02 Transmissão e Transmissores Pneumáticos e Eletrônicos

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TRANSMISSÃO E TRANSMISSORES 
PNEUMÁTICOS E ELETRÔNICOS 
 
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Transmissão e Transmissores Pneumáticos e Eletrônicos 
Classificação de Instrumento por Sinal de Transmissão ou Suprimento 
• Pneumático 
• Hidráulico 
• Elétrico/Eletrônico 
• Digital 
Sinal Pneumático 
Nesse tipo de instrumento é utilizado um gás comprimido, cuja pressão é alterada conforme o valor 
que se deseja representar. Nesse caso a variação da pressão do gás é linearmente manipulada nu-
ma 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). 
Vantagem 
Utilizar os instrumentos pneumáticos está no fato de se poder operá-los com segurança em áreas 
onde existe risco de explosão (centrais de gás, por exemplo). 
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. 
Sinal 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) Podem gerar grandes forças e assim acionar equipamentos de grande peso e dimensão. 
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... 
Sinal Elétrico/Eletrônico 
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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 um processo 
qualquer. 
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) Não necessita de equipamentos auxiliares. 
d) Permite fácil conexão aos computadores. 
e) Fácil instalação. 
f) Permite de forma mais fácil realização de operações matemáticas. 
g) Permite que o mesmo sinal (4~20mA) seja “lido” por mais de um instrumento. 
Desvantagens 
a) Necessita de técnico especializado para sua instalação e manutenção. 
b) Exige utilização de instrumentos e cuidados especiais em instalações localizadas em áreas de 
riscos 
c) Os cabos de sinal devem ser protegidos contra ruídos elétricos. 
Sinal Digital 
Nesse tipo de sinal, “pacotes de informações” sobre a variável medida são enviados para uma esta-
ção 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 chamado 
protocolo de comunicação. 
Vantagens 
a) Não necessita ligação ponto a ponto por instrumento. 
b) Pode utilizar um par trançado ou fibra óptica para transmissão dos dados. 
c) É imune a ruídos externos. 
d) Permite configuração, diagnósticos de falha e ajuste em qualquer ponto da malha. 
e) Menor custo final. 
Desvantagens 
a) Existência de vários protocolos no mercado, o que dificulta a comunicação entre equipamentos de 
marcas diferentes. 
b) Caso ocorra rompimento no cabo de comunicação pode-se perder a informação e/ou controle de 
várias malha. 
Telemetria 
Técnica de transportar dados a distância. 
À medida que os processos controlados se multiplicaram, surgiu a necessidade da operação se reali-
zar à distância e de forma centralizada. 
Vantagens 
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a) Os instrumentos agrupados podem ser consultados mais facilmente e rapidamente, possibilitando 
à operação uma visão conjunta do desempenho da unidade. 
b) Podemos reduzir o número de operadores com simultâneo aumento da eficiência do trabalho. 
c) Cresce consideravelmente a utilidade e a eficiência dos instrumentos face as possibilidades de 
pronta consulta, manutenção e inspeção, em situação mais acessível, mais protegida e mais confor-
tável. 
Sinais Padrão de Transmissores 
_ Pneumático: 3 a 15 psi, 0,2 a 1 kgf/cm2 
_ Elétrico/Eletrônico: 4 a 20 mA 
_ Digital: Hart, Fieldbus, Profibus PA etc. 
_ Todas faixas possuem zero vivo. O Zero Vivo serve para detectar avarias no sinal de transmissão 
(detecção de erros) e facilitar a calibração no início da faixa. 
_ Digital e analógico podem ser superpostos aproveitando as vantagens de padronização e resposta 
rápida da transmissão analógica e as de auto diagnose, facilidade de recalibração e alteração de 
parâmetros da parte digital. 
Transmissão Pneumática 
Em geral, os transmissores pneumáticos geram um sinal pneumático variável, linear, de 3 a 15 psi 
(libras força por polegada ao quadrado) para uma faixa de medidas de 0 à 100% da variável. 
• Nos países que utilizam o sistema métrico decimal, utilizam-se as faixas de 0,2 a 1 kgf/cm2 que 
equivalem aproximadamente de 3 a 15 psi. 
• Note que o valor mínimo do sinal pneumático não é zero, e sim, 3 psi ou 0,2 kgf/cm2. Deste modo, 
conseguimos calibrar corretamente o instrumento e detectar vazamentos de ar nas linhas de trans-
missão. 
