas dois valores (zero ou um) em seu sinal de saída. 
É claro que não há grandezas físicas que admitam esses valores na 
prática. Entretanto, após a conversão feita por um comparador (circuito 
eletrônico), os valores chegam dessa forma ao sistema de controle 
operante. Entre os tipos de sensores mais comuns encontrados no 
mercado atualmente, temos sensores acústicos, elétricos, magnéticos, 
mecânicos, ópticos e térmicos. Ultimamente temos os chamados 
sensores inteligentes, muito utilizados nos sistemas modernos de 
automação e controle, pois têm uma boa capacidade para coleta de 
dados de forma autônoma.
4.2 Válvulas de controle
Outro importante componente nos sistemas de controle industriais, que 
deve ser objeto de nossa atenção e estudo, são as válvulas de controle. 
Como a própria nomenclatura pode sugerir, esses dispositivos são 
fundamentais no controle do fluxo de fluidos utilizados nos processos 
industriais (gases, líquidos, vapores e combinações), pois atuam de 
forma direta na garantia das condições preestabelecidas, conforme os 
46
parâmetros desejados. O princípio básico de funcionamento de uma 
válvula de controle se baseia na abertura e fechamento da passagem 
de um determinado fluido em circulação. Geralmente, essa abertura é 
efetuada por um componente móvel chamado de obturador, o qual se 
movimenta em relação a um ponto fixo da válvula, conhecido por sede. 
Quando a posição do obturador é modificada, temos uma mudança 
no fluxo. A vazão é aumentada, diminuída, controlada ou totalmente 
interrompida, a depender das condições de operação e dos requisitos de 
momento do processo ao qual está sendo aplicada.
Em sua composição básica, temos os seguintes componentes:
Corpo: parte geral da válvula, na qual estão contidos os outros 
componentes internos. 
Obturador: parte móvel que coordena o fluxo do fluido circulante. 
Sede: parte fixa na qual o obturador se movimenta (fechamento) para a 
interrupção do fluxo do fluido. 
Atuador/controlador: é o elemento encarregado de movimentar 
o obturador, realizando a abertura e fechamento. É encontrado na 
indústria em formato manual, elétrico, pneumático (mais comum 
atualmente) e hidráulico. 
Quanto aos tipos mais comuns de válvulas de controle encontradas no 
mercado, podem ser dos mais variados tamanhos, tipos de obturadores, 
tecnologias disponíveis, capacidades e faixas de pressões. A seleção 
correta dependerá muito da aplicação para a qual será utilizada, sendo 
mais comum o seu uso (não exclusivo) na indústria de processamento. 
As principais válvulas de controle encontradas na indústria atualmente 
são:
• Válvula de controle do tipo globo.
• Válvula de controle do tipo esfera.
47
• Válvula de controle do tipo borboleta.
• Válvula de controle do tipo diafragma.
• Válvula de controle do tipo proporcional.
Como ressaltado anteriormente, existem diversos tipos de válvulas 
disponíveis no mercado para as mais variadas aplicações. Tudo 
dependerá da aplicação para a qual se destinará o do nível de 
conhecimento do profissional diante do trabalho de seleção. Nesse 
quesito, vale o reforço. Confiabilidade, durabilidade, qualidade e 
desempenho eficiente são premissas básicas para a inserção de uma 
válvula em um sistema de controle. E por falar em controle, vamos 
conhecer, a seguir, o componente cujo nome tem tudo a ver com isso: os 
controladores.
5. Controladores
Dando sequência aos nossos estudos de componentes principais de 
um sistema de controle, funcionando pela lógica da detecção, controle 
e operação de um determinado processo, vamos falar do dispositivo 
utilizado para a automatização e controle de variáveis: o controlador 
industrial. Um sistema de controle trabalha de forma coordenada, 
ou seja, um componente é ligado ao outro, e com os controladores 
não é diferente. Basicamente, seu funcionamento se dá da seguinte 
maneira: os sensores enviam sinais que fizeram a medição das 
variáveis do processo para os controladores, que por sua vez fazem 
uma comparação entre o que foi medido efetivamente em campo com 
os chamados valores de referência (setpoint), os quais são definidos 
previamente pelo projetista ou operador do sistema.
48
Após realizar a comparação entre o valor de referência e o que está 
sendo encontrado em campo, o controlador faz o acionamento de 
dispositivos de operação, como válvulas, motores e resfriadores, para 
que eles façam eventuais ajustes e correções e mantenham o processo 
dentro dos requisitos de funcionalidade e operação. Portanto, a 
dinâmica de funcionamento de um sistema de monitoramento é bem 
simples. Você deve associar cada ação com o seu componente. Por 
exemplo: detecção – sensor, controle – controlador, operação – válvulas 
e motores, entre outros. Dessa maneira, a memorização será mais fácil 
na hora de executar os trabalhos práticos.
