Apresentação AULA - 2013

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INSTRUMENTAÇÃO E CONTROLE DE PROCESSOS
Prof: Waldemir
INTRODUÇÃO 
A necessidade do aumento na produção industrial visando atender à 
demanda sempre crescente, a busca contínua pelo baixo custo e a criação
e fabricação de novos produtos, propiciou o aparecimento de um número 
cada vez maior de indústrias. Estas indústrias só puderam surgir devido ao 
controle automático de processos industriais, sem o qual a produção 
Não seria de boa qualidade e mesmo alguns produtos não poderiam ser 
fabricados. O controle automático de processos industriais é cada vez mais 
empregado por aumentar a produtividade, baixar os custos, eliminar
Erros que seriam provocados pelo elemento humano e manter 
automática e continuamente o balanço energético de um processo. 
CONCEITOS BÁSICOS
1 – INSTRUMENTAÇÃO
É a ciência que aplica e desenvolve técnicas para adequação de 
instrumentos de medição, transmissão, indicação, registro e controle 
de variáveis em processos industriais. É a arte e a ciência que projeta, 
constrói, instala, opera e mantêm estes instrumentos. 
2 - VARIÁVEL DE PROCESSO:
Qualquer fenômeno físico ou físico/químico cuja quantidade, propriedade ou 
condição física é medida a fim de que se possa efetuar sua indicação e/ou o 
controle de um processo (também chamada de variável controlada). As 
principais variáveis de processos encontradas em ambientes industriais são: 
vazão, temperatura, pressão, nível, densidade, pH, condutividade, etc.
3 - VARIÁVEL MANIPULADA
É a variável que é operada com a finalidade de manter a variável controlada 
no valor desejado.
4 – PROCESSO
Qualquer operação ou seqüência de operação envolvendo uma mudança de 
estado, composição, dimensão ou outras propriedades que possam ser 
definidas relativamente a um padrão. Pode ser contínuo ou em bateladas.
SET POINT: 
É um valor desejado estabelecido previamente como referência no 
qual a variável controlada deve permanecer.
 
DISTÚRBIO: 
É uma condição que tende a afetar adversamente o valor da Variável 
controlada.
 
DESVIO: 
Representa o valor resultante da diferença entre o valor desejado e 
o valor da variável controlada. Também chamado erro.
 
GANHO: 
Representa o valor resultante do quociente entre a taxa de mudança na 
saída e a taxa de mudança na entrada que a causou. Ambas, a entrada e a 
saída devem ser expressas na mesma unidade.
TOMADA DE IMPULSO:
Uma tomada de impulso é um determinado ponto em um processo 
Industrial (torre, vaso, tubulação, etc.) em que se pode tomar uma medida 
de uma variável física qualquer, seja um valor de pressão, uma 
temperatura, uma densidade ou qualquer outra disponível.
CLASSIFICAÇÃO POR SINAL DE TRANSMISSÃO OU DE SUPRIMENTO 
PNEUMÁTICO: 
neste tipo é utilizado um gás comprimido, cuja pressão é alterada 
conforme o valor que se deseja representar. A variação da pressão do gás 
é linearmente manipulada numa faixa específica, padronizada 
internacionalmente, para representar a variação de uma grandeza desde 
seu limite inferior até seu limite superior. O padrão de transmissão 
ou recepção de instrumentos pneumáticos mais utilizado é de 0,2 a 1,0 
kgf/cm2 (aproximadamente 3 a 15 PSI no sistema inglês). O gás mais 
utilizado para transmissão é o AR COMPRIMIDO, sendo também utilizado 
o NITROGÊNIO e em casos específicos o GÁS NATURAL (Petrobras). 
Vantagem: 
fato de se poder operá-los com segurança em áreas onde existem riscos 
de explosão – áreas classificadas - como centrais de gás, 
Desvantagens:
a) Necessita de tubulação de ar comprimido (ou outro gás) para seu 
suprimento e funcionamento.
b) Necessita de equipamentos auxiliares tais como compressor, filtro, 
desumidificador, etc., para fornecer aos instrumentos ar seco e sem 
partículas sólidas.
c) Devido ao atraso que ocorre na transmissão do sinal, este não pode ser 
enviado à longa distância, sem uso de reforçadores. Normalmente a 
transmissão é limitada a aproximadamente 100 m.
d) Vazamentos ao longo da linha de transmissão ou mesmo nos 
instrumentos são difíceis de serem detectados.
e) Não permite conexão direta aos computadores.
HIDRÁULICO: 
similar ao tipo pneumático e com desvantagens equivalentes, o tipo 
hidráulico utiliza-se da variação de pressão exercida em óleos hidráulicos 
para transmissão de sinal. É especialmente utilizado em aplicações onde 
torque elevado é necessário ou quando o processo envolve pressões 
elevadas.
Vantagens:
a) Pode gerar grandes forças e assim acionar equipamentos de grande 
peso e dimensões.
b) Resposta rápida.
Desvantagens:
a) Necessita de tubulações de óleo para transmissão e suprimento.
b) Necessita de inspeção periódica do nível de óleo bem como sua troca.
c) Necessita de equipamentos auxiliares, tais como reservatório, filtros, bombas, etc.
ELÉTRICO: 
este tipo de transmissão é feito utilizando sinais elétricos de corrente ou 
tensão. Em face da tecnologia disponível no mercado em relação à 
fabricação de instrumentos eletrônicos microprocessados, hoje, é este 
tipo de transmissão largamente utilizado em todas as indústrias.
Assim, como na transmissão pneumática, o sinal é linearmente 
modulado em uma faixa padronizada representando o conjunto de 
valores entre o limite mínimo e máximo de uma variável de processo 
qualquer. Como padrão para transmissão a longas distâncias são 
utilizados sinais em corrente contínua variando de 4 a 20 mA e para 
distâncias até 15 metros aproximadamente, também utilizam-se sinais 
em tensão contínua de 1 a 5V.
Vantagens:
a) Permite transmissão para longas distâncias sem perdas.
b) A alimentação pode ser feita pelos próprios fios que conduzem o 
Sinal de transmissão.
c) Necessita de poucos equipamentos auxiliares.
d) Permite fácil conexão aos computadores.
e) Fácil instalação.
f) Permite de forma mais fácil a realização de operações matemáticas.
Desvantagens:
a) Necessita mão de obra especializada para sua instalação e 
manutenção.
b) Exige utilização de instrumentos e cuidados especiais em 
Instalações localizadas em áreas de risco.
c) Exige cuidados especiais na escolha do encaminhamento de 
cabos ou fios de sinais.
d) Os cabos de sinal devem ser protegidos contra ruídos elétricos.
DIGITAL: 
Neste tipo, “pacotes de informações” sobre a variável medida são enviados 
para uma estação receptora, através de sinais digitais modulados e 
padronizados. Para que a comunicação entre o elemento transmissor 
receptor seja realizada com êxito é utilizada uma “linguagem” padrão 
chamada protocolo de comunicação.
Vantagens:
a) Permite transmissão para longas distâncias sem perdas.
b) A alimentação pode ser feita pelos próprios fios que conduzem o sinal 
de transmissão.
c) Necessita de poucos equipamentos auxiliares.
d) Permite fácil conexão aos computadores.
e) Fácil instalação.
f) Permite de forma mais fácil a realização de operações matemáticas.
Desvantagens:
a) Necessita mão de obra especializada para sua instalação e 
manutenção.
b) Exige utilização de instrumentos e cuidados especiais em instalações 
localizadas em áreas de risco.
c) Exige cuidados especiais na escolha do encaminhamento de cabos ou fios de sinais.
d) Os cabos de sinal devem ser protegidos contra ruídos elétricos.
RÁDIO: 
neste tipo, o sinal ou um pacote de sinais medidos são enviados à Sua 
estação receptora via ondas de rádio em uma faixa de freqüência 
específica.
 
Vantagens:
a) Não necessita de cabos de sinal.
b) Pode-se enviar sinais de medição e controle de máquinas em 
movimento.
 
Desvantagens:
a) Alto custo inicial.
b) Necessidade mão de obra altamente especializada.
 
MODEM: 
 A transmissão dos sinais é feita através de utilização de linhas telefônicas 
pela modulação do sinal em freqüência, fase ou amplitude. 
 
Vantagens:
a) Baixo custo de instalação.
b) Pode-se transmitir dados a longas distâncias.
 
 
Desvantagens:
a) Necessita de profissionais especializados.
b) Baixa velocidade na transmissão de dados.
c) Sujeito a interferências externas, inclusive violação de 
informações.
 
Elementos do Controle Automático.
Os elementos do controle automático são divididos em três grupos: elementos primários, elementos secundários e elementos finais de controle. 
Diagrama de bloco 
Utilizado para dar uma melhor visualização da interdependência dos 
diversos órgãos que compõem o sistema, evidenciando as diferentes 
entradas e saídas das malhas de ação e de realimentação, 
tornando-as compreensivas. 
Os blocos não têm apenas uma função ilustrativa, constituem um método 
eficaz para o estudo de sistemas complexos. Cada bloco tem uma tradução 
matemática das funções, podendo-se mesmo estabelecer operações entre 
eles e nas malhas globais que os integram. 
Malha de controle
É a combinação de instrumentos interligados para medir e/ou controlar uma 
variável. 
Elementos primários
 São dispositivos com os quais se consegue detectar (medir) alterações nas 
variáveis do processo. Exemplo: sensores de pressão, indicadores de 
temperatura, etc. 
Elementos secundários 
são dispositivos que recebem e tratam o sinal do elemento primário. 
Exemplo: transmissores, controladores, etc. 
 
Elemento final de controle (final control element) 
É quem atua na variável manipulada em função de um sinal de 
comando/controle recebido. Normalmente é uma válvula. 
 Processo (controlled system) 
Trata-se de um determinado sistema industrial (planta) que possui um 
comportamento dinâmico, sobre o qual atuamos a fim de obtermos o 
controle de uma determinada variável ou produto. Um processo denota uma 
operação ou uma série de operações sobre materiais sólidos ou fluidos, na 
(s) qual (is) se busca conseguir que estes materiais se mantenham em um 
estado de utilização adequado a uma qualidade preestabelecida. Exemplo: 
água de alimentação de uma caldeira, sistema de óleo lubrificante de um 
motor Diesel, etc. 
 