Foundation Fieldbus 
A rede Fieldbus Foundation apresenta as seguintes características: 
•Cabo Par - trançado com 2 fios e uma blindagem, trafegando sinal e alimentação 
•Até 32 dispositivos sem alimentação e 16 com alimentação 
•Velocidades de 31,25 kbits/s 
•Máxima distância de 1900m conforme número de dispositivos 
•Permite várias topologias 
Profibus DP 
A rede Profibus - DP apresenta as seguintes características: 
•Cabo Par - trançado com 2 fios e uma blindagem somente para sinal 
•Até 128 dispositivos divididos em 4 segmentos com repetidores 
•Velocidades ajustáveis de 9600 à 12 Mbits/seg 
•De 100 a 1200 m conforme a velocidade 
•Sistema de comunicação mestre – escravo 
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A rede Profibus - PA apresenta as seguintes características: 
•Cabo Par - trançado com 2 fios e uma blindagem, trafegando sinal e alimentação 
•Até 32 dispositivos sem alimentação e 16 com alimentação 
•Velocidades de 31,25 kbits/s 
•Máxima distância de 1900 m conforme número de dispositivos 
•Permite várias topologias 
Instrumentação é definida como “a ciência que estuda, desenvolve e aplica instrumentos de medição 
e controle de processos”. 
A instrumentação é utilizada para se referir à área de trabalho dos técnicos e engenheiros que lidam 
com processos industriais (técnicos de operação, instrumentação, engenheiros de processamento, de 
controle e de automação), mas também pode estar relacionada aos vários métodos e técnicas possí-
veis aplicadas aos instrumentos. 
Para controlar um processo industrial (independentemente de qual seja o produto fabricado ou a sua 
área de atuação) é necessária a medição e o controle de uma série de variáveis físicas e químicas; 
para isso, é utilizada a instrumentação. O engenheiro que desenvolve, projeta e especifica os instru-
mentos que realizam estas medições é o engenheiro de instrumentação. 
A instrumentação é relacionada comos seguintes equipamentos: caldeira, reator químico, bomba 
centrífuga, coluna de destilação, forno, queimador industrial, refrigerador, aquecedor, secador, condi-
cionador de ar, compressor, trocador de calor e torre de resfriamento 
História 
Nos primórdios do controle de processos, os indicadores, os elementos de controle assim como as 
válvulas eram monitorados por um operador que passava em todas as malhas de controle e ajustava 
a abertura ou fechamento das válvulas para obter a variável (temperatura, pressão, vazão, etc.) dese-
jada. 
Com o surgimento de instrumentos pneumáticos na década de 1940 de transmissão e controle foi 
possível a monitoração e controle de forma automatizada. O operador já não precisava mais abrir ou 
fechar todas as válvulas manualmente. Isto reduziu o tempo que os operadores necessitavam para 
monitorar o processo. 
Inicialmente os controladores eram instalados próximos ao transmissor e à válvula de controle que 
pertenciam a sua malha de controle. Com o passar dos anos estes controladores de campo começa-
ram a ser reunidos em uma sala que centralizava os elementos de controle. Nascia a sala de controle 
de processo. Os sinais dos elementos de medição que se localizavam instalados no processo, eram 
enviados à sala de controle por um transmissor, o controlador processava este sinal e enviava de 
volta para o campo um sinal para o posicionador, que movimentaria a válvula de controle. Todos os 
instrumentos utilizados nestas malhas de controle eram pneumáticos. 
O sinal de entrada e saída para estes instrumentos variava entre 3 a 15 psi (com incrementos de 3 psi 
entre cada faixa de valor, totalizando 5 faixas) e utilizavam uma alimentação de ar de 20 psi. O incon-
veniente deste tipo de instalação são os vazamentos que ocorrem devido a trincas ou corrosão nas 
tubulações de cobre ou aço carbono, ou trincas por ressecamento para tubulações de vinil. Estes 
vazamentos poderiam acarretar uma falha na malha de controle, ou até mesmo a parada da produ-
ção. 
Com o avanço da eletrônica nos anos de 1950 e 1960, foi possível a construção de instrumentos 
eletrônicos para a substituição dos pneumáticos. A partir de 1970 iniciou-se a fabricação destes ins-
trumentos. Inicialmente o sinal de entrada e saída destes equipamentos não eram padronizados. 
Cada fabricante desenvolvia o seu padrão. 
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Em busca da padronização posteriormente se padronizou este sinal em um sinal de corrente que 
variava de 4 a 20 mA (com incrementos de 4 mA entre cada faixa de valor, totalizando cinco faixas, 
criando uma equivalência com a escala de psi) e alimentação elétrica de 24 VDC para transmissores 
e posicionadores, com casos especiais utilizando-se 110 VAC. Aos poucos as plantas industriais mi-
graram para o controle se utilizando de equipamentos eletrônicos, o que reduziu os custos de manu-
tenção devido a robustez destes equipamentos e por estes não possuírem partes mecânicas, como 
nos instrumentos pneumáticos. Também foi possível aumentar a precisão das medições o que melho-
rou o controle das malhas. 
