Instrumentação Básica Senai

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INSTRUMENTAÇÃO 
INDUSTRIAL 
MÓDULO BÁSICO
CURSO DE 
APERFEIÇOAMENTO PROFISSIONAL
Instrumentação 
IndustrIal
módulo BásIco
curso de 
aperfeIçoamento profIssIonal
Federação das Indústrias do Estado do Rio de Janeiro
Eduardo Eugênio gouvêa viEira
Presidente
Diretoria Geral do Sistema FIRJAN
augusto Franco alEncar
Diretor Geral
Diretoria Regional do SENAI-RJ
Maria lúcia tEllEs
Diretora Regional
Diretoria de Educação
andréa Marinho dE souza Franco
Diretora
Gerência de Projetos em Educação
luis arruda
Gerente
Rio de Janeiro 
2010
Instrumentação 
IndustrIal 
módulo BásIco
curso de 
aperfeIçoamento profIssIonal
© 2010 – Curso de AperfeiçoAmento profissionAl
instrumentAção industriAl 
módulo BásiCo
Educação a distância 
SENAI – Rio de Janeiro
GPR – GERêNcIA dE PRoJEtoS Em EducAção
Rua mariz e Barros, 678 - tijuca
20270-903 - Rio de Janeiro - RJ
FIcHA tÉcNIcA
Este material foi elaborado pela 
Gerência de Projetos em Educação do 
SESI/RJ e SENAI/RJ.
GERêNcIA dE PRoJEtoS Em EducAção
Luis ArrudA
cooRdENAção PEdAGóGIcA
MAriA serrAte tostes Leite
AutoR dE coNtEúdo 
José MAnueL GonzALez tubio Perez
coNSultoRIA E REvISão tÉcNIcA
José MAnueL GonzALez tubio Perez
MAnoeL CAsiMiro soAres
REdAção PEdAGóGIcA
LeiLA MAriA ribourA de oLiveirA
REvISão PEdAGóGIcA
diAnA AthAyde Monteiro rAMos
MAriA serrAte tostes Leite
REvISão GRAmAtIcAl E EdItoRIAl
rosy de FreitAs LAMAs
PRoJEto GRáFIco, PRoGRAmAção vISuAl E dIAGRAmAção
in-FóLio – Produção editoriAL, GráFiCA e ProGrAMAção visuAL
SiStema FiRJaN
 DiviSão De NoRmaS e DocumeNtação – BiBlioteca
S474c
SeNai-RJ
curso de aperfeiçoamento industrial : 
instrumentação módulo básico. 
Rio de Janeiro : SeNai-RJ , 2010.
141 p.
1. instrumentação. i. título
cDD 620
Apresentação / 9
Arquitetura e simbologia / 11
 Requisitos mínimos 
 Histórico dos sistemas de controle
Classificação dos instrumentos
Características gerais dos instrumentos
Elementos de um sistema de I/A
Arquitetura Fieldbus
Elementos de um sistema de I/A
Representação de malhas de I/A
 Numeração de malhas de I/A
Critérios gerais para instrumentação de uma planta 
industrial
Pressão / 27
Instrumento de medição de pressão
 Manômetros em coluna ou reservatório
 Manômetros em bourdon C, hélice e espiral
 Recomendações para especificação de Manômetros
 Recomendações para instalação de Manômetros
Purga em instrumentos de medição
Selagem
sumário
capítulo 1
capítulo 2
 Selagem com diafragma
 Selagem sem diafragma
 Líquido de selagem 
Traceamento 
Selo remoto
Transmissor DP Cell capacitivo
Temperatura / 43
Medição
Termômetro
 Termômetro tipo bulbo
 Tipo bimetálico 
 Termômetro de pressão: fluidos utilizados e compensação 
da temperatura ambiente
Termopares
 Junção termopar
 Cabos de extensão
 Cabos de compensação
 Termopares convencionais e de isolação mineral
 Construção de termopares: convencionais e 
de isolação mineral 
 Tipo de termopares
Termorresistências
 Bulbo de resistência com bainha de isolação mineral
 Resposta de termorresistência com isolação mineral
Nível / 57
Medição de nível direta
 Indicador de nível tipo régua/bóia Visor de Nível (LG) 
capítulo 3
capítulo 4
 Medidor magnético
 Indicador de nível magnético (LG) 
 Visor de nível (LG)
Medição de nível Indireta
 Medidor por empuxo
 Medidor de nível por pressão 
 Medidor por ultrassom ou ultrassônico 
 Medidor por radar de onda guiada (GWR): 
tipos de guias de onda 
 Sensores de nível por capacitância 
 Montagem de medidores de nível
Placa de orifício / 87
Medição de vazão
 Grupos de medição de vazão
 Medição de vazão por placa de orifício
 Vantagens
 Desvantagens
 Rangeabilidade 
 Tipos de placas quanto ao orifício
 Aplicações de cada tipo de placa
 Tipos de montagem 
 Tomadas
 Dimensionamento de uma placa de orifício
Princípios de funcionamento da Placa de Orifício 
Vazão / 101
Instrumentos de Vazão por Diferencial de Pressão
 Tubo Venturi
capítulo 5
capítulo 6
 V-Cone
 Annubar – Tubo de Pitot 
Instrumentos de Medição de Velocidade
 Medição de vazão por vórtices (Vortex)
 Medição de vazão por ultrassom ou ultrassônico
 Técnica de medição por tempo de trânsito
 Medição de vazão por turbina
 Medição de vazão Coriolis
 Medidor Mássico – Coriolis
 Medição de massa específica para líquidos
 Coriolis como medidor de massa específica
 Medição volumétrica nas condições de processo (atual)
Referências bibliográficas / 141
Prezado (a) participante
 variedade dos processos industriais, como a fabricação dos de-
rivados do petróleo, produtos alimentícios, fabricação de aço e 
outros, exige o controle e a manutenção de algumas variáveis, tais co-
mo pressão, vazão, temperatura, nível etc. São os instrumentos de me-
dição e controle que permitem manter constantes as variáveis do pro-
cesso para a melhoria em qualidade do produto, para o aumento em 
quantidade do produto e para a segurança do processo. Portanto, o 
estudo da instrumentação utilizada nos mais diversos processos in-
dustriais é importante para que avanços nas ciências, nas tecnologias 
e na indústria sejam possíveis. Então, é fundamental que você saiba 
que Instrumentação é a ciência que aplica e desenvolve técnicas pa-
ra adequação de instrumentos de medição, transmissão, indicação, 
registro e controle de variáveis físicas em equipamentos nos proces-
sos industriais.