Variável manipulada (manipulated variable )
É o agente físico que recebe a ação do controlador e altera o meio 
controlado. Por exemplo, numa caldeira é a vazão de água de 
alimentação. 
Variável controlada (controlled variable) 
É o agente físico (variável) que se deve manter em um valor 
desejado. Exemplo: no controle de uma caldeira pode ser o nível de 
água do tubulão, a pressão de vapor, ou a combustão. 
 Variável secundária
É o agente físico (variável) mais próximo da variável controlada e que 
de forma instantânea interfere na mesma. No caso do controle de uma 
caldeira, é a vazão de vapor produzida. 
Variável de entrada (command variable) 
É o valor emitido pelo elemento de ajuste do setpoint para o 
comparador. 
Valor de referência (set-point)
É o valor com o qual se pretende manter a variável controlada. 
Também é chamado de valor desejado. 
Meio controlado
É a energia ou material do processo no qual a variável é controlada. 
Exemplo: no sistema de água de alimentação de uma caldeira, é a 
água; no sistema de óleo lubrificante de um motor Diesel, é o óleo 
lubrificante. 
Agente de controle 
É o elemento que altera o meio controlado, é a energia ou material do 
processo, da qual a variável manipulada é uma condição ou característica. 
Exemplo: em um trocador de calor a vapor o agente de controle é o vapor, 
pois a variável manipulada é o vapor e no controle de uma caldeira é a água 
de alimentação. 
Perturbação
É um sinal indesejável, pois tende a desestabilizar o sistema e, 
conseqüentemente, alterar o valor da variável comandada. 
Sensor 
É o elemento de um instrumento de medição que detecta o valor da 
variável que deve ser controlada. A informação mensurada é enviada ao 
comparador do controlador. O sinal emitido, às vezes, precisa ser 
amplificado ou convertido. 
Detetor (detector) 
Dispositivo ou substância que indica a presença de um fenômeno, se 
necessariamente fornecer um valor de uma substância. 
Conversor (converter)
Tem a função de converter o sinal recebido. Pode converter sinal elétrico 
em pneumático; elétrico em hidráulico; analógico em digital; e vice-versa. 
Normalmente são instalados entre o sensor e o comparador, ou entre o 
controlador e o elemento final de controle. 
Transdutor de medição (measuring transducer)
Dispositivo que fornece uma grandeza de saída que tem uma correlação 
determinada com a grandeza de entrada. Esse termo é empregado, por 
um grande número de técnicos, no lugar de conversor. 
Comparador 
 Sua função é comparar o valor medido com o valor desejado, gerando um 
sinal de erro, cuja amplitude é proporcional à diferença algébrica entre o 
sinal de referência (setpoint) e o sinal de realimentação (feedback). 
Comparador 
 Sua função é comparar o valor medido com o valor desejado, gerando um 
sinal de erro, cuja amplitude é proporcional à diferença algébrica entre o 
sinal de referência (setpoint) e o sinal de realimentação (feedback). 
Controlador (controller) 
Sua função é gerar um sinal de controle, o qual irá posicionar o elemento 
final de controle, a fim de manter a variável controlada dentro do valor 
desejado. Esse sinal varia de amplitude em função do sinal de erro 
enviado pelo comparador. É desejado que esta ação do controlador seja 
feita no menor tempo possível.
Transmissor (transmitter) 
Dispositivo que detecta uma variável de processo por meio de um 
elemento primário e que tem um sinal de saída cujo valor é proporcional 
ao valor da variável controlada. 
Amplificador de sinal 
Tem a função de amplificar o sinal do sensor ou do controlador, quando 
esse é muito baixo, garantido uma informação precisa. Podem ser 
pneumáticos (bico palheta), elétricos e eletrônicos. 
Sinal de desvio ou de controle (deviation) 
É o valor resultante da equação algébrica entre o valor desejado e 
o valor da variável controlada medido. Também denominado sinal 
de erro. 
Atuador (actuator) 
É a parte do elemento final de controle, que recebe o sinal de 
acionamento do transdutor. Pode ser pneumático ou elétrico. 
SIMBOLOGIA APLICADA
objetivo de simplificar e globalizar o entendimento dos documentos utilizados para representar as configurações das malhas de instrumentação
No Brasil a Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) através de sua norma NBR 8190 apresenta e sugere o uso de símbolos gráficos para representação dos diversos instrumentos e suas funções ocupadas nas malhas de instrumentação, que está em conformidade com a S.5.1 (Instrumentation Symbols and Identification) da Instruments Society of America (ISA).
 
De acordo com a norma, cada instrumento ou função programada será identificado por um conjunto de letras que o classifica funcionalmente
1ºGRUPO DE LETRAS
2ºGRUPO DE LETRAS
LETRA
VARIÁVELMEDIDA
FUNÇÃO
1ª Letra
Modificadora
Passivaou de
Informação
Ativaou de Saída
Modificadora
A
Análise
Alarme
B
Chama
C
Condutividade elétrica
Controlador
D
Densidade
Diferencial
E
Tensão
Sensor
F
Vazão
Razão
G
Escolha do usuário
Visão direta
H
Manual
Alto
I
Corrente elétrica
Indicador
J
Potência
Varredura,
Seleção.manual
K
Temporização
Taxa variação
com o tempo
Estação de controle
L
Nível
Lâmpada piloto
Baixo
M
Umidade
Instantâneo
Médio, Intermediário
N
Escolha do usuário
O
Escolha do usuário
Orifício de restrição
P
Pressão
Conexão para teste
Q
Quantidade
Integração,
Totalização
R
Radiação
Registrador
S
Velocidade, Freqüência
Segurança
Chave
T
Temperatura
Transmissor
U
Multivariável
Multifunção
Válvula,Damper
V
Vibração, Análise
mecânica
W
Peso, Força
Poço ponta de prova
X
Não classificada
Eixo dos X
Não classificada
Não classificada
Não classificada
Y
Estado, Presença, Seqüência de eventos
Eixo dos Y
Relé, Conversor
Solenóide
Z
Posição, Dimensão
Eixo dos Z
Acionador, Atuador,
Elemento final de controle.
Simbologia para representação de sinais de controle. 
A tabela de símbolos gerais utilizados para representar instrumento ou função programada, de acordo com o tipo e sua localização.
Para representar um diagrama P&I de malha de controle, empregam-se 
símbolos que são definidos na norma S 5.1 da ISA. Essa Norma 
considera que cada instrumento ou função programada será identificado 
por um conjunto de letras e um conjunto de algarismo.
A primeira letra do conjunto de letras indica a variável medida/controlada 
e as letras subsequentes indicam a função que o instrumento 
desempenha na malha de controle. O primeiro algarismo indica a 
área/fábrica e o segundo indica a malha à qual o instrumento ou função 
programada pertence. Eventualmente, para completar a identificação, 
poderá ser acrescido um sufixo. 
Outras observações sobre essa Norma: 
a) Uma letra tipo “escolha do usuário” é utilizada para cobrir significados 
não listados e que serão utilizados de maneira repetitiva em um projeto 
particular. O significado da letra deve ser definido na legenda. 
b) A letra “A” cobre todos os tipos de analisadores. Recomenda-se que o 
tipo de análise realizado pelo instrumento seja definido fora do círculo de 
identificação. 
c) A função passiva “G” aplica-se a instrumentos ou dispositivos que 
fornecem uma indicação visual não calibrada, como os visores de vidro e 
monitores de TV. 
Outras observações sobre essa Norma: 
d) No caso de diagramas P&I, se necessário, as funções associadas com o 
uso da letra subsequente “Y” são definidas fora do circulo de identificação. 
e) Os termos modificadores “alto”, “baixo”, “médio” ou “intermediário” 
correspondem a valores das variáveis medidas, e não aos valores dos 
sinais correspondentes, a não ser que seja indicado de outra forma. 
f) Os termos modificadores “alto”, “baixo”, quando aplicados a posições de 
válvulas e outros dispositivos abre-fecha (on-off), são definidos como se 
segue: 
 I - “alto” denota que a válvula está na posição completamente aberta ou se aproxima desta, e 
 II - “baixo” mostra que ela está na posição totalmente fechada ou se aproxima desta. 
Outras observações sobre essa Norma: 
g) O termo “registrador” aplica-se a qualquer forma de armazenamento permanente de informações que permite recuperação por quaisquer meios; 
h) A primeira letra “V” (vibração ou análise mecânica) desempenha o 
mesmo papel em monitoração de máquinas que a letra “A” desempenha 
em análise de maneira geral. 
i) Exceto para a variável vibração, espera-se que as demais variáveis de 
análise mecânica sejam definidas fora do círculo de identificação. 
Símbolos gráficos da norma ISA S5.1 para representação de uma malha de controle em diagrama P&I. 
T
RC
210
02
A
VARIÁVEL(controlada ou medida)
FUNÇÃO(registrador controlador)
ÁREADE ATIVIDADE
(planta ou fábrica)
N.ºSEQUENCIAL DA MALHA
S
U
F
I
IDENTIFICAÇÃOFUNCIONAL
IDENTIFICAÇÃODA MALHA
X
O
onde:
T
=Variável medida : TEMPERATURA;
R
=Função passiva ou de informação: REGISTRADOR;
C
=Função ativa ou de saída: CONTROLADOR;
210
=Áreade atividadeou fábrica, onde o instrumento ou função programada atua;
02
=Número seqüencial da malha;
A
=Sufixo.
TABELA – exemplo de identificação do instrumento TRC-2102A
FLUXOGRAMA DE PROCESSO E INSTRUMENTAÇÃO (P&I)
Exemplo de um fluxograma de processo e instrumentação 
Nos Fluxogramas de Processo e Instrumentação deve estar contido:
 
As tubulações principais com indicação do fluido contido, o sentido do fluxo e suas dimensões principais. 
Todos os vasos (tanques, tambores, vasos, reatores) com indicação das características básicas, como tipo, dimensões principais, temperatura e pressão de trabalho, número de bandejas, etc. 
As principais válvulas de bloqueio, regulagem, controle, segurança,  
Todos os equipamentos importantes (bombas, compressores, ejetores, filtros, trocadores de calor, etc.) com indicação das características básicas como vazão, temperatura, pressão, carga térmica, etc.
Todos os instrumentos principais deverão estar indicados por sua simbologia e nomenclatura.
 