A próxima evolução da Instrumentação, ocorreu com o surgimento da computação. Com o elevação 
da complexidade dos processos industriais, a necessidade de mais processamentos e de mais ma-
lhas de controle, tornava-se inviável ter centenas de malhas de controle utilizando-se de instrumentos 
discretos, pois cada instrumento está sujeito a falhas e necessita de manutenção. 
O Sistema de Controle Distribuído (na sigla em inglês DCS), possibilitou reunir em estações de con-
trole várias malhas de controle. O sistema permite o controle de várias salas de controle através de 
uma estação, que podem estar a quilômetros de distância uma da outra. 
Agora o operador opera uma enorme gama de malhas através de uma tela de computador. Atualmen-
te existem muitos instrumentos trabalhando através de redes industriais, dentre as várias redes des-
tacam-se: AS-Interface, Profibus, Fieldbus Foundation, Modbus. Também vale lembrar que em algu-
mas plantas industriais, usam-se instrumentos de medição e controle que se comunicam através 
de redes sem fio. 
Elementos de medição 
Um instrumento é um dispositivo que é utilizado para medir, indicar, transmitir ou controlar grandezas 
características de sistemas físicos ou químicos. 
As variáveis medidas são praticamente todas as variáveis mensuráveis relacionadas com as ciências 
físicas. A tabela exibe algumas variáveis que podem ser controladas com a instrumentação: 
Variáveis de medição 
Pressão Temperatura Nível Vazão 
Densidade Viscosidade pH Condutividade 
Corrente elétrica Tensão elétrica Resistência Vibração mecânica 
Analítica 
 
Nas indústrias de processo as variáveis de temperatura, pressão, vazão e nível são as principais 
variáveis (delas podemos obter muitas outras). Um instrumento pode ser visto simplesmente como 
um aparelho que ao receber um estímulo na “entrada” produz uma “saída”. Por exemplo, se colocar-
mos uma termorresistência num meio quente, ela faz variar uma grandeza qualquer de saída. No 
caso da termorresistência a sua “saída” é um valor de resistência elétrica. 
Transmissão e recepção 
O transmissor, converte uma variável física ou química, em outra de mais fácil mensuração. Este é 
responsável em encaminhar o sinal de saída do elemento de medição (entende-se como o valor me-
dido da variável de processo), até o instrumento controlador da malha de controle. Este instrumento 
pode ser físico (um controlador em um painel na sala de controle) ou virtual (através de um sistema 
supervisório). O transmissor pode ser fabricado no mesmo invólucro do elemento de medição em 
alguns casos. Os sinais de transmissão padronizados típicos são apresentados a seguir: 
Sinais Analógicos Sinais Digitais 
Pneumáticos 
Corrente 
(em mili Ampères) 
Tensão 
(em Volts) 
Protocolo HART 
3-15 psi 4-20 1-5 Modbus 
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 0-5 Foundation Fieldbus 
 0-10 Profibus 
Esta padronização do sinal é feita para reduzir custos de projeto e se ter instrumentos intercambiá-
veis. 
O sinal de um transmissor é enviado até o sistema de controle onde será recepcionado por um ins-
trumento que decodifica o sinal e o converte em unidade de engenharia, facilitando a leitura do sinal 
para uma linguagem que o operador entenda sem realizar conversões ele próprio. 
Exemplo: um transmissor de pressão envia um sinal de 8 mA para um instrumento receptor que efe-
tua a conversão de 8 mA para uma unidade de engenharia, que neste caso será 2Kgf/cm2. Os ins-
trumentos de recepção podem ser: 
Instrumentos de controle e alarme 
Controlador 
Instrumentos de indicação e registro 
Indicador 
Registrador 
Instrumentos de conversão entre sinais (Transdutores) 
Conversor de corrente para pressão (I/P) 
Conversor de pressão para corrente (P/I) 
Conversor de tensão para corrente (V/I) 
Conversor de tensão para pressão (V/P) 
Controle de processo 
Controlar um processo industrial pode tanto parecer simples como pode ser bastante complicado, 
dependendo da complexidade do comportamento do sistema a ser controlado, ou seja, do Sistema de 
Controle. 