A instrumentação industrial é, pois, o conjunto de equipamentos (sen-
sores, transmissores e hardware/software para procedimentos de vali-
dação) que possibilita a medição, a monitoração e o controle de variáveis 
de processo, propriedades físicas dentro de um processo industrial.
Nesta apostila iremos distinguir as arquiteturas dos sistemas de con-
trole industriais e a simbologia usada nos documentos que compõem 
os projetos de instrumentação, segundo suas normas. E conheceremos 
as principais variáveis que perpassam a ação de controle durante o pro-
cesso de produção, como pressão, temperatura, nível, vazão e ainda es-
tudaremos as placas de orifício, sua estrutura e funcionamento. 
O objetivo do curso é proporcionar a você o conhecimento necessá-
rio da instrumentação básica, abordando as arquiteturas e variáveis 
que interferem no processo de produção industrial.
Esperamos que o programa contribua de modo signifi cativo para o 
seu crescimento profi ssional.
Bom estudo!
apresentação
a
SENAI-RJ
9
INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL – MÓDULO BÁSICO – APRESENTAÇÃO
1
Nesta primeira parte iremos distinguir as arquiteturas 
dos sistemas de controle, seus elementos, representações 
e critérios utilizados para instrumentação.
SENAI-RJ
11
INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL – MÓDULO BÁSICO – ARQUITETURA E SIMBOLOgIA
arquitetura e 
simbologia
Elementos de um Sistema de 
Instrumentação/Automação – I/
A 
Arquitetura Fieldbus
Representação de malhas de I/A
critérios gerais para instrumenta
ção 
de uma Planta Industrial
arquitetura e simbologia
A instrumentação assume importantes funções em uma planta industrial. 
Entre estas, estão a segurança e o controle com menor variabilidade de 
processo.
Requisitos mínimos 
É necessário que se observem alguns requisitos para que ocorra um bom de-
sempenho operacional, tais como:
 Equipamentos e sistemas dimensionados adequadamente: bombas, com-
pressores, tubulações, vasos, torres, tanques, trocadores de calor, fornos, 
reatores.
 Seleção de instrumentos de medição adequados, especialmente os me-
didores de vazão.
 Instrumentos instalados e calibrados de forma adequada.
 Controladoresbem sintonizados.
 Válvulas de controle operando dentro das faixas para as quais foram pro-
jetadas.
Controle local 
No passado, no início da era industrial, havia muitas pessoas atuando no cam-
po. O projeto era simples, os operários controlavam manualmente as variá-
veis. E como os instrumentos 
eram outros, não tão comple-
xos, os processos também eram 
simplifi cados. O controle era to-
talmente distribuído, com cus-
to bem reduzido, as informa-
ções eram transmitidas e não 
havia integração com as outras 
variáveis de processo. O ajuste 
da operação era feito no local.
FIQUE 
POR DENTRO
Histórico dos 
sistemas de controle
Esquema de operação 
utilizada no passado 
SENAI-RJ
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INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL – MÓDULO BÁSICO – ARQUITETURA E SIMBOLOgIA
Controle centralizado
 Controle centralizado convencional 
Com as mudanças tecnológicas, os processos industriais foram modifi cados 
e, o que antes era manual, passou a ser feito por instrumentos de medição 
e de controle. Os operadores passaram a ter menos atuação física direta, o que 
permitiu a centralização das variáveis em uma única sala.
Com o controle distribuí-
do e as informações centra-
lizadas, passou-se a ter in-
teração entre as variáveis, 
o que permitia comunicação 
entre o campo e o painel, ain-
da analógico, porém havia 
perda de precisão com a con-
versão e reconversão A/D e 
D/A, e as informações eram 
transmitidas em um único 
par de fi os. Dessa forma, os 
instrumentos digitais no 
campo eram subutilizados.
 
Painel de controle
Controle digital
 Controle digital centralizado
A era digital promoveu o aparecimento dos seguintes sistemas:
 Sistema de Aquisição de Dados – DAS 
Caracterizava-se por coletar dados com precisão, emitir relatórios de pro-
dução, de variáveis com geração de alarmes e/ou eventos, tendo, na épo-
ca, as seguintes desvantagens: custo elevado dos computadores e confi gu-
ração complexa.
 Sistema de Controle Supervisório – SPC
Sistema que mantém as mesmas características do DAS, calcula e envia set 
points otimizados para os controladores de processo. Porém, com custo ele-
A/D – Analógico para digital
D/A – Digital para analógico
Grave essa
SENAI-RJ
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INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL – MÓDULO BÁSICO – ARQUITETURA E SIMBOLOgIA
vado dos computadores, uma confi guração complexa e controladores com 
circuito de memória em caso de falhas do computador.