Abreviações para especificar o tipo de alimentação: 
AS: ar de alimentação;
IA: ar de instrumento;
PA: ar da planta;
ES: alimentação elétrica;
GS: alimentação de gás;
HS: alimentação hidráulica;
NS: alimentação de nitrogênio;
SS: alimentação de vapor;
WS: alimentação de água.
SISTEMAS DE UNIDADES DE MEDIDAS
Fig.11: tabela comparativa entre sistemas de unidades 
DEFINIÇÃO DAS UNIDADES DE MEDIDA NO SISTEMA INTERNACIONAL (SI)
O Sistema Internacional de Unidades, abreviação SI, é o sistema desenvolvido pela Conferência Geral de Pesos e Medidas e é adotado em quase todas as nações industrializadas do mundo. As correspondências de cada unidade fundamental no SI são:
 
METRO: é o comprimento igual a 1.650.763,73 comprimentos de onda no vácuo, de radiação correspondente à transição entre os níveis 2p10 e 5d5 do átomo de Criptônio - 86.
SEGUNDO: é a duração de 9.192.631.770 períodos de radiação, correspondente à transição entre os dois níveis hiperfinos do estado fundamental do átomo de Césio - 133.
QUILOGRAMA: é a massa do protótipo internacional do quilograma. Este protótipo é conservado no Bureau Internacional de Pesos e Medidas em Sèvre na França.
NEWTON: é a força que dá a um corpo de um quilograma de massa, a aceleração de um metro por segundo ao quadrado.
WATT: é a potência que dá origem à produção de energia na taxa de um joule por segundo.
 
JOULE: é o trabalho realizado quando o ponto de aplicação de uma força igual a um Newton desloca-se de um metro na direção da força.
DEFINIÇÃO DAS UNIDADES DE MEDIDA NO SISTEMA INTERNACIONAL (SI)
 ELEMENTOS PRIMÁRIOS DE MEDIÇÃO 
 Instrumentos (medidores) utilizados para fazer a detecção, a medição, a transmissão e a monitoração das variáveis físicas envolvidas no sistema ou na malha de controle dos processos, em especial os instrumentos aplicados ao controle automático. 
O instrumento medidor ou sistema de medição pode ser mecânico, pneumático, hidráulico, elétrico, eletrônico, ou uma combinação de quaisquer duas ou mais formas básicas, como os eletromecânicos. 
Diagrama de bloco do sistema de medição 	
ELEMENTO PRIMÁRIO - Responsável por criar as condições da medição da variável pelo sensor. É representado por uma placa de orifício. 
DETECTOR - Detecta a variável monitorada e converte a magnitude do parâmetro para um sinal mecânico ou elétrico. 
CONVERSOR (Transdutor) - Converte o sinal de saída do detector para um sinal que pode ser usado pelos elementos de controle do processo. Se o sinal do detector poder ser usado diretamente, não é necessário o transdutor. 
AMPLIFICADOR - Aumenta a magnitude do sinal da variável detectada.
 
INDICADOR - Mostra o valor (sinal) medido da variável do processo. 
PRESSÃO 
Quando uma força é aplicada de forma distribuída sobre uma superfície, dizemos que existe uma pressão exercida nessa superfície. A pressão p exercida sobre uma superfície é igual ao quociente da força F aplicada perpendicularmente à área A da superfície. Para uma mesma força, quanto menor for a área de sua aplicação, maior será a pressão exercida.
DEFINIÇÕES BÁSICAS
HIDROSTÁTICA: ciência que estuda as propriedades dos fluidos em repouso. 
HIDRODINÂMICA: ciência que estuda as propriedades dos fluidos em movimento. 
FLUIDO: um fluido é uma substância que pode fluir, isto é, escoar facilmente. O termo “fluido” inclui os líquidos, os gases e os vapores.  
SÓLIDO: toda matéria cuja forma não muda facilmente quando submetida a uma força. 
LÍQUIDOS: toda matéria cuja forma pode ser mudada facilmente quando submetida a uma força, porém sem mudar o volume. Os líquidos oferecem uma resistência muito grande à compressão.
VAPORES E GASES: toda matéria cuja forma e volume podem ser mudados facilmente quando submetida a uma força. Os gases são facilmente compressíveis.
MASSA ESPECÍFICA: também chamada de densidade absoluta é a relação entre a massa e o volume de uma determinada substância. É representada pela letra grega ρ (rô) e no SI pela unidade kg/m3.
 
 
DENSIDADE RELATIVA: é relação entre a massa específica de uma substância A e a massa específica de uma substância de referência, tomadas à mesma condição de temperatura e pressão. A densidade relativa é adimensional, ou seja, não apresenta unidade de medida e pode ser indicada por “dr”.
DENSIDADE RELATIVA: é relação entre a massa específica de uma substância A e a massa específica de uma substância
de referência, tomadas à mesma condição de temperatura e pressão. A densidade relativa é adimensional, ou seja, não apresenta unidade de medida e pode ser indicada por “dr”.
PESO ESPECÍFICO: é a relação entre o peso e o volume de uma determinada substância. É representado pela letra grega γ (gama) e no SI pela unidade kgf/m3.
UNIDADES DE PRESSÃO
Força - expressa em Newton (símbolo N) e é definida como a força que comunica à massa de um quilograma a aceleração de um metro por segundo ao quadrado na direção da força (N = Kg . m/s2).
 Área - expressa em metro quadrado (símbolo m2) e é definida como a área de um quadrado cujo lado tem um metro de comprimento.
Pressão - expressa em Pascal (símbolo Pa) e é definida como a pressão exercida por uma força de um Newton, uniformemente distribuída sobre uma superfície plana de um metro quadrado de área, perpendicular à direção da força (Pa = N/m2).
A unidade de pressão usualmente utilizada no sistema métrico industrial é o kgf/cm2, e no sistema inglês industrial se utiliza o PSI (lbf/pol2).
FATORES DE CONVERSÃO DE UNIDADES DE PRESSÃO
Tabela fatores de conversão unidades de pressão
MEDIDAS DE PRESSÃO
Pressão atmosférica é a pressão exercida por uma coluna de ar de altura igual à espessura da camada sobre a superfície de 1 cm² ao nível do mar. Eqüivale a 1, 033 kp/cm², aproximadamente 760 mmHg. 
Pressões Absoluta Subtende-se por pressão absoluta a pressão total ou efetiva de um fluido, ou seja, é a soma das pressões relativas e atmosféricas. 
PRESSÃO ABSOLUTA = PRESSÃO RELATIVA + PRESSÃO ATMOSFÉRICA
Pressão Manométrica ou Relativa 
Pressão Manométrica ou Relativa É a pressão medida em relação à pressão atmosférica, tomada como unidade de referência, ou seja, é a pressão indicada por um manômetro. 
MANÔMETRO é o nome genérico dos instrumentos ou dispositivos medidores de pressão. Estes podem ser mecânicos, eletromecânicos, elétricos ou eletrônicos. 
TIPOS DE PRESSÃO
PRESSÃO ESTÁTICA é a pressão exercida em um ponto, em fluidos estáticos, que é transmitida integralmente em todas as direções e produz a mesma força se aplicada em áreas iguais.
Pontos de medição de pressão estática 
OBS: Caso não haja circulação do fluido, a pressão será a mesma em todos os pontos do duto. Caso haja circulação, a pressão estática deverá ser medida, através de um orifício de pressão, com eixo perpendicular à corrente do fluido, de forma que a medição não seja influenciada pela componente dinâmica da circulação.
PRESSÃO DINÂMICA: é a pressão devida à velocidade de um fluido em movimento em um duto.
Pd = ρ. V2 /2 (N/m2)
Pd = pressão dinâmica
ρ = massa específica do fluido (kg/m3)
V = velocidade do fluido (m/s)
γ = peso específico do fluido (kgf/m3)
g = aceleração da gravidade (9,8 m/s2)
PRESSÃO TOTAL:É a soma das pressões estática e dinâmica
Esquemático para medição de pressão estática, dinâmica e total 
PRESSÃO DIFERENCIAL: É a diferença de pressão medida em dois pontos de um duto ou equipamento, também chamado de ΔP (delta P).
 
Fig.18: delta P criado em um obstáculo percorrido por um fluido.
CLASSIFICAÇÃO DOS ELEMENTOS MEDIDORES DE PRESSÃO:
 
a) por equilíbrio de uma pressão desconhecida contra uma força conhecida:
Colunas de líquido (Manômetros de tubo em “U”) 
Tubo reto
Tubo reto inclinado
b) por meio da deformação de um material elástico:
Tubo de Bourdon (em forma de C, espiral ou helicoidal)
Membrana
Fole 
c) por meio de variação de uma propriedade física:
Célula Strain Gauge
Célula Piezoelétrica 
d) d/p cell (célula de pressão diferencial):
Células Capacitivas
Funcionamento 
 Um dos ramos do tubo é ligado ao lugar do qual se deseja saber o valor da pressão. Essa pressão age sobre o líquido, fazendo-o descer em um dos ramos do tubo e, conseqüentemente, subir no outro ramo. A altura do líquido deslocado fornece, por meio da escala graduada, uma indicação direta da pressão diferencial. 
TIPOS DE MANÔMETRO
Manômetro tipo coluna reta vertical: Nesse manômetro as áreas dos ramos da coluna são diferentes, sendo a pressão maior aplicada normalmente no lado da maior área. Essa pressão, aplicada no ramo de área maior provoca um pequeno deslocamento do líquido na mesma, fazendo com que o deslocamento no outro ramo seja bem maior, face o volume deslocado ser o mesmo e sua área bem menor. 
TIPOS DE MANÔMETRO
Manômetro tipo tubo inclinado: é utilizado para medir baixas pressões na ordem de 50 mmH2O. Sua construção é feita inclinando um tubo reto de pequeno diâmetro, de modo a medir com boa precisão pressões em função do deslocamento do líquido dentro do tubo. A vantagem adicional é a de expandir a escala de leitura o que é muitas vezes conveniente para medições de pequenas pressões com boa precisão.
TIPOS DE MANÔMETRO
Manômetro Tipo Bourdon: consiste em um tubo com seção oval, que poderá estar disposto em forma de “C”, espiral ou helicoidal tem uma de sua extremidade fechada, estando a outra aberta à pressão a ser medida.
Com a pressão agindo em seu interior, o tubo tende a tomar uma seção circular resultando um movimento em sua extremidade fechada. Esse movimento através de engrenagens é transmitido a um ponteiro que irá indicar uma medida de pressão em uma escala graduada.
TIPOS DE MANÔMETRO
Manômetro tipo diafragma: Ao aplicar-se uma pressão diafragma haverá um deslocamento do mesmo até um ponto onde a força da mola se equilibrará com a força elástica do diafragma. Este deslocamento resultante é transmitido a um sistema com indicação (ponteiro) que mostra a medição efetuada.
TIPOS DE MANÔMETRO
Manômetro tipo Fole: Sendo adicionado uma pressão na parte interna do fole, a extremidade livre desloca-se. Este deslocamento é transferido ao LINK e setor, através da alavanca fazendo com que o ponteiro se desloque. Com a introdução de pressão na unidade de recepção, a cápsula de diafragma desloca-se e empurra o LINK. O deslocamento é transmitido ao pinhão e ponteiro através do setor.
Selagem:
É um artifício para isolar o instrumento 
do fluido de medição, permitindo apenas 
que a pressão deste possa ser medida.
Potes de selagem.
São reservatórios colocados entre o processo e o elemento medidor, isolando-o através da diferença de densidade existente entre os líquidos do processo e do selo. A pressão exercida pelo líquido do processo será transmitida ao líquido de enchimento do selo (que é necessariamente mais denso) e este a levará até a célula de medição.
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Selo de diafragma 
Como o próprio nome diz, o selo 
diafragma possui uma cápsula 
de diafragma separando a 
conexão ao processo da conexão 
ao medidor.
Fig.46: ilustrações de selos remotos acoplados a transmissores de pressão eletrônicos
ACESSÓRIOS ÚTEIS PARA USO EM MEDIÇÃO DE PRESSÃO
Supressor de ruídos: 
Ruídos eletromagnéticos inconvenientes podem ser agravantes para 
deteriorar o sinal de processo, e neste caso, um supressor comum de 
ruídos pode e deve ser utilizado. 
Válvulas Manifold: 
são elementos instalados nas tomadas de impulso de medidores de 
pressão diferencial a fim de promover segurança ao instrumento, ao 
operador e ao processo, em uma situação de manutenção ou reposição.
É constituído por um bloco contendo três ou cinco válvulas, com 
finalidades específicas e correspondentes ao seu posicionamento dentro 
das tomadas de impulso. 
A CHAVE DE PRESSÃO – PRESSOSTATO:
são dispositivos que têm como finalidade básica atuar em um processo 
informando uma condição anormal de pressão. Um pressostato é 
normalmente construído de duas partes: a primeira é a parte sensora e a 
segunda é chamada de acionadora. A parte sensora é aquela que recebe 
o impulso de pressão direto do processo onde está instalado. Tal impulso 
é percebido por um elemento sensor (normalmente uma membrana de 
neoprene ou lâmina delgada de aço inoxidável ou ainda latão). Ao 
deformar-se irá atuar em sua segunda parte, que é um dispositivo elétrico 
(microchaves – microswitch - ou pequenas ampolas de mercúrio).
 