Os instrumentos estão ligados a um sistema de controle, o qual analisa a medição enviada pelo ins-
trumento. A resposta programada no sistema de controle vai atuar nos dispositivos de controle inseri-
dos no processo. Este ciclo de atualização dos valores das variáveis manipuladas, medida dos valo-
res das variáveis controladas para se gerar a resposta adequada é a forma mais simples de descre-
ver os conceitos associados ao controle de processos. 
Os dispositivos de controle utilizados são normalmente considerados como parte integrante da ins-
trumentação, e podem ir desde os mais simples CLPs até aos já mais avançados DCSs. As entradas 
nestes dispositivos podem variar desde um pequeno número de variáveis medidas, até a ordemdos 
milhares. 
O controlador recebe o sinal padrão do transmissor. Executa cálculos com o sinal, o set-point (valor 
desejado da variável medida), parâmetros como o clássico PID (Proporcional, Integral e Derivativo), 
ou até algoritmos complexos e inteligentes envolvendo redes neurais. Controladores podem ser 
pneumáticos, elétricos/eletrônicos ou microprocessados utilizando redes de comunicação. 
Elemento final de controle 
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Válvula de Controle com atuador pneumático 
O elemento final de controle é o instrumento responsável por corrigir a variável medida, baseado no 
resultado do cálculo realizado pelo controlador. Considera-se então que a variável está controlada. 
São exemplos de elementos finais de controle: válvulas, motores etc. 
Podem ser simples como uma válvula solenoide (digital) ou altamente complexos e custosos como 
posicionadores (analógicos). 
Outros instrumentos 
Uma malha de controle pode ainda possuir outros instrumentos de apoio, segurança ou acessórios, 
que realizam funções específicas como: indicação, registro, alarme, segurança, conversão de sinais, 
etc. 
Profissões associadas 
As duas principais profissões associadas à especialidade de instrumentação são o engenheiro de 
instrumentação e o técnico em instrumentação ou instrumentista. Estas duas profissões são respon-
sáveis por projetar, montar e manter os sistemas de instrumentação nos processos industriais. 
Instrumentação X Automação 
Embora essas duas áreas possuam itens em comum, em sua essência possuem definições e concei-
tos diferentes. A instrumentação trata de dispositivos e técnicas de controle de processos com o obje-
tivo de otimizar o desempenho dos processos industriais, ou o aumento da segurança de equipamen-
tos e pessoas. A automação, em essência, estuda dispositivos e técnicas para eliminar, reduzir ou 
otimizar o uso da mão-de-obra em qualquer processo. 
Exemplo: seria muito arriscado enviar um homem a outro planeta, com a missão de exploração, ou 
um homem para desarmar uma bomba. Por isso utilizam-se robôs controlados remotamente de um 
ambiente seguro. Contudo, as duas modalidades se completam, e geralmente a grade curricular de 
um curso de instrumentação possui a matéria "automação". O contrário também é verdadeiro, ou 
seja, a grade curricular de um curso de automação, geralmente possui a matéria de "instrumentação". 
Enfim, em 2008, o MEC, com a justificativa de excesso de nomenclaturas para cursos técnicos, elimi-
nou a nomenclatura dos cursos técnicos na área de instrumentação industrial, padronizando todos 
com o nome "Automação Industrial", o que gerou e continua gerando polêmica entre os profissionais 
do setor e as empresas que contratam esses profissionais. 
Fabricantes de instrumentos 
ABB 
Endress+Hauser 
Honeywell 
Metso 
Smar Equipamentos Industriais 
Yokogawa Electric 
 TRANSMISSÃO E TRANSMISSORES 
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Siemens 
Emerson 
Invensys 
Novus Automation 
Vega 
Instrumentos Lince 
Um transmissor é um dispositivo eletrônico que, com a ajuda de uma antena, propaga um sinal ele-
tromagnético, podendo ser de rádio, televisão, ou outras telecomunicações. 
O transmissor de rádio é composto por um circuito amplificador e um circuito de saída. Mediante um 
transmissor de rádio é possível comunicar com outra pessoa que tenha um receptor de rádio e cujo 
receptor de rádio esteja sintonizado na mesma frequência de transmissão. Pode transmitir-se voz e 
dados por meio de um transmissor de rádio. 
O transmissor pode também transmitir vídeo, mas a sua engenharia é ligeiramente diferente do 
transmissor de rádio, possibilitando ao mesmo transmitir imagens. 
O transceptor é o acrônimo de transmissor e receptor e na sua engenharia ele é composto por ambos 
os elementos, possibilitando a recepção e transmissão de sinais de rádio. 
Elementos de um transmissor 
Amplificador de RF (rádio-frequência) 
Oscilador de RF e 
Antena 
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