 Controle Digital Direto – CDD
Este sistema mantém as características do DAS e do SPC, elimina os contro-
ladores e os painéis, tendo as seguintes desvantagens: 
 Custo elevado dos computadores
 Confi guração complexa 
 Perda total de controle do processo em caso de falha do computador 
Centro de controle integrado
 Controle Digital Distribuído
Atualmente, a arquitetura dos Sistemas de I/A adquire uma nova confi gura-
ção, em que a descentralização é a base de um projeto. Dessa forma, as fun-
ções de controle são distribuídas em estações remotas com comunicação di-
gital entre as estações de controle e monitoração. Há economia nas instala-
ções com fi ação e suporte para instalação elétrica e os projetos têm como ba-
se microprocessadores modernos de baixo custo e grande confi abilidade.
SENAI-RJ
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INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL – MÓDULO BÁSICO – ARQUITETURA E SIMBOLOgIA
elementos de um sistema de 
Instrumentação/automação – I/a
Conheça os elementos de um sistema de I/A:
Sensores
São os elementos primários que recebem os sinais das variáveis com pro-
priedades físicas e propriedades químicas.
Arquitetura de uma rede industrial
São exemplos de propriedades
Propriedades físicas 
temperatura
Termopares, RTD, bimetálicos...
pressão
Tubo de Bourdon, capacitivo...
Vazão
Placa de orifício, vortex, coriólis...
nível
Displacer, radar, ultrassônico...
Propriedades químicas
Analisadores
servidor
outros níveis
banco de 
dados
SENAI-RJ
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INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL – MÓDULO BÁSICO – ARQUITETURA E SIMBOLOgIA
Transdutores e transmissores
Transdutores são elementos que transformam uma grandeza em outra ou 
nela mesma. 
Por exemplo:
 Transdutor de corrente/pressão (I/P)
 Transdutor de corrente /corrente (3000A / 3A)
Transmissores são elementos que enviam os sinais das variáveis a uma de-
terminada distância, através de um protocolo de comunicação.
Cabos e multicabos
São os cabos e os multicabos (diversos cabos em um único cabo) que fazem 
as interligações entre os elementos do sistema. 
Sistemas de aquisição de dados e controle
São subsistemas que fazem a aquisição de dados e o controle do Sistema 
de I/A:
 Sistemas de Supervisão e Controle (Supervisório + CPL)
 Supervisory Control and Data Acquisition System (SCADA)
 Sistemas Digitais de Controle Distribuído (SDCD)
Componentes dos sistemas de supervisão e controle
São componentes de um sistema de supervisão e controle:
 Unidades Terminais Remotas (UTR) – CLP + Comunicação via rádio
 Controladores Lógicos Programáveis (CLP)
 Sistemas Eletrônicos Programáveis (PES)
 Softwares de Supervisão e Controle em Tempo Real 
(iFIX, inTouch, Elipse etc.)
Elementos fi nais de controle e intertravamento
Estes são os dispositivos fi nais de controle e intertravamento:
 Válvulas de controle
 Válvulas On – Off 
 Variadores de velocidade de motores
 Governadores de turbina
 Válvulas motorizadas
 Válvulas solenoides
I/P – Corrente para pressão
CLP – Controlador 
intertravamento
Grave essa
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INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL – MÓDULO BÁSICO – ARQUITETURA E SIMBOLOgIA
CONHECENDO MAIS
DICA Redes industriais
existem diversos padrões para as redes industriais, 
conforme sua aplicação.
para cada classe de redes industriais, há várias 
organizações que padronizam, regulamentam, 
controlam e certifi cam equipamentos para aquele padrão.
a norma iec-61158 está tentando padronizar 
internacionalmente as redes de campo Fieldbus.
Arquitetura Fieldbus
Nesta arquitetura:
 As funções centralizadas são transferidas para 
o instrumento de campo (ex: blocos de cálculo, 
controlador) e a função do transmissor deixa de 
existir.
 Há alteração da interligação ponto a ponto por 
rede digital de comunicação.
 A função de diagnóstico é disponibilizada para 
todos os instrumentos.
 Ocorre mudança nas práticas de projeto de de-
talhamento (diagramas de malha, lista de ca-
bos, plantas de encaminhamento, painéis de 
rearranjo etc.).
 Há mudança nas práticas de confi guração.
 Há eliminação de conversores A/D e D/A.
 Quanto ao protocolo de mestres ativos: se o mes-
tre ativo falhar, sua função é passada para outro 
integrante da rede e assim sucessivamente.
 A Foundation FieldBus é a organização que su-
porta o protocolo FieldBus (associação com 
mais de 150 empresas).
 Verifi cam-se duas redes de comunicação: 
 Rede H1 – Baixa velocidade (31,25 kbits/seg)
 Rede HSE – Alta velocidade (Ethernet) 
SENAI-RJ
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INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL – MÓDULO BÁSICO – ARQUITETURA E SIMBOLOgIA
As arquiteturas dos sistemas podem ser abertas ou dedicadas:
Arquiteturas abertas 
Requerem serviço de integração entre os sistemas de aquisição de da-
dos e controle com os sistemas de supervisão que realizam a interface 
com a operação (IHM – Interface homem/máquina).
Arquiteturas dedicadas 
São características dos SDCDs, utilizados principalmente nas plantas 
do refi no devido à complexidade das funções de controle regulatório.
Padrão Fieldbus Foundation
 Existe uma tendência a se utilizar o padrão Fieldbus Foundation pa-
ra as redes de campo na indústria de processamento.
 Serviços da área de segurança (intertravamento) mantêm a arquite-
tura de ligação ponto a ponto para um PES (Sistema Eletrônico Pro-
gramável) ou PLC (Controlador Lógico Programável)dedicado para 
funções de segurança.
O que são os Sistemas SCADA?
 São sistemas de monitoração cobrindo longas distâncias e são imple-
mentados por meio de arquiteturas utilizando enlaces de rádio, linhas 
privativas de telefonia, ou satélites. Estes sistemas são conhecidos co-
mo Sistemas SCADA.