PSL – Pressostato de Pressão Baixa:
Como para o PSL a condição normal é a pressão alta,
quando este estiver alinhado ao processo em regime normal de operação, seu dispositivo de acionamento será imediatamente atuado. Portanto para que tenhamos a condição de continuidade elétrica, o PSL deve ser ligado eletricamente aos pontos COMUM e NORMALMENTE ABERTO (C + NA).
PSH – Pressostato de Pressão Alta:
Pelo já exposto fica fácil entender que o PSH deve ser ligado aos pontos COMUM e NORMALMENTE FECHADO (C + NF). Certamente, se é alarme de pressão alta, então a condição de normalidade para este dispositivo é a pressão baixa.
MEDIDORES DE NÍVEL 
É definida como a determinação da posição de uma interface entre 
dois produtos, quando estes possuem densidades diferentes.
É a altura de um líquido ou de um sólido, contidos em um recipiente. 
O objetivo da medição do nível é permitir o cálculo do volume ou do 
peso 
A determinação do nível e o seu controle na industria é importante para: 
a) manter o controle da capacidade dos tanques que tenham um fluxo constante durante um processo; 
b) determinar constantemente o conteúdo de tanques de armazenamento visando controle operacional ou de custo. 
 Unidades de Nível
a) altura, em centímetro (cm) ou metro (m); 
b) volume, em litro (l) ou metro cúbico (m³); e 
c) peso, em quilograma (kg) ou tonelada (T). 
Tanque cilíndrico vertical. 	
Tanque cilíndrico horizontal. 	
Não devemos esquecer que: 
 A forma do recipiente freqüentemente determina o tipo de instrumento necessário para se fazer a indicação do nível. 
 Um recipiente alto e estreito dá uma indicação mais precisa com relação ao volume que um recipiente baixo e largo. 
 Já uma pequena variação no nível de um recipiente baixo e largo representa maior variação de volume em um sistema controlado (ver capacitância). 
 Em um tanque cilíndrico vertical a variação do nível é proporcional à variação do volume, pois o volume é uniforme.
 E que num tanque cilíndrico horizontal o volume não é uniforme, 
CLASSIFICAÇÃO DOS ELEMENTOS MEDIDORES DE NÍVEL:
A medição DIRETA é aquela que se faz tendo como referência a posição do plano superior da substância medida. Ex: visual direta, como um flutuador, ou pela reflexão de ondas ultra-sônicas ou eletromagnéticas .
A medição INDIRETA é aquela em que a determinação do nível se faz em função de uma segunda variável. Ex: medida de pressão da coluna hidrostática , da variação de peso do equipamento.
SONDA 
Vara, haste ou fita métrica metálica (trena) graduadas em centímetro ou outra unidade apropriada, que pode ser inserida no tanque ou reservatório; a verdadeira profundidade (altura) do material é dada pela porção molhada na sonda. 
RÉGUA OU GABARITO:
Consiste em uma régua graduada que tem o comprimento conveniente, para ser introduzida dentro do reservatório onde vai ser medido o nível. A determinação do nível se efetuará através da leitura direta do comprimento marcado na régua, pelo líquido. 
 
VISORES DE NÍVEL:
É um método empregado em recipientes abertos ou fechados para os quais é apropriada a indicação local (visual) do nível do material. 
  VISOR DE VIDRO TRANSPARENTE TUBULAR:
Normalmente é um tubo de vidro simples ou raramente de plástico especial, com as duas extremidades ligadas por meio de válvulas de bloqueio ao recipiente que contém o líquido. 	
Fig.54 imagem de um visor de vidro transparente tubular
VISOR DE VIDRO TRANSPARENTE PLANO:
 Este conjunto de espelhos e vidros é então montado em forma de sanduíche em um corpo rígido com uma seção central circular ou quadrangular por onde o líquido irá penetrar.
Fig.55 ilustrações de visores de vidro transparente plano
VISOR DE VIDRO REFLECTIVO OU REFLEX
construído de forma similar ao tipo transparente (material e forma 
geométrica), porém com algumas particularidades. Somente um vidro 
é utilizado, sendo montado sobre um corpo de aço carbono, bronze ou 
alumínio tendo à sua frente o corpo do espelho e sendo totalmente 
fechado na parte traseira.O conjunto é fixado com grampos em forma de 
“U” e parafusos na parte frontal.
BÓIAS OU FLUTUADORES:
uma bóia flutuando sobre a superfície do líquido acompanha o nível em que ele se encontra e transmite os movimentos para a parte externa do tanque caso a altura do produto se altere.
MEDIÇÃO DE NÍVEL POR PRESSÃO HIDROSTÁTICA:
Esta é sem dúvida uma das formas mais usuais de se medir o nível de um determinado reservatório: fazendo-se a medição indireta através da pressão exercida pela coluna líquida no fundo do tanque. 
Este princípio de medição baseia-se na equação de STEVIN para medição de pressão
Onde:
P = Pressão exercida pelo líquido de densidade ρ à altura h.
P0 = Pressão na superfície do líquido cujo nível se quer medir.
ρ = densidade absoluta do líquido.
g = aceleração da gravidade.
h = altura.
MEDIÇÃO EM TANQUES ABERTOS:
A faixa de medição do instrumento será dada em função do valor máximo da altura da coluna líquida e da densidade do líquido contido no reservatório.
MEDIÇÃO EM TANQUES FECHADOS:
Para uma correta medição de nível a partir deste princípio em tanques fechados, devemos conectar a câmara de alta do transmissor ao fundo do tanque e a câmara de baixa à extremidade superior do tanque.
Desta forma haverá a compensação da pressão de topo do tanque, uma vez que a mesma pressão estará aplicada em ambas as câmaras do transmissor.
MEDIÇÃO DE NÍVEL POR EMPUXO:
Todo corpo imerso ou parcialmente imerso em um fluido, recebe a ação de uma força vertical e ascendente que numericamente corresponde ao peso do volume do líquido deslocado pelo corpo.”
E = ρ . g . Vim, 
E = força de empuxo
ρ = massa específica do fluido
g = aceleração da gravidade no local
Vim = volume imerso do corpo
O DESLOCADOR (Displacer):
Quanto maior for o nível, maior será o volume imerso do flutuador e pelo princípio de Arquimedes, maior será o empuxo por ele sofrido. 
O empuxo gera um pequeno movimento no flutuador que, por sua vez, é ligado a uma haste que sofre uma pequena rotação. Esta haste é ligada a um tubo que se torciona em função daquela rotação. 
MEDIÇÃO DE NÍVEL POR BORBULHADOR:
determinação do nível de líquidos viscosos e/ou corrosivos, bem como o de quaisquer líquidos, sem que o transmissor entre em contato com o fluido de medição. 
Neste sistema o nível é determinado em função da pressão necessária para provocar borbulhamento do líquido. Utilizado em tanques abertos para líquidos que apresentem densidade constante.
Medidores de Nível Elétricos 
Estes medidores de nível são de dois tipos: 
a) condutivos, e 
b) capacitivo. 
Medidores de nível por condutividade elétrica 
Permanecendo o líquido em contato com o eletrodo, passa uma corrente elétrica pelo circuito. Baixando o nível, o circuito se desliga no instante em que o liquido não alcança mais o eletrodo. Como o relé controlador faz distinção entre estas duas condições, ele liga ou desliga a operação de uma válvula de controle, atuando como um controlador on-off, acende um sinal luminoso ou soa um alarme 
Medidores de Nível Capacitivos 
A variação de capacitância causa uma variação correspondente na freqüência de um oscilador, que produz um sinal por meio do circuito eletrônico, o qual indica a condição de nível; máximo ou mínimo, ou ativa e desativa o dispositivo apropriado de controle. 
Medidor de Nível Radioativo 
o material radioativo é montado num lado do tanque de armazenamento e o detector é montado no lado oposto. O sistema é instalado para o nível requerido pelo processo. Quando o material no tanque de armazenamento sobe ao nível dos raios radioativos, ou acima, intercepta os raios ao detector. O relé no detector fecha o contato interrompendo o fornecimento de material para o tanque. 
MEDIÇÃO DE NÍVEL POR EFEITO ULTRASÔNICO OU ECOSSÔNICO:
A montagem das unidades emissora e receptora é feita no topo do tanque de medição. A unidade emissora envia um trem de pulsos de ondas sônicas, que serão refletidas na superfície do líquido. Parte desta onda refletida será captada pela unidade receptora. 
O intervalo de tempo entre o envio do trem de pulsos e sua recepção
é diretamente proporcional à distância percorrida pela onda, e, portanto relaciona-se diretamente com o nível do tanque.
 h = H – (v . t / 2)
H = altura do tanque.
h = nível do tanque.
v = velocidade do som.
t = tempo medido
H – h = parte vazia do tanque.
MEDIÇÃO DE NÍVEL POR PESAGEM:
consiste basicamente na instalação de células de cargas nas bases de sustentação do silo cujo nível se deseja medir.
Célula de carga é um sensor constituído por fitas extensiométricas (STRAIN-GAUGES) fixadas adequadamente em um bloco de aço especial com dimensões calculadas para apresentar uma deformação elástica e linear quando submetido a uma força.
Esta deformação é detectada pelas fitas extensiométricas através da variação de sua resistência elétrica. 
CHAVES DE NÍVEL:
Têm por objetivo acusar uma condição extrema no armazenamento do produto. Esta condição extrema visa sempre evitar que haja ou material em excesso no reservatório o que ocasionaria transbordo, ou falta de material o que faria, por exemplo, uma bomba cavitar (trabalhar em vazio).
Chaves de nível vibratória;
Chaves de nível tipo bóia;
Chaves de nível tipo pás rotativas;
Chaves de nível tipo eletrodos;
Chaves de nível do tipo ultrasônico;
Chaves de nível do tipo capacitivo, etc.
Chave de Nível Vibratória:
Seu funcionamento baseia-se na vibração da haste metálica por um cristal piezoelétrico colocado em seu interior, sendo a saída ON/OFF acionada quando o produto toca a haste.  
Chave de Nível Tipo Bóia:
Esta chave de nível foi desenvolvida para aplicações que necessitam detectar e controlar o nível de tanques ou reservatórios onde são armazenados materiais líquidos como água, produtos químicos (agressivos ou não), óleos, entre outros.
Chave de Nível tipo Pás Rotativas:
É um instrumento eletromecânico utilizado na detecção e controle de nível de silos contendo materiais sólidos como granulados, minérios, brita, entre outros.
Chave de Nível Tipo Eletrodos:
Instrumento desenvolvido para a detecção e controle de nível de tanques ou reservatórios onde são armazenados materiais líquidos como água ou outros produtos condutivos.
Hastes metálicas encontram-se em contato com o processo e o funcionamento é baseado na condutividade elétrica:
Chave de Nível Tipo Ultrasônico:
Seu funcionamento é baseado na emissão de pulsos de ultra-som entre dois pontos do chanfro da haste. Estes pulsos são transmitidos somente quanto o líquido preenche o chanfro. Neste momento um circuito eletrônico detecta a presença do líquido e aciona a saída (contato elétrico).
Chave de Nível Tipo Capacitivo:
funcionamento é baseado na variação de capacitância que ocorre quando a haste detecta produtos com constantes dielétricas diferentes da do ar. Um circuito eletrônico é responsável por efetuar esse monitoramento. No momento em que o produto entra em contato com a haste, o contato elétrico da saída é acionado.
Este dispositivo possui como principal vantagem o fato de ser uma chave de nível extremamente versátil uma vez que pode ser aplicada na detecção e controle de nível de tanques, silos ou reservatórios contendo praticamente qualquer tipo de produto como líquidos ou sólidos. 
VAZÃO
É a quantidade de fluido, líquido, gás ou vapor, que passa pela seção transversal reta de um duto, em uma unidade de tempo. 
Vazão volumétrica pode ser medida em m3/h, ou outra medida que represente volume (mm3, cm3, litros, galões, pés-cúbicos), por uma unidade de tempo.
Vazão mássica ou gravimétrica pode ser medida em Kg/h, ou outra medida que represente massa (g, lb, toneladas), por uma unidade de tempo.
Onde: 
F = força 
P = pressão 
A = área 	
F = P x A 	
A força, devido à pressão sobre a superfície do líquido, é igual à pressão multiplicada pela área superficial. 
RELAÇÕES MATEMÁTICAS:
Vazão em volume:
A vazão em volume (Q) é dada pela relação entre o volume escoado V e o tempo t que esse volume levou para escoar:
 