Assim como os atuadores, há diversos tipos de controladores 
disponíveis no mercado atualmente. Como exemplos, temos 
controladores de dois estados (On-Off), controladores proporcionais e 
proporcionais integrais (PI), controladores proporcionais-derivativos (PD) 
e controladores proporcionais-integrais-derivativos (PID). Vale, também, 
a mesma regra de seleção, que será aplicação e sua sincronia com osdemais componentes do sistema de controle.
Conectando à realidade:
A vazão correta de água gelada na serpentina (trocador de calor) das 
unidades de tratamento de ar (UTA) é fundamental para garantir a 
climatização eficiente dos chamados ambientes classificados (grau de 
limpeza). Entretanto, um dos problemas mais comuns encontrados 
nesse tipo de instalação industrial é quanto à seleção inadequada 
de componentes dos sistemas de controle e monitoramento. Agora, 
cabe a você, profissional, com base nos seus estudos realizados até 
este momento e em pesquisas externas em literaturas técnicas e 
recomendações de fabricantes, selecionar um sistema de DCO (detecção-
controle-operação) básico para desempenhar satisfatoriamente essa 
49
função. Descreva componente por componente e a sua contribuição/
função dentro do sistema. Por exemplo: “operação – atuador pneumático 
que fará tal função, de acordo com informações vindas do componente 
x”, e assim por diante. 
Proposta sugestiva de resolução por passos:
1 – Verificar minuciosamente o projeto do sistema com suas vazões 
individuais em cada ponto.
2 – Alinhar com setor de engenharia e projetos o formato de operação/
atuação do DCO.
3 – Selecionar os componentes que farão a detecção, posteriormente o 
controle e operação da variável, com base nos catálogos de fabricantes e 
dados de área (projeto).
4 – Estabelecer critérios para os testes funcionais dos instrumentos e 
qualificação de instalação e operação.
5 – Acompanhar o desempenho inicial do sistema instalado e reportar 
eventuais falhas e/ou anomalias.
6 – Alinhar com setor de manutenção e qualidade os reparos preventivos 
e cronograma de calibrações.
Referências 
JUNIOR, Ervaldo Garcia. Introdução a sistemas de supervisão, controle e 
aquisição de dados – SCADA. São Paulo: Alta Books, 2019.
OSCAR, Ricardo. Instrumentação industrial – controle total de processos. Bauru, 
SP: Viena, 2016.
50
SEIDEL, Álysson Raniere. Instrumentação aplicada. 3. ed. Santa Maria: 
Universidade Federal de Santa Maria, 2010.
THOMAZINI, Daniel; DE ALBUQUERQUE, Pedro Urbano Braga. Sensores industriais: 
fundamentos e aplicações. 8. ed. – São Paulo: Érica, 2020.
WENDLING, Marcelo. Sensores. Guaratinguetá, SP: Universidade Estadual 
Paulista, 2010. Disponível em: https://www.feg.unesp.br/Home/PaginasPessoais/
ProfMarceloWendling/4---sensores-v2.0.pdf. Acesso em: 2 mar. 2024.
https://www.feg.unesp.br/Home/PaginasPessoais/ProfMarceloWendling/4---sensores-v2.0.pdf
https://www.feg.unesp.br/Home/PaginasPessoais/ProfMarceloWendling/4---sensores-v2.0.pdf
51
Novas tecnologias e ferramentas 
aplicadas à instrumentação 
industrial
Autoria: Robson de Almeida Vilela
Leitura crítica: Wolmar Araujo Neto
Objetivos
• Perceber o atual estágio evolutivo da instrumentação 
no contexto das novas ferramentas e técnicas 
aplicadas.
• Compreender a dinâmica e a representatividade da 
indústria 4.0 no âmbito da prática da instrumentação 
industrial.
• Trabalhar com ferramentas de inteligência artificial 
(IA) e machine learning (aprendizado de máquina).
• Conhecer e selecionar sensores IoT para as mais 
diversas aplicações.
• Utilizar ferramentas de análise e controle de grandes 
volumes de dados aplicados à instrumentação 
industrial.
• Gerenciar ferramentas modernas de sistemas de 
controle e medição.