RESUMINDO
DICA arquiteturas baseadas em rede são uma 
tendência para serviços de monitoração e 
malhas mais simples de controle regulatório.
A
T
E
N
Ç
Ã
O
! as fi losofi as de comunicação entre equipamentos, 
incluindo aspectos de redundância, variam de acordo 
com as culturas dos segmentos de e&p (exploração e 
produção), transporte e refi no, sendo estas defi nidas em 
conjunto com o projetista e o cliente fi nal, mediadas 
eventualmente por especialistas da área corporativa.
SENAI-RJ
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INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL – MÓDULO BÁSICO – ARQUITETURA E SIMBOLOgIA
representação de malhas de I/a
ANSI/ISA S5.1 – Identifi cação dos símbolos de instrumentação
PARA NÃO ESQUECER
Uma regra básica 
O nome de um instrumento (tag) é formado por um conjunto de letras 
que o identifi cam funcionalmente, sendo a primeira letra que identifi ca 
a variável medida pelo instrumento e as letras subsequentes descre-
vem funcionalidades adicionais do instrumento, por um número que 
identifi ca o instrumento com uma malha de controle. E todos os instru-
mentos da mesma malha devem apresentar o mesmo número.
Como exemplo temos o instrumento Registrador Controlador de Tempe-
ratura. Veja como fi ca sua identifi cação: 
 
Identifi cação ISA S5.1
A
B
C
D
E
Análise
Queimador, Combustão
Escolha do Usuário
Escolha do Usuário
Tensão Elétrica
Diferencial
CONTINUA
Alarme
Escolha 
do Usuário
Controle
pRiMeiRa letRa
VaRiÁVel Medida ou iniciadoRa ModiFicadoRa
letRas subseQuentes
leituRa ou
Função passiVa
Função
de saída
ModiFicadoRa
T
pRiMeiRa 
letRa
Identifi cação funcional Identifi cação da malha
Identifi cação do instrumento
RC
letRas 
subseQuentes
– 2
nÚMeRo 
da MalHa
A
suFiXo 
opcional
Confi ra na tabela:
TABELA 1
T – Primeira letra do
inglês Temperature
R – de Register
C – de Controler
Grave essa
SENAI-RJ
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INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL – MÓDULO BÁSICO – ARQUITETURA E SIMBOLOgIA
Identifi cação ISA S5.1
F
G
H
I
J
K
Vazão
Escolha do Usuário
Manual
Corrente Elétrica
Potência
Tempo, Sequência
Alto
CONTINUAÇÃO
Razão 
(Proporção)
Vidro, Visor
Indicação
Varredura
Variação no 
tempo
Estação de 
Controle
pRiMeiRa letRa
VaRiÁVel Medida ou iniciadoRa ModiFicadoRa
letRas subseQuentes
leituRa ou
Função passiVa
Função
de saída
ModiFicadoRa
L
M
N
O
Q
S
P
R
T
U
X
Y
Z
V
W
Nível
Escolha do Usuário
Escolha do Usuário
Escolha do Usuário
Quantidade
Velocidade, Frequência
Pressão, Vácuo
Radiação
Temperatura
Multivariável
Não Classifi cada
Evento, Estado, Presença
Posição, Dimensão
Vibração 
Peso, Força
Luz
Momentâneo
Escolha do 
Usuário
Orifício, 
Restrição 
Integrar, 
Totalizar
Segurança Chave, Comutação
Ponto de Teste
Registro
Multifunção
Não 
Classifi cada
Válvula, Damper 
Poço
Multifunção
Eixo dos X
Eixo dos Y
Eixo dos Z
Multifunção
Não 
Classifi cada
Transmissão
Multifunção
Não 
Classifi cada
Relé, 
Computação, 
Conversão
Acionador, 
Atuador
Escolha do 
Usuário
Escolha do 
Usuário
Baixa
Médio, 
Intermediário
TABELA 1
SENAI-RJ
21
INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL – MÓDULO BÁSICO – ARQUITETURA E SIMBOLOgIA
controladores: pic, Fic 
indicadores, registradores: Vi, pi, pR 
transmissores: pt, pit 
elementos primários: Fe, te 
poço: tW, aW 
dispositivos de segurança: psV, pse
Válvulas autoatuadas: pcV
alarmes: lal, laH, laHH
solenoides, relés, dispositivos de computação: FY
pontos de teste: tp, pp
Visores: Fg, lg
elemento fi nal: pV, tV
Localização
 campo 
 painel local
 painel de
controle central 
 sdcd
 controlador 
programável
Exemplos de combinações
Símbolos de localização conforme ISA S5.1
instRuMentos 
discRetos
MostRadoR 
coMpaRtilHado
coMputadoR de 
pRocesso
contRoladoR 
pRogRaMÁVel
localiZação 
pRiMÁRia
normalmente acessível 
pelo operador
Montado 
no caMpo
localiZação 
auXiliaR
normalmente acessível 
pelo operador
TABELA 2 
1
4
7
10
2
5
8
11
3
6
9
12
* ip1**
Confi ra a 
localização na 
Tabela 2 
abaixo
SENAI-RJ
22
INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL – MÓDULO BÁSICO – ARQUITETURA E SIMBOLOgIA
Símbolos de transmissão conforme ISA S5.1
Suprimentro ou impulso Sinal não defi nido
Sinal pneumático Sinal elétrico
Sinal hidráulico Tubo capilar
Sinal eletromagnético 
ou sônico
Sinal eletromagnético 
ou sônico não guiado
Ligação por software Ligação mecânica
Sinal binário 
pneumático Sinal binário elétrico
TABELA 3 
Veja a representação de instrumentos de campo na fi gura
A
T
E
N
Ç
Ã
O
! São sinais de interconexão
 elétrico contínuo
 elétrico discreto 
 link de software
 pneumático
SENAI-RJ
23
INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL – MÓDULO BÁSICO – ARQUITETURA E SIMBOLOgIA
Observe a representação de 
malhas de instrumentos discretos
PARA NÃO ESQUECER
Simplifi cações e convenções
 Normalmente não se representam elementos sensores.