A vazão que flui por um duto de área de seção transversal S faz com que uma partícula do fluido percorra uma distância h entre os pontos a e b do duto num dado tempo t
No mesmo tempo t que a partícula de fluido levou para se deslocar do ponto a para o ponto b, o volume V do fluido que passou pelo ponto a preenche toda a parte do duto compreendida entre os pontos a e b e é dado por:
 
Vazão em massa:
A vazão em massa (W) é dada pela relação entre a massa escoada m e o tempo t que essa massa levou para escoar:
massa específica (ρ) é a relação entre a massa e o volume
então,
logo,
como
temos que,
MÉTODOS DE MEDIÇÃO DE VAZÃO:
Medição por pressão diferencial (geradores de ΔP):
 Placa de Orifício;
 Orifício Integral; 
 Tubo de Venturi;
 Bocal de Vazão;
 Tubo de Pitot;
 Tubo Annubar. 
Medição por área variável:
 Rotâmetros.
Medição por impacto do fluido:
 Turbina.
Medição por tensão induzida:
 Eletromagnético. 
Medidores mássicos:
 Efeito Coriólis;
 Efeito Térmico. 
Medição por deslocamento positivo:
 Disco de nutação;
 Pistão oscilante;
 Medidor rotativo.
Medição por ultra-som:
 Efeito Doppler;
 Por tempo de trânsito.
Medição em canais abertos:
 Vertedores e Calha Parshall
Medição através de vórtices:
 Vórtex.
PROPRIEDADES DOS FLUIDOS:
Associadas à medição de vazão, outras variáveis – chamadas “variáveis de influência” – provocam desvios de leitura na maioria dos medidores. 
A pressão e a temperatura são as principais responsáveis pelas alterações nas características dos fluidos. Uma vez conhecidas e quantificadas as alterações (provocadas pela pressão e pela temperatura nas propriedades dos fluidos) que interagem com o medidor de vazão, os efeitos podem ser corrigidos e os erros eliminados.
Os estados possíveis de um fluido são o líquido e o gasoso
Os fluidos podem estar em uma das três fases (gás, vapor ou líquido) dependendo das condições de pressão e temperatura. 
LÍQUIDOS:
A densidade e a viscosidade são importantes propriedades dos 
líquidos, considerando que ambas interagem com os medidores de 
vazão.
GASES:
As principais características dos gases, diretamente relacionadas com a 
medição de vazão, são: a densidade, a viscosidade e o coeficiente 
isentrópico k (=Cp/Cv). 
VISCOSIDADE DOS LÍQUIDOS:
Viscosidade Absoluta ():
É resistência que o fluido oferece ao escoamento.
Ao aplicarmos uma força F sobre a placa móvel de área A, esta deslizará uniformemente sobre a placa fixa a uma velocidade uniforme v.
onde:
 = viscosidade absoluta do fluido (Pa .s)
F = força aplicada à placa móvel (N)
e = espessura da camada fluida (m)
A = área da placa móvel (m2)
v = velocidade da placa móvel (m/s)
Princípios Físicos 
A velocidade de um líquido escoando de uma abertura no fundo de um tanque pode ser expressa pelo teorema de TORRICELLI, 
“a velocidade é igual a raiz quadrada do produtos de duas vezes a constante gravitacional, vezes a altura do líquido, vezes a sua densidade.” 
Onde: 
v = velocidade 
g = constante gravitacional. 
h = altura do líquido. 
δ = densidade do líquido 	
De acordo com a Lei da Continuidade, a vazão de um fluido em movimento, dentro de uma tubulação, é igual em todos os seus pontos. Quando se diminui a seção transversal em um dos pontos da tubulação, a velocidade de escoamento naquele ponto aumenta.
 