52
1. Um mundo em transformação
Vivemos a era das grandes transformações. E isso não é simplesmente 
uma frase de efeito ou uma colocação sem nexo na realidade atual; 
muito pelo contrário, a cada dia que passa experimentamos grandes 
mudanças em nossa sociedade, por intermédio da inserção de novas 
tecnologias que facilitam o trabalho e atividades diárias, não somente 
no ambiente de trabalho, mas também na vida pessoal. Quer um 
bom exemplo disso? Faça uma breve reflexão de como era a sua vida 
profissional e pessoal há dez anos: quais ferramentas e tecnologias 
você utiliza atualmente que não existiam ou não estavam plenamente 
incorporadas ao cotidiano? Podemos listar aqui algumas dessas novas 
tecnologias: smartphones, aplicativos diversos, ferramentas on-line 
para realização dos mais diversos trabalhos e drones, entre outras. E a 
tendência global é termos mudanças cada vez mais acentuadas, junto 
com o aperfeiçoamento de tecnologias existentes e o surgimento de 
novas. 
De acordo com o Relatório sobre o Futuro dos Empregos de 2023 do 
Fórum Econômico Mundial (World Economic Forum), estima-se que 
até 2027, cerca de 23% dos empregos no mundo mudem, com 69 
milhões de novos empregos criados e 83 milhões eliminados – o que, 
por si só, já gera um cenário de muita preocupação, pois a conta é 
deficitária entre o que será gerado e o que será eliminado. Em meio 
a essa nova conjuntura que se apresenta, a indústria não está imune 
às mudanças; ao contrário, boa parte dessas mudanças nascem e 
ganham materialidade no ambiente industrial para posteriormente 
fazerem parte da vida das pessoas, simplificando atividades complexas 
e eliminando afazeres enfadonhos ou que possam comprometer a 
segurança e saúde. Nesse contexto, sobretudo sob o ponto de vista da 
instrumentação industrial, é imprescindível conhecermos a chamada 
53
indústria 4.0 em andamento no mundo e suas potencialidades e 
desafios a serem vencidos no futuro. 
1.1 Indústria 4.0
A nomenclatura indústria 4.0, ou mais comumente conhecida como 
Quarta Revolução Industrial, diz respeito à inserção de um conjunto 
de novas tecnologias aos processos industriais, como automação 
avançada, robótica, inteligência artificial, biologia sintética, manufatura 
aditiva e computação em nuvem. O objetivo básico da integração dessas 
tecnologias ao ambiente industrial é a digitalização dos processos 
envolvidos, gerando melhorias substanciais e um incremento maior na 
sua produtividade.
Como grande diferencial da indústria 4.0, podemos destacar os 
chamados sistemas ciberfísicos, ou seja, um sistema que combina 
componentes virtuais (software) com componentes físicos, como 
partes mecânicas, elétricas ou eletrônicas para realizar o controle, o 
monitoramento e a troca de dados de uma determinada aplicação. 
Neste ponto, podemos enxergar claramente a instrumentação industrial 
presente como elemento fundamental para o sucesso da indústria 4.0. 
Um bom exemplo, já bastante consolidado de sistema ciberfísico, são os 
robôs industriais e as máquinas inteligentes.
Os benefícios diretos e indiretos oriundos do emprego dessas 
tecnologias são bastante significativos, pois o aumento na capacidade 
produtiva, a eliminação dos gargalos de processos e a garantia de 
segurança nas operações são objetos de grande valor nas indústrias 
atualmente. Além do mais, apesar do custo inicial para implantação 
ainda ser elevado, a tendência é que diminua com o passar do 
tempo, por causa da maior oferta e popularização. Outras tecnologias 
aplicadas que podemos citar são: computação em nuvem, sistemas 
54
de cibersegurança e sistemas de simulação, digitalização e integração 
avançada de processos industriais. Esse robusto aparato tecnológico 
exige a formação de profissionais com visão analítica e boa perspicácia 
quanto aos novos movimentos e atualizações. Nesse sentido, fica 
evidente o papel do profissional da instrumentação industrial para que 
esses processos tenham um andamento seguro e com boa qualidade. 
1.2 Instrumentação industrial na Indústria 4.0
Na indústria 4.0, os processos necessitam de medições e controles 
cada vez mais apurados para garantir uma boa produtividade e realizar 
a integração entre diferentes tecnologias aplicadas. Dessa forma, 
podemos dizer que um dos elementos que auxiliam nessa empreitada 
desafiadora dos processos é a instrumentação industrial, pois somente 
com o uso de instrumentos eficientes e uma análise estratificada de 
dados e informações é que se pode conseguir avançar na medição 
e controle das diversas variáveis dos processos (temperatura, nível, 
pressão, vazão e corrente elétrica, entre outras). Assim, é elementar 
dizer que