 As funções de alarme permanecem anexados no canto superior di-
reito dos blocos indicadores e controladores.
 Não se representam conversores I/P em válvulas de controle sem 
ação de intertravamento.
Exemplo de simplifi cação 
em identifi cação (tagueamento) O que acontece...
 uma única numeração para 
toda a malha.
 a numeração pode se repetir 
desde que em malhas de 
natureza distinta (ex: Ft-001, 
tt-001).
 Folgas entre instrumentos de 
indicação local e de indicação 
remota (prática de projeto).
 numeração sequencial por 
sistemas de escoamento 
(prática de projeto).
Numeração de malhas de I/A
Intertravamento por vazão
SENAI-RJ
24
INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL – MÓDULO BÁSICO – ARQUITETURA E SIMBOLOgIA
critérios gerais para instrumentação 
de uma planta Industrial
Alguns critérios devem ser observados na instrumentação de uma planta in-
dustrial quanto a:
Trocadores de calor
 Temperatura a montante e a 
jusante para avaliação de 
rendimento ou controle de 
temperatura
 Pressão para avaliação de 
entupimento
Vasos
 Nível para controle de admissão e 
retirada de produtos
 Nível de interface para controle de 
retirada do fl uido mais denso
 Nível muito alto ou muito baixo 
para intertravamento
 Pressão para acompanhamento 
operacional
Fornos
 Vazão nos passes
 Temperatura na saída para 
controle de carga térmica
 Vazão no sistema de combustíveis 
para controle de carga térmica
 Pressão na câmara e no sistema 
de combustíveis para 
intertravamento
 Chama nos queimadores para 
proteção contra explosão
Torres 
 Nível no fundo e nas bandejas 
de retirada
 Diferencial de pressão 
nos recheios
 Temperatura entre as regiões 
de troca térmica
 Pressão
Sistemas com bombas 
 Pressão para monitoração da 
descarga e automação do 
conjunto de bombas
 Diferencial de pressão nos 
fi ltros para avaliação de 
entupimento
 Vazão para controle do sistema
Sistemas com 
compressores
 Pressão na sucção e descarga 
para controle de capacidade e 
proteção da máquina
 Vazão para controle de 
capacidade e proteção 
da máquina
 Temperatura para proteção 
da máquina
SENAI-RJ25
INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL – MÓDULO BÁSICO – ARQUITETURA E SIMBOLOgIA
2
Nesta segunda parte conheceremos as principais 
variáveis que perpassam a ação de controle durante o 
processo de produção como a pressão, os transmissores 
mais utilizados e a base de medição.
pressão
Instrumentos
manômetros 
Selagem 
traceamento 
Selo remoto
transmissor dP cell capacitivo
SENAI-RJ
27
INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL – MÓDULO BÁSICO – PRESSÃO
Instrumento de medição 
de pressão tipo coluna
Os instrumentos de medição de pressão do tipo coluna são utilizados na in-
dústria como medidores locais. O mais comum constitui-se de um tubo de 
vidro com seção transversal uniforme, dobrado em forma de U. O diâmetro 
interno não deve ser inferior a 8mm para que o efei-
to de capilaridade não introduza erros nas indica-
ções obtidas. Pode ser usado para medir pressão, 
vácuo ou pressão diferencial. 
manômetros
Manômetro tipo U
Manômetro de 
reservatório
DICA
o instrumento 
mais simples 
para se medir 
pressão é o 
manômetro.
 Mercúrio ou Água
Líquidos usuais
∆h = Variação de altura
SENAI-RJ
29
INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL – MÓDULO BÁSICO – PRESSÃO
Manômetros em bourdon C, hélice e espiral
O que são
Consistem, basicamente, de um tubo metálico em forma de C, de seção apro-
ximadamente elíptica, com uma das extremidades fechada (bourdon), liga-
da a um sistema alavanca-engrenagem e outra extremidade que sente a pres-
são que se quer medir.
O que acontece
A ação da pressão tende a abrir a seção do tubo provocando um pequeno des-
locamento da extremidade livre. Este movimento é amplifi cado (alavanca – en-
grenagens) girando um ponteiro que indica, sobre uma escala, o valor deseja-
do. Estas são as características dos manômetros mais usados na indústria:
 pressão máxima: 10000 psig ou 703,2 kgf/cm2
 Materiais usuais: latão, bronze fosforoso, aço inox
 escalas usuais: kgf/cm2, lbf/in2 (psig)
 exatidão: 1% da indicação máxima para leituras
acima dos 5% iniciais da escala.
Manômetro tipo bourdon C
psig – Grandeza que 
signifi ca libras por 
polegada quadrada 
manométrica
psi – Libras por 
polegada quadrada
Ibf/in – Libras força 
por polegada
Kgf – Quilograma força
NPT – Padrão 
americano de medida, 
usado em tubos de 
rosca e acessórios
KPa – Quilopascal 
(equivalente a psi)
Grave essa
SENAI-RJ
30
INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL – MÓDULO BÁSICO – PRESSÃO
Observe na fi gura sua montagem
Fabricante: Enerpac 15 a 6000 psi
Manômetro pressão diferencial 
tipo bourdon em C
Manômetro tipo bourdon em C
O mais empregado na área industrial
SENAI-RJ
31
INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL – MÓDULO BÁSICO – PRESSÃO
Tipo espiral ou hélice
O que são
São tubos bourdon, enrolados como hélice cilíndrica de várias espirais.
Vantagens
as vantagens desses tipos em relação ao bourdon tipo C são: 
 Maior amplitude no movimento do sensor
 Mais força
 Resposta mais rápida
 Faixa morta reduzida
 Maior precisão
como o deslocamento da ponta livre é bem mais acentuado, 
não necessita do sistema de amplificação mecânica do 
movimento do sensor para indicação da pressão.
O que acontece
Espirais de bronze são fornecidas até 400 psig (28 kgf/cm2) e de aço inox até 
4000 psig (280 kgf/cm2).
SENAI-RJ
32
INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL – MÓDULO BÁSICO – PRESSÃO
CONHECENDO MAIS
Recomendações para especifi cação de Manômetros
 Para garantir uma grande durabilidade, a pressão máxima na qual 
o medidor será continuamente operado não deverá exceder a 75% 
do valor fi nal da escala. 
 O valor fi nal da escala deverá ser aproximadamente o dobro da pres-
são normal de operação.
 O manômetro deve ser capaz de suportar sobre pressão até 1,3 ve-
zes a máxima pressão de trabalho.
 Para pressões de vácuo ou pressões baixas, deve-se utilizar diafrag-
ma ou fole (N-1882).
 Recomenda-se também (P pressão):
Recomendações para instalação de Manômetros
 Instalar o instrumento sempre com uma válvula de bloqueio e outra 
de dreno para permitir a retirada deste em operação.
 Utilizar um amortecedor de pulsações ou enchimento com glicerina 
no visor sempre que o manômetro estiver em contato com fl uidos 
que apresentem bruscas variações de pressão, como no caso de des-
cargas de bombas alternativas e em sucção e descarga de compres-
sores alternativos.
Pmax-operacional = 0,75 Pmax-instrumento
Pnormal-operacional ≈ 0,50 Pmax-instrumento
Instalação de um manômetro
Niple – Junção de 
tabulação
NRE – Engenharias 
não recorrentes 
(recomendações)
N-1882 – Norma da 
Petrobras que estabelece 
os critérios para 
elaboração de projetos 
de instrumentação
Grave essa
Material
1- união de 1/2”
2- niple de 1/2”
3- V. globo de 1/2” (líquidos)
4- bujão de 1/2”
5- tê de 1/2”
6- nRe de 3/4”X 1/2”
pela tubulação
pela instrumentação
SENAI-RJ
33
INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL – MÓDULO BÁSICO – PRESSÃO
Manômetro com enchimento de glicerina
Tipos de sifão
Tipos de amortecedores de 
vibração de um manômetro
A
T
E
N
Ç
Ã
O
! utilizar sifão ou serpentina de resfriamento quando em presença de vapores 
condensáveis, para minimizar efeitos de elevada temperatura, retendo o 
condensado formado junto ao resfriamento. o líquido que fi ca retido na curva 
do tubo-sifão esfria e é essa porção de líquido que irá ter contato com o 
sensor elástico do instrumento, não permitindo que a alta temperatura do 
processo o atinja diretamente. o “selo” fi ca à temperatura ambiente.
Cachimbo Rabo de porco Bobina Alta pressão
SENAI-RJ
34
INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL – MÓDULO BÁSICO – PRESSÃO
selagem
Deve-se utilizar líquido de selagem quando em presença de:
 Fluidos corrosivos.
 Líquidos com tendência à solidifi ca-
ção em temperatura ambiente. 
 Alta temperatura.
 Possibilidade de mudança de fase nas 
tomadas de impulso do instrumento.
DICA no caso dos líquidos com 
tendência à solidifi cação 
em temperatura ambiente 
só a selagem não resolve. 
É necessária a purga 
ou traceamento nas 
linhas de impulso.
Selagem com diafragma
São materiais do di afragma: monel, níquel e aço i nox. 
Manômetro com diafragma
A
T
E
N
Ç
Ã
O
! a selagem pode ser com ou 
sem diafragma de selagem. 
líquidos usuais: 
 glicerina
 silicone 
 Querosene
SENAI-RJ
35
INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL – MÓDULO BÁSICO – PRESSÃO
Selagem sem diafragma
Instalação segundo API-551
Recomendações
 Uso de Tê de selagem ou pote 
de selagem.
 Os potes ou Tê de selagem ou 
condensado devem ser insta-
lados na mesma elevação, de 
modo que se evite o erro de-
vido à diferença de cotas.
Montagem de selagem 
em Tê (API-551) 
CONHECENDO MAIS
 A instalação se baseia na utilização de um manifold de 5 vias, no ca-
so de um transmissor diferencial de pressão, de modo a possibilitar 
o engate de uma bomba de deslocamento positivo para injeção de 
selagem com glicerina.
 O preenchimento da selagem é realizado de forma simples em am-
bas as tomadas de pressão por meio da operação nos manifold.
 Tês de selagem são utilizados no lugar de potes de selagem de mo-
do a reduzir mais um item de inspeção e manutenção, que consisti-
ria no próprio pote.
 Os potes de selagem são considerados itens desnecessários ten-
do em vista que o deslocamento nos diafragmas dos transmisso-
res atuais é muito pequeno em comparação aos diafragmas utili-
zados nos transmissores antigos. Estes deslocamentos ocasiona-
vam variação do nível da glicerina na linha de impulso, reduzindo 
a acurácia e levando a problemas de repetibilidade. Esta variação 
era compensada por meio de um volume intermediário obtido pe-
la instalação do pote.
Líquido de selagem
Instalação prática com Tê de selagem
API-551Norma americana para instalação 
de instrumentos de medição
Manifold
Válvula que possibilita instalação 
mais compacta e integral
Grave essa
SENAI-RJ
36
INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL – MÓDULO BÁSICO – PRESSÃO
Purga em instrumentos de medição
Como acontece
A instalação deve ser de acordo com API-551.
 Deve ser utilizada quando se tem sólidos em suspensão. 
Vapor de média disponível para eventuais limpezas.
 A purga pode ser utilizada em produtos que possam se 
solidifi car nas tomadas de impulso do instrumento. Neste caso, uma sela-
gem para o instrumento será feita automaticamente pelo fl uido de purga.
 A pressão de alimentação do fl uido deve ser, no mínimo, 0,7Bar acima da 
máxima pressão do fl uido medido.
Montagem de purga em PDT (API-551)
Recomendações
 Recomenda-se que a vazão de purga seja inferior a 0,1% da vazão mínima medida.
 a purga pode ser feita com óleo leve (no campo chamado erroneamente de fl ushing) 
quando o produto a ser medido está no estado líquido.
 a purga com óleo leve é utilizada nas medições com líquido, com sólidos em 
suspensão. ex.: fundo da torre combinada das unidades de coque onde o produto em 
fase líquida pode conter fi nos de coque; fundo da fracionadora de Fcc (processo de 
craqueamento catalítico).
 ar, gás combustível, vapor ou nitrogênio podem ser usados como meio de purga nas 
medições de um processo no estado gasoso. 
ex.: vaso separador e vaso regenerador da área de conversão do Fcc.
DICA
purga é contínua.
Flushing 
(lavagem) 
é periódico.
SENAI-RJ
37
INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL – MÓDULO BÁSICO – PRESSÃO
traceamento
Steam tracing (traço de vapor) em instrumentos 
de medição: é aplicado em tubulações que 
transportam líquidos de alta viscosidade, 
aquecidas por intermédio de calefação por vapor.
 Instalação segundo API-551 – Instrumentos de medição de processo.
Objetivo
 Tem como objetivo evitar o entupimento das tomadas dos instrumentos que 
trabalham com fl uidos de processo cujo ponto de fl uidez seja superior à tem-
peratura ambiente. Nesta aplicação, o uso do steam tracing é obrigatório. 
a medição de fl uidos com ponto de fl uidez acima 
da temperatura ambiente é feita com (fl ushing), 
acrescido de steam tracing.
DICA
Medições na unidade de 
coque que contém fi nos de 
coque necessariamente 
devem conter purga (fl ushing) 
acrescido de steam stracing.
A
T
E
N
Ç
Ã
O
!
o traceamento tem como objetivo 
evitar a solidifi cação do produto na 
tomadas do instrumento caso o 
fl ushing falte.
a selagem na tomada de impulso 
do tê de enchimento ou pote de 
selagem para o instrumento seria 
feita pelo próprio óleo de lavagem.
1
2
SENAI-RJ
38
INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL – MÓDULO BÁSICO – PRESSÃO
selo remoto
Selagem é o sistema utilizado para isolar o fl uido de um processo do seu dis-
positivo de medição. Selos remotos são selos com diafragma ligados ao trans-
missor através de tubos capilares em uma ou 
ambas as câmaras, oferecendo isolação térmi-
ca e química para a célula capacitiva do trans-
missor de pressão diferencial. Os instrumentos 
com selo remoto são utilizados em medições com 
hidrogênio a alta pressão.
Instrumentos com selo remoto 
A
T
E
N
Ç
Ã
O
! Cuidados com selo remoto
 evitar capilares compridos que aumentam o tempo 
de resposta do sensor e a sensibilidade a variações 
de temperatura ambiente (menor que 5 metros).
 observar faixa de temperatura de operação do fl uido 
de enchimento.
 observar faixa de pressão admissível para o 
selo remoto.
 uso de diafragmas de maior área melhorando a 
sensibilidade e resposta do instrumento (diafragma 
de diâmetro de 3 polegadas segundo a n-1882).
 Máxima temperatura de operação: 3500c .
DICA
no caso de transmissor 
diferencial, os dois 
capilares devem ser de 
mesmo tamanho.
SENAI-RJ
39
INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL – MÓDULO BÁSICO – PRESSÃO
DP Cell capacitivo
transmissor dp cell capacitivo
Características
 A principal característica dos sensores capacitivos é a completa elimina-
ção dos sistemas de alavancas na transferência da força / deslocamento 
entre o processo e o sensor.
 Este tipo de sensor resume-se no deslocamento diretamente pelo proces-
so do diafragma sensor do capacitor. Tal deformação altera o valor da ca-
pacitância total que é medida por um circuito eletrônico.
amplifi cador
terminais de fi ação
ajustes de Zero e alcance
cartão de calibração
terminais de teste
parafuso
Flange
conexão de processo
o-ring 
(anel de borracha)placas de capacitores
Fios para a ponte 
de capacitâncias
diafragma de isolamento do fl uido de processo
enchimento de silicone
base estável com 
a temperatura do capacitor
diafragma sensor
célula
capacitiva
o-ring de 
isolamento 
do diagrama
SENAI-RJ
40
INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL – MÓDULO BÁSICO – PRESSÃO
ACOMPANHANDO
Observe a fi gura e acompanhe o processo
 No centro da célula está o diafragma sensor 
1. Este diafragma fl exiona-se em função da 
diferença de pressões aplicadas ao lado di-
reito e esquerdo da célula. Essas pressões 
são aplicadas diretamente aos diafragmas 
isoladores 2, os quais fornecem resistência 
contra corrosão provocada por fl uidos de pro-
cessos. A pressão é diretamente transmiti-
da ao diafragma sensor através do fl uido de 
enchimento 3, provocando a sua defl exão.
 O diafragma sensor é um eletrodo móvel. As 
duas superfícies metalizadas 4 são eletro-
dos fi xos. 
 A defl exão do diafragma sensor é percebida 
através da variação da capacitância entre os 
dois eletrodos fi xos e o móvel.
SENAI-RJ
41
INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL – MÓDULO BÁSICO – PRESSÃO
1
2
3
4
3
a temperatura é uma das principais variáveis que 
perpassam a ação de controle durante o processo de 
produção, através da medição e dos instrumentos 
usados na base de medição. 
temperatura
medição
termômetro
termopares
termorresistências
SENAI-RJ
43
INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL – MÓDULO BÁSICO – TEMPERATURA
medição
O que acontece
Na medição de temperatura podemos classificar os instrumentos em grupos 
que atendem a duas formas de medição:
Termômetro a dilatação de líquidos Pirômetro óptico
Termopar –
Termômetro a dilatação de sólidos (bimetálico) Pirômetro fotoelétrico
Termorresistência ou termistor –
Termômetro a pressão:
 De líquido
 De gás
 De vapor
Pirômetro de radiação
1º gRupo 
(contato diReto)
2º gRupo 
(contato indiReto)
termômetro
Termômetro tipo bulbo
O que é
O termômetro de Bulbo de Mercúrio é baseado na dilatação volumétrica do 
mercúrio contido em um bulbo.
O termômetro de Bulbo de 
Mercúrio consiste de um 
tubo capilar de vidro, tendo 
numa das extremidades um 
bulbo cheio de mercúrio que, 
quando aquecido, se dilata, 
indo atingir certa altura no 
tubo capilar e seu valor lido na 
escala termométrica fornece a 
medida de temperatura.
Grave essa
SENAI-RJ
45
INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL – MÓDULO BÁSICO – TEMPERATURA
FIQUE 
POR DENTRO
Termômetro tipo bulbo
Desvantagem: fragilidade
Precisão: 1% da escala
Termômetro bimetálico
É constituído de dois metais de diferentes coefi cientes de dilatação, solda-
dos longitudinalmente, enrolados em forma de hélice.
Termômetro tipo bulbo
Termômetro tipo bimetálico
câmara de expansão
escala calibrada
envoltório
tubo de vidro
líquido
poço protetor
bulbo
espiral
(a)
guias
Rolamento
capa do 
rolamento
Haste
espiralespiral simples
SENAI-RJ
46
INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL – MÓDULO BÁSICO – TEMPERATURA
Termômetro de pressão ou tipo bulbo
Esse tipo de termômetro consiste basicamente em:
 Um bulbo imerso no processo. Esse bulbo contém o fl uido que sofrerá ex-
pansão ou contração.
 Um tubo capilar conectando obulbo ao indicador ou dispositivo de cha-
veamento.
 Um sensor de pressão que sentirá as variações de pressão do fl uido com 
o aumento da temperatura.
 Um dispositivo para conversão do deslocamento do elemento de pressão 
em termos de indicação ou atuação em uma micro-switch.
Termômetro tipo pressão
SENAI-RJ
47
INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL – MÓDULO BÁSICO – TEMPERATURA
Fluidos utilizados: gás, líquido ou vapor
 Esses termômetros são baseados na expansão do fl uido (líquido, gás ou 
vapor) contido no bulbo. O aumento de temperatura provoca o aumento 
da pressão, provocando a expansão do fl uido no capilar (ou contração ca-
so haja diminuição de temperatura). 
 Essa variação de pressão é sentida por um sensor de pressão tipo hélice, 
espiral ou bourdon que, por sua vez, desloca um indicador ou atua um 
dispositivo de chaveamento.
 No caso de enchimento com líquido, utiliza-se mercúrio, tolueno ou xile-
no que apresentam um alto coefi ciente de expansão.
FIQUE 
POR DENTRO
Termômetro 
tipo pressão
Termômetro tipo pressão
DICA como gases de enchimento, 
utilizam-se normalmente 
nitrogênio, Hélio, neônio ou 
dióxido de carbono (co2). 
SENAI-RJ
48
INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL – MÓDULO BÁSICO – TEMPERATURA
CONHECENDO MAIS
Compensação da temperatura ambiente
Tipo caixa ou total
Pelo fato deste sistema utilizar líquido inserido num reci-
piente e da distância entre o elemento sensor e o bulbo ser 
considerável, as variações na temperatura ambiente afetam 
não somente o líquido no bulbo, mas todo o sistema (bulbo, 
capilar e sensor), causando erro de indicação ou registro. 
Este efeito da temperatura ambiente é compensado de du-
as maneiras que são denominadas classe IA e classe IB.
Classe IB 
Na classe IB compensação é feita somente na caixa do sen-
sor através de uma lâmina bimetálica ou um espiral de com-
pensação. Este sistema é normalmente preferido por ser 
mais simples e ter respostas mais rápidas, porém, o com-
primento máximo do capilar desse tipo é aproximadamen-
te 6 metros. 
Classe IA
Quando a distância entre o bulbo e o instrumento é muito 
grande, ou se deseja alta precisão, utilizam-se instrumen-
tos da classe IA onde a compensação é feita na caixa e no 
capilar (compensação total). Neste caso, a compensação é 
feita por meio de um segundo capilar, ligado a um elemen-
to de compensação idêntico ao da medição, sendo os dois 
ligados em oposição. Este segundo capilar tem seu compri-
mento idêntico ao capilar de medição, porém não está liga-
do ao bulbo.
DICA Quando o líquido de enchimento é o mercúrio, 
alguns autores costumam classifi car este 
sistema na classe VA e classe VB, porém sua 
construção é a mesma da classe I.
SENAI-RJ
49
INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL – MÓDULO BÁSICO – TEMPERATURA
FIQUE