O princípio de BERNOULLI estabelece que “a pressão em um fluido escoando é menor quando a velocidade de escoamento for maior e será maior quando a velocidade for menor.” 
Número de Reynolds 
a) escoamento laminar - oferece pouca resistência e ocorre em baixa velocidade (escoamento viscoso). 
b) escoamento turbulento - quando o movimento do fluído for irregular e desordenado e ocorre em alta velocidade. 
O valor numérico destas quatro grandezas é conhecida como número de Reynolds (R). Este é um numero não dimensional e dado pela expressão: 
O escoamento lâminas ocorre com o número de Reynolds inferior a 2000, e o escoamento turbulento apresenta um número de Reynolds acima de 4000. 	
A natureza do fluxo de um fluído depende 
 a) do diâmetro do tubo (D); 
b) da densidade (δ); 
c) da viscosidade
(μ ); e 
d) da velocidade de escoamento (v). 
Coeficiente de Descarga 
O coeficiente de descarga é a relação entre a descarga real através do medidor e a descarga ideal. 
Coeficiente de Velocidade 
O coeficiente de velocidade é a razão entre velocidade média real na seção reta de um fluxo e a velocidade média ideal que ocorreria se não houvesse atrito. Assim temos: 
Coeficiente de Contração 
Coeficiente de contração é a relação entre a área da seção contraída de um fluxo e a área da abertura através da qual o fluido se escoa. 
Medidores de vazão do tipo pressão diferencial 
Caracterizam-se por possuir uma restrição na linha de fluxo. Junto à restrição haverá um aumento da velocidade do fluido e em conseqüência uma queda de pressão, produzindo assim a pressão diferencial, que varia com a quantidade que escoa pelo tubo. 
PLACA DE ORIFÍCIO:
Dos muitos dispositivos inseridos numa tubulação para se criar uma pressão diferencial, o mais simples e mais comum empregado é o da placa de orifício.
Consiste em uma placa precisamente perfurada, a qual é instalada perpendicularmente ao eixo da tubulação.
ORIFÍCIO INTEGRAL:
O fluido a ser medido flui através da câmara de alta pressão do transmissor passando pelo orifício integral e atravessando a câmara de baixa pressão. Com isto, a pressão à montante é aplicada no lado de alta e a pressão à jusante do orifício é aplicada ao lado de baixa pressão do transmissor. Este P é medido pelo instrumento e convertido em sinal telemétrico.
Tubo Venturi 
é um outro tipo de elemento primário que produz uma pressão diferencial empregada para medir a vazão em tubulações. São usados nas medições de escoamento de polpa de papel, de líquidos com cristais, de esgotos e de água. 
Cone de entrada (a): destinado a aumentar progressivamente a velocidade do fluido;
Garganta (b): onde é feita a medição da baixa pressão;
Cone de saída (c): destinado a diminuir progressivamente a velocidade do fluido.
BOCAL DE VAZÃO:
O perfil de entrada é projetado de forma à guiar a veia fluída até atingir a seção mais estrangulada do elemento de medição, seguindo uma curva elíptica (projeto ASME) ou pseudoelíptica (projeto ISA). 
Tubo Pitot 
Mede a pressão estática de um fluido em movimento quando o fluxo é turbulento. 
Um tubo Pitot possui duas tomadas para medir as pressões: 
uma delas, com abertura frontal, montada em direção do fluxo (a montante), e fornecendo o ponto de impacto ou de alta velocidade que reage à pressão total (estática ou cinética). 
a outra com aberturas radiais na parte cilíndrica (a jusante do nariz), ou seja, perpendicular ao eixo do fluxo reagindo apenas à baixa pressão, ou pressão estática. 
tubo estático de Pitot mede apenas a velocidade do ponto de impacto e não a velocidade média do fluxo. 
ANNUBAR:
O annubar é um dispositivo de produção de pressão diferencial que ocupa todo o diâmetro do tubo. O annubar é projetado para medir a vazão total, de forma diferente dos dispositivos tradicionais de pressão diferencial.
MEDIÇÃO DE VAZÃO POR PRESSÃO CONSTANTE
São medidores utilizam o mesmo princípio dos medidores de pressão diferencial, isto é, a relação entre energia cinética e energia de pressão. 
ROTÂMETROS
No medidor de área variável, a área da restrição se modifica à medida em que muda a vazão e o diferencial de pressão permanece constante. A quantidade de fluido (vazão) é uma proporção linear da área do orifício. 
Basicamente, um rotâmetro consiste de duas partes.
1) Um tubo de vidro de formato cônico, o qual é colocado verticalmente na tubulação em que passará o fluido que queremos medir. A extremidade maior do tubo cônico ficará voltada para cima.
2) No interior do tubo cônico teremos um flutuador que se moverá verticalmente, em função da vazão medida.
É um medidor que possui um flutuador colocado dentro de um tubo de diâmetro variável. Este tubo é rosqueado ou provido de flanges para montagem em posição vertical, diretamente na linha de escoamento do fluido. A extremidade de diâmetro menor está na parte inferior e é a entrada do fluido. A folga ou o espaço anular, que fica entre o diâmetro interno do tubo e o flutuador e que aumenta na extensão do tubo, forma um orifício de área variável. 
Tipos de Flutuadores:
Ponto de leitura
Esférico - Para baixas vazões e pouca precisão; sofre uma influência considerável da viscosidade do fluido.
Ponto de leitura
Cilíndrico com Borda Plana - Para vazões médias e elevadas; sofre uma influência média da viscosidade do fluido.
Ponto de leitura
Cilíndrico com Borda Saliente de Face Inclinada para o Fluxo - Sofre menor influência da viscosidade do fluido.
Ponto de leitura
Cilíndrico com Borda Saliente contra o Fluxo - Sofre a máxima influência da viscosidade do fluido.
Material do Flutuador:
O material mais empregado nos flutuadores é o aço inox 316 , no entanto, na indústria, para satisfazer outras exigências tais como resistência à corrosão, abrasão e outras, utilizam-se outros tipos de materiais 
Instalação:
Os rotâmetros são montados verticalmente na tubulação do fluido cuja vazão se quer medir, de maneira que o fluido seja dirigido de baixo para cima. Ele pode ser colocado diretamente na tubulação ou em derivação como indicado na ilustração ao lado e que se considera como ideal.
É instalado numa linha de “by-pass” e um sistema 
de válvulas é utilizado de tal forma que garanta o 
funcionamento do processo mesmo que o
 rotâmetro tenha que ser retirado para
 limpeza ou manutenção.
Medição por impacto do fluido:
TURBINAS:
Consiste basicamente de um rotor provido de palhetas, suspenso numa corrente de fluido com seu eixo de rotação paralelo à direção do fluxo. O rotor é acionado pela passagem do fluido sobre as palhetas em ângulo; a velocidade angular do rotor é proporcional à velocidade do fluido que, por sua vez, é proporcional à vazão do volume. Uma bobina sensora na parte externa do corpo do medidor detecta o movimento do rotor.
Instalações Típicas:
Medição por tensão induzida:
Funcionamento destes medidores baseia-se no fenômeno da indução eletromagnética. Um condutor elétrico, movendo-se com a velocidade V, perpendicularmente a um campo magnético de indução B, produz uma f.e.m. 
É virtualmente insensível à densidade e à viscosidade do fluido de medição.
O medidor magnético de vazão é seguramente um dos medidores mais flexíveis e universais dentre os métodos de medição de vazão.
Sua aplicação estende-se desde saneamento até indústrias químicas, papel e celulose, mineração e indústrias alimentícias.
Fig.141: fotos de medidores de vazão eletromagnéticos
MEDIDOR DE VAZÃO ULTRA-SÔNICO 
Um feixe de ondas sonoras estreito (na faixa acústica ou na ultra-sônica) lançado através de um fluido em movimento sofre um efeito de arrastamento. 
Este tipo de medidor tem uma precisão melhor que a placa de orifícios e não introduz qualquer obstrução, identicamente ao medidor eletromagnético. 
Funcionamento 
A onda ultra-sônica, enviada em pulsações, atravessa o fluido duas vezes, após reflexão na parede oposta. Como a onda é arrastada 
pelo movimento do líquido, o percurso total e a atenuação da onda dependem da velocidade do fluido. 	
TEMPERATURA
A temperatura é uma das variáveis de processo mais importantes na indústria de processamento. Praticamente todas as características físico-químicas de qualquer substância alteram-se de uma forma bem definida com a temperatura.
Dimensões (comprimento, volume);
Estado físico (sólido, líquido, gás);
Densidade;
Viscosidade;
Radiação térmica;
Reatividade química;
Condutividade;
pH;
Resistência mecânica;
Maleabilidade;
Ductilidade.
CONCEITOS:
TEMPERATURA é uma propriedade da matéria relacionada com o movimento de vibração e/ou deslocamento dos átomos de um corpo.
Todas as substâncias são constituídas de átomos que por sua vez se compõem de um núcleo e um envoltório de elétrons. 
ENERGIA TÉRMICA de um corpo é a somatória das energias cinéticas dos seus átomos e, além de depender da temperatura, depende também da massa e do tipo de substância.
CALOR é a energia que se transfere de um corpo para o outro por diferença de temperatura.
TERMOMETRIA significa “medição de temperatura” e é o termo mais abrangente que inclui tanto a pirometria como a criometria que são casos particulares de medição.
PIROMETRIA é a medição de altas temperaturas, na faixa onde os efeitos da radiação térmica passam a se manifestar.
CRIOMETRIA é a medição de baixas temperaturas, ou seja, aquelas próximas ao zero absoluto de temperatura.
FORMAS DE TRANSFERÊNCIA DE CALOR:
CONDUÇÃO (sólidos): transferência de calor por contato físico. Um exemplo típico é o aquecimento de uma barra de metal.
CONVECÇÃO (líquidos e gases): transmissão ou transferência de calor de um lugar para o outro pelo deslocamento de material. Quando o material aquecido é forçado a se mover, existe uma convecção forçada. Quando o material aquecido se move por diferença de densidade, existe uma convecção natural ou livre.
RADIAÇÃO (sem contato físico): emissão contínua de energia de um corpo para outro, através do vácuo ou do ar (melhor no vácuo que no ar, pois no ar é parcialmente absorvida). A energia radiante possui a forma de ondas eletromagnéticas e propagam-se à velocidade da luz.
ESCALAS DE TEMPERATURA:
Um dos primeiros requisitos para a medição de temperatura é estabelecer uma escala a ser usada no instrumento de indicação, registro ou controle. 
As principais unidades de temperatura são: 
a) Celsius (°C), que divide o intervalo de temperatura em 100 partes ou graus, sendo o 0ºC o ponto de congelamento da água e 100ºC o ponto de ebulição; 
b) Fahrenheit (°F), que divide o intervalo de temperatura, em 180 partes, ou graus, sendo 32ºF o ponto de congelamento da água e 212ºF o ponto de ebulição; 
c) Kelvin (°K), que define uma escala absoluta de temperatura, sendo o zero absoluto (0ºK) a temperatura teórica mais baixa, ou seja, aquela em que cessa todo o movimento molecular e, portanto não existe mais calor; 
d) Rankine, que divide a escala de temperatura semelhante a Fahrenheit, e 491,7ºR eqüivale a temperatura de congelamento da água e 671,7°R a temperatura de ebulição da água. 
Para converter 
Graus Kelvin (°K) em graus Celsius (°C), subtrai-se -273,2 de °K 
Graus Celsius (°C) em graus Fahrenheit (°F), aplica-se a equação 
 9 
°F = ------- . ( °C + 32) ou °F = 1,8 . °C + 32 
 5 
 Graus Fahrenheit (°F) em graus Celsius (°C), aplica-se a fórmula 
 5 
°C = ------- . ( °F - 32) 
 9 
Graus Fahrenheit (°F) em graus Rankine (°R), aplica-se a fórmula: 
°R = °F + 459,7 
ESPECIFICAÇÃO DE UM SISTEMA DE MEDIÇÃO DE TEMPERATURA:
A parte crítica da especificação de um sistema de medição de temperatura, dentre os muitos tipos existentes, se concentra na escolha do sensor mais apropriado e do dispositivo de proteção do mesmo.
1 - Faixa de Temperatura:
Na prática industrial a medição de temperatura é efetuada em uma gama muito extensa, desde temperaturas criogênicas abaixo de -200ºC até alguns milhares de graus.
2 – Precisão e Repetibilidade:
A precisão e a repetibilidade variam bastante em função do tipo de sensor, estando muitas vezes o mesmo tipo, disponível em diferentes classes.
3 – Proteção:
De forma geral, os sensores de temperatura são mecanicamente delicados e incapazes de resistir quando expostos diretamente às condições agressivas de muitos processos.
4 – Tempo de Resposta:
Tempo de resposta, Tr, é o tempo que o sensor leva para reagir a uma variação da temperatura do meio que está sendo medido, entrando em equilíbrio com a nova temperatura deste.
CLASSES DE MEDIDORES DE TEMPERATURA:
1ª Classe: Compreende os instrumentos em que o elemento sensor está em contato com o meio em que se quer medir a temperatura. São eles:
 Termômetros de dilatação de sólidos – termômetros bimetálicos;
Termômetros de dilatação de líquidos:
Termômetros de vidro;
Sistemas bulbo capilar;
Termômetros de resistência – RTD;
Termistores;
Termopares.
2ª Classe: Compreende os instrumentos em que o elemento sensor NÃO está em contato com o meio em que se quer medir a temperatura. São eles:
Pirômetros à radiação total;
Pirômetros à radiação parcial (monocromáticos);
Pirômetros óticos.
TERMÔMETROS DE DILATAÇÃO DE SÓLIDOS (TERMÔMETROS BIMETÁLICOS):
Quando uma lâmina de metal é aquecida, a dilatação provoca o aumento de seu comprimento
Fig. 145: ilustração da curvatura característica de um bimetálico aquecido
O termômetro bimetálico é muito usado para medição de temperatura em instrumentos de campo. 
O sensor é enrolado na forma de espiral ou helicoidal e acondicionado em um tubo protetor ou poço, acoplado ao processo por meio de rosca ou flange.
O movimento provocado pela dilatação desigual das lâminas é transmitido a um ponteiro que se desloca sobre uma escala. 
Fig. 146: imagem de um termômetro bimetálico industrial
TERMÔMETROS DE DILATAÇÃO DE LÍQUIDOS:
Os termômetros de dilatação de líquido baseiam-se na lei de expansão volumétrica de um líquido com a temperatura dentro de um recipiente fechado.
TERMÔMETRO DE VIDRO:
Este termômetro consta de um bulbo de vidro ligado a um tubo capilar, também de vidro, de seção uniforme e fechado na parte superior
Líquidos mais utilizados:
SISTEMAS BULBO CAPILAR:
Constam de um pequeno reservatório metálico, o bulbo, conectado por meio de um capilar a um tubo de Bourdon (elemento sensor) similar ao dos manômetros.
O sistema bulbo-capilar também
 é utilizado em termostatos, 
para acionamento de sistemas de 
aquecimento e refrigeração.
TERMISTORES:
Nome dado a elementos semicondutores, normalmente óxidos metálicos aglutinados à alta temperatura.
principais características 
Sua alta resistividade possibilitando a construção de elementos de massa diminuta.
Elevado coeficiente de variação de resistência possibilitando a construção de termômetros com faixa de utilização bastante estreita.
O coeficiente de variação de resistência dos termistores alcança normalmente 8 a 10 vezes o valor dos metais comuns.
Sua robustez e durabilidade praticamente ilimitada.
Apesar de ser semicondutor, não possui junção PN e nem polaridade.
Sua não linearidade exige o uso de circuitos adequados, e normalmente limita a aplicação a faixas estreitas de temperatura.
Na indústria, é utilizado na fabricação de termostatos e como sensores auxiliares de compensação de temperatura em transmissores eletrônicos.
Fig. 159: curva característica de um termistor NTC
A maioria dos termistores possui coeficiente térmico negativo (NTC – Negative Thermal Coeficient).
 
Fig. 159: curva característica de um termistor NTC
TERMOPARES:
consiste de dois condutores metálicos, de naturezas distintas, na forma de metais puros ou de ligas homogêneas.
Fig. 160: imagens de termopares e acessórios
Os fios são soldados em um extremo para o qual se dá o nome de junta quente ou junta de medição. A outra extremidade dos fios é levada ao instrumento de medição de F.E.M. (força eletromotriz) para a qual se dá o nome de junta fria ou junta de referência.
O aquecimento da junção de dois metais gera o aparecimento de uma F.E.M. Este princípio conhecido por efeito Seebeck propiciou a utilização de termopares para a medição de temperatura. 
Fig. 161: esquema gráfico da ligação de um termopar
GRUPOS DE TERMOPARES:
TERMOPARES BÁSICOS.
São assim chamados os termopares de maior uso industrial, em que os 
fios são de custo relativamente baixo e sua aplicação admite um limite 
de erro maior.
Termopar Tipo T
Termopar Tipo J
Termopar Tipo E
Termopar Tipo K
TERMOPARES NOBRES.
São aqueles em que os pares são constituídos de ligas de platina. Embora possuam custo elevado e exijam instrumentos receptores de alta sensibilidade, devido à baixa potência termoelétrica, apresentam uma altíssima precisão, dada a homogeneidade e pureza dos fios dos termopares.
Termopar Tipo S
Termopar Tipo R
Termopar Tipo B
Termopar Tipo N
TERMOPARES ESPECIAIS:
São termopares desenvolvidos para atender a condições de processo onde os termopares básicos não podem ser utilizados.
Tungstênio/Rhênio: estes termopares
podem ser usados continuamente até 2300°C e por curto período até 2750°C.
Irídio 40%+Rhodio/Irídio: estes termopares podem ser utilizados por períodos limitados até 2000°C. 
Ouro+Ferro/Chromel: estes são desenvolvidos para trabalhar em temperaturas criogênicas.
Platina 40%+Rhodio/Platina 20%+Rhodio: são utilizados em substituição ao tipo B onde temperaturas um pouco mais elevadas são requeridas. Podem ser utilizados continuamente até 1600°C e por curto período até 1800°C ou 1850°C.
FIOS E CABOS DE EXTENSÃO:
 
São condutores formados com as mesmas ligas dos termopares a que se destinam, apresentando a mesma curva F.E.M. X temperatura. 
Apresentam custo inferior, pois sua composição química não é tão homogênea quanto a do termopar, tendo limitada sua exposição a temperaturas altas como as suportadas pelo termopar.
 
FIOS E CABOS DE COMPENSAÇÃO:
São fabricados com ligas diferentes dos termopares a que se destinam, mas também apresentam a mesma curva F.E.M. X temperatura dos termopares. 
Usados principalmente com termopares nobres tipos R e S, pois é economicamente inviável construir fios de extensão de Platina. Os fios de compensação são fabricados normalmente sob a forma de um cabo de dois condutores. 
OBS.: convenciona-se chamar de fios aqueles condutores constituídos por um eixo sólido e de cabos aqueles formados por um feixe de condutores de bitola menor, formando um condutor flexível.
ASSOCIAÇÕES DE TERMOPARES:
ASSOCIAÇÃO EM SÉRIE:
Podemos ligar termopares em série simples para obter a soma das F.E.M (mV) individuais. É a chamada termopilha. Este tipo de ligação é muito utilizado em pirômetros de radiação total.
F.E.M.Total = F.E.M.1 + F.E.M.2
F.E.M.1 = 2,27 mV – 1,00 mV
F.E.M.1 = 1,27 mV
F.E.M.2 = 2,022 mV – 1,00 mV
F.E.M.2 = 1,022 mV
F.E.M.Total = 1,27 mV + 1,022 mV 
F.E.M.Total = 2,292 mV
ASSOCIAÇÃO EM SÉRIE OPOSTA:
Podemos ligar os termopares em série oposta para obter a diferença de temperatura entre dois pontos (sempre termopares do mesmo tipo).
F.E.M.Total = F.E.M.1 + F.E.M.2
F.E.M.1 = 56ºC = 2,27 mV
F.E.M.2 = 50ºC = 2,022 mV
F.E.M.Total = 2,27 mV – 2,022 mV
F.E.M.Total = 0,248 mV = 6ºC
ASSOCIAÇÃO EM PARALELO:
Ligando dois ou mais termopares em paralelo a um mesmo instrumento, teremos a média das F.E.M. (mV) geradas nos diversos termopares se as resistências internas foram iguais.
F.E.M.1 = F.E.M.JMedição – F.E.M.JReferência 
F.E.M.2 = F.E.M.JMedição – F.E.M.Jreferência
F.E.M.1 = 5,268 mV – 1,019 mV
F.E.M.2 = 0 mV – 1,019 mV
F.E.M.1 = 4,249 mV 
F.E.M.2 = - 1,019mV
F.E.M.Total = F.E.M.1 + F.E.M.2 
 2 
F.E.M.Total = 4,249 mV - 1,019 mV 
			2
F.E.M.Total = 1,615 mV 
Temperatura = 1,615 mV + 1,019 mV
Temperatura = 2,634 mV  50ºC
 
...
MONTAGEM DE TERMOPARES:
Após a soldagem dos dois fios, eles são isolados entre si, por meio de pequenos tubos, ou melhor ainda, por meio de isoladores com dois furos (missangas). O material dos isoladores é normalmente de cerâmica, porcelana, quartzo, etc.
Este conjunto é então protegido por um ou mais tubos concêntricos apropriados à cada aplicação. A parte superior é ligada a uma borracha ou bloco de terminais de abonite ou cerâmica instalada dentro de um cabeçote de ligação.
TERMOPARES ISOLAÇÃO MINERAL:
O termopar isolação mineral é constituído de um ou dois pares de fios isolados entre si e a bainha metálica por um pó isolante de óxido de magnésio altamente compactado.
Devido a esta construção os termoelementos ficam totalmente isolados do meio, resultando, portanto, em uma maior estabilidade da F.E.M. e maior vida útil.
Bainha metálica
Isolação mineral
fios do termopar
Vantagens do termopar isolação mineral:
Estabilidade na F.E.M
Resistência mecânica
Dimensão reduzida
Impermeabilidade a água, óleo e gás
Facilidade de instalação
Adaptabilidade
Resposta mais rápida
Resistência à corrosão
Resistência de isolação elevada
TUBOS DE PROTEÇÃO:
Sua principal função é proteger os termopares do ambiente de trabalho aumentando a sua durabilidade. Não são indicados para áreas onde se necessita a vedação. Para especificar um tubo é necessário levar em consideração todas as condições de uso do termopar, como temperatura, atmosfera do processo, resistência mecânica, pressão, tipos de fluido em contato, velocidade de resposta, etc.
pH
ANALISADORES DE pH:
Os analisadores de pH, também conhecidos como peagâmetros, são instrumentos analíticos que medem a concentração de íons hidrônios em uma solução aquosa.
Através dessa grandeza, é possível determinar o grau de acidez ou alcalinidade dessa mesma solução.
Definição de pH:
é a unidade de medição da acidez ou alcalinidade de uma solução. 
O pH mede o número de íons hidrônios H3O+ presente em uma solução, isto é, a concentração de íons H3O+.
A expressão matemática 
pH = -log [αH3O+]
Escala de pH:
Esta faixa corresponde a concentrações de íons hidrônios que variam de 1 a 10-14 íons grama por litro,
0
14
7
(1 íon H3O+)
(1. 10-14 íon H3O+)
alcalino
ácido
neutro
MÉTODOS DE MEDIÇÃO:
 
O pH de uma solução pode ser medido por dois métodos:
Método colorimétrico;
O método colorimétrico emprega reativos indicadores que, em contato com a solução a medir, apresentam uma mudança de coloração. A medição consiste em comparar a cor adquirida pelo reativo com uma escala colorida e graduada em valores de pH, após o contato do reativo com a solução a medir
Os reativos indicadores mais comuns são
soluções que são gotejadas na solução a medir;
tiras de papel que são mergulhadas na solução a medir.
Método eletrométrico
Está baseado, a princípio, no mesmo fenômeno responsável pelo aparecimento de um potencial elétrico em uma pilha galvânica.
A medição de pH pelo método eletrométrico emprega elementos que geram um potencial elétrico em função da concentração de íons hidrônios na solução a medir. Esses elementos são denominados de eletrodo de medição e eletrodo de referência.
Eletrodo de medição
consiste em um recipiente tubular hermeticamente fechado, contendo no seu interior um eletrodo de ligação imerso em uma solução tampão ([H3O+] = constante). Na extremidade do tubo que está em contato com a solução a medir, existe uma membrana de vidro especial, sensível aos íons H3O+.
Fig. 186: esquema gráfico de um eletrodo de membrana de vidro
Eletrodo de referência:
O potencial na superfície externa da membrana do eletrodo de medição é captado por meio do eletrodo de referência através da solução a medir.
Fig. 188: esquema gráfico da medição da diferença de potencial na membrana do eletrodo de medição.
Eletrodo combinado
Os eletrodos de vidro e referência podem ser fabricados, reunidos num só eletrodo, recebendo a denominação de eletrodo combinado, que usa um eletrodo de referência do tipo escoamento.
Fig. 191: Esquema gráfico de um eletrodo combinado
POTENCIAL DE ASSIMETRIA
É a tensão que aparece entre as superfícies da membrana, mesmo quando ambos os lados estão em contato com uma solução de igual pH.
ELEMENTOS DE UM ANALISADOR:
é composto pelos seguintes elementos:
Eletrodos e dispositivos de montagem;
Sistemas de limpeza;
Transmissor.
Eletrodos e dispositivos de montagem:
Os dispositivos de montagem dos eletrodos têm por finalidade:
Permitir a montagem dos eletrodos no ponto desejado do processo.
Proporcionar proteção mecânica aos eletrodos.
Permitir a pressurização do eletrodo de referência, quando necessária
Existem três tipos de dispositivos de montagem, a saber:
Câmara de imersão;
Câmara para operação em linha;
Câmara de inserção (dispositivos especiais de inserção).
A câmara de imersão: 
É utilizada em tanques abertos ou em calhas. Nela pode ser adaptado um reservatório para eletrólito quando o eletrodo de referência for do tipo escoamento.  
A câmara para operação em linha:
É instalada de forma que a montagem possibilite a remoção da câmara sem haver interrupção do processo.
Isto é feito instalando-se a câmara com linha de desvio (by-pass), ou em uma linha secundária do processo.
A câmara para operação em linha possibilita
a medição em processos cujos limites de pressão e/ou temperatura ultrapassem os limites dos eletrodos atualmente disponíveis, mediante um prévio condicionamento da amostra.
Sistemas de limpeza:
A manutenção da precisão e rapidez de resposta de um sistema de medição de pH depende essencialmente da limpeza dos eletrodos. Deve ser evitada a deposição de sujeira sobre a membrana do eletrodo de medição, e a obstrução da superfície de escoamento ou difusão do eletrodo de referência.
A limpeza contínua dos eletrodos pode ser feita por meio de diversos sistemas, dentre os quais, o que possibilita melhor eficiência é o ultra-sônico.
Através de um tradutor ultra-sônico posicionado próximo dos eletrodos, e excitado por um gerador de ultra-som, as partículas encontradas no fluído são agitadas, retardando ou evitando sua deposição nos eletrodos.
O sistema de limpeza por ultra-som não é suficiente em todos os casos, como, por exemplo, a medição em soluções que contenham óleos.
Transmissor:
As principais funções de um transmissor, no sistema de medição de pH com eletrodos são:
Transmitir um sinal padronizado de corrente ou tensão, proporcional ao pH da solução em medição.
Prover os controles necessários para se efetuar a calibração, posicionar os níveis de alarme e compensar manualmente a temperatura.
Indicar, no local, o valor de pH.
A câmara de inserção:
Permite a introdução lateral dos eletrodos em reatores, tanques ou tubulações de processo. Sua montagem é feita por meio de flanges e podem ser acoplados a válvulas que permitem a remoção sem interrupção do processo.
 
Fig. 194: Esquema gráfico de câmara de inserção
 Fluxograma simplificado de aplicação para medição e controle de pH
INTRODUÇÃO AO CONTROLE AUTOMÁTICO DE PROCESSOS:
Esta tarefa, com certeza, não poderia ser realizada se não houvesse o controle automático de processos industriais.
 
Através do controle automático, as indústrias, além de produzirem mais, aumentam sua produtividade, reduzem seus custos, eliminam erros, tornando-se mais competitivas.
 
Para que um processo industrial possa ser controlado automaticamente é necessário saber como ele está se comportando para que possa ser corrigido caso hajam disparidades entre o seu comportamento e a performance dele esperada.
Processo Industrial: qualquer operação ou seqüência de operações, envolvendo uma mudança de estado, de composição, de dimensão ou outras propriedades que possam ser definidas relativamente a um padrão. Pode ser contínuo ou em batelada (descontínuo).
 
Variável de Processo: qualquer fenômeno físico ou físico/químico cuja quantidade, propriedade ou condição física é medida a fim de que se possa efetuar a sua indicação e/ou o controle de um processo industrial (também chamada variável controlada). 
 
Variável Manipulada: é a variável que é operada com a finalidade de manter a variável controlada no valor desejado.
 
Set Point: é um valor desejado estabelecido previamente como referência no qual a variável controlada deve permanecer.
Distúrbio: é uma condição que tende a afetar adversamente o valor da variável controlada.
 
Desvio: representa o valor resultante da diferença entre o valor desejado e o valor da variável controlada. Também chamado erro.
 
Ganho: representa o valor resultante do quociente entre a taxa de mudança na saída e a taxa de mudança na entrada que a causou. Ambas, a entrada e a saída devem ser expressas na mesma unidade.
CONTROLE MANUAL:
É aquele em que toda a operação de medição da variável controlada, processamento da informação e atuação no sentido da correção em caso de erros, é realizada manualmente, através do elemento humano.
Consideremos como exemplo, o processo típico de ajuste da temperatura da água em um chuveiro.
CONTROLE AUTOMÁTICO:
 
É aquele em que todas as ações necessárias à manutenção do valor de uma variável no ponto de ajuste desejado são realizadas automaticamente, sem a interferência do elemento humano.
Fig.1: fluxograma de um processo controlado automaticamente
CONTROLE AUTO-OPERADO:
É o controle em que a energia necessária para movimentar a parte operacional pode ser obtida diretamente através da região de detecção, do sistema controlado. 
Fig.2: fluxograma de um processo auto-operado
SISTEMA DE CONTROLE EM MALHA ABERTA:
É aquele em que a ação de controle independe do resultado da saída do processo. Ou seja, é o sistema em que a saída não tem efeito sobre a ação de controle.
Fig.3: diagrama em blocos de sistemas de controle em malha aberta
Neste caso, a saída não é medida ou realimentada à entrada, para efeito de comparação com o resultado desejado.
Um exemplo prático deste tipo de sistema é o controle de velocidade em uma esteira ergométrica. Uma vez ajustada a velocidade da esteira, esta não é medida ou comparada com o valor ajustado, para efeito de correção, caso não esteja exatamente no valor requerido.
É o sistema de controle em uma máquina de lavar roupas. Neste caso, faz-se toda a programação previamente, e a máquina após a seqüência definida, não verifica o estado da roupa (se foi lavada satisfatoriamente ou não) para, caso necessário, iniciar nova seqüência automaticamente.
SISTEMA DE CONTROLE EM MALHA FECHADA:
É aquele em que a ação de controle depende de algum modo, do resultado da saída.
A saída sempre é medida e comparada à entrada, para que o resultado seja exatamente igual ao valor desejado. Portanto, a saída possui um efeito direto na ação de controle.
Ao processo de medição da saída para que haja a comparação desta com o valor desejado, no sentido de eliminar a defasagem entre este e o valor da saída do processo, dá-se o nome de realimentação negativa.
 
Fig.4: diagrama em blocos de sistemas de controle em malha fechada
ATRASOS NO PROCESSO:
Todo processo possui características que determinam atraso na transferência de energia e/ou massa, o que conseqüentemente, dificulta a ação de controle, visto que estas características são inerentes a cada processo.
TEMPO MORTO:
É o intervalo entre o instante em que o sistema sofre uma variação qualquer e o instante em que esta variação começa a ser detectada pelo elemento sensor. O tempo morto pode ser representado pelo símbolo grego θ (teta).
CAPACITÂNCIA:
É uma medida das características próprias do processo para manter ou transferir uma quantidade de energia ou material com relação a uma quantidade unitária de alguma variável de referência.
Exemplo: o caso dos tanques de armazenamento. Neles a capacitância representa a relação entre a variação de volume e a variação de altura do material no tanque. Assim, observe que embora os tanques tenham a mesma capacidade (100 m3), apresentam capacitâncias diferentes. Neste caso, a capacitância pode ser representada por:
C = dV/ dh 
 onde
 dV = Variação de Volume e dh = Variação na altura
Fig.5: Tanque 1
Fig.6: Tanque 2
Capacidade Tanque 1 = π . 42 . 8 = 100 m3
		 4
Capacidade Tanque 2 = π . (4√2)2 . 4 = 100 m3
				 4
Capacitância Tanque 1 = 100 = 12,5 m3 / m nível
		 8 
Capacitância Tanque 2 = 100 = 25 m3 / m nível
			 4
RESISTÊNCIA:
É uma oposição total ou parcial à transferência de energia ou de material entre capacitâncias.
Fig.7: Processo com capacitância e resistência
ATRASO DE TRANSFERÊNCIA:
O efeito combinado de suprir uma capacitância através de uma resistência produz um tempo de retardo entre as capacitâncias. 
CARACTERÍSTICAS DE PROCESSOS INDUSTRIAIS:
A escolha do tipo de controle a se utilizar em um processo industrial implica um bom conhecimento do comportamento deste processo.
O processo apresenta uma grande inércia? É estável ou instável? Tem alto ganho? Possui tempo morto? 
Se todos estes questionamentos estiverem resolvidos haverão ótimas condições para a especificação do controle mais apropriado para a necessidade
PROCESSO CONTÍNUO:
Em um processo contínuo o produto final é obtido sem interrupções.
Fig.8: esquema básico de uma caldeira aquatubular
PROCESSO DESCONTÍNUO:
É um processo em que seu produto final é obtido em uma quantidade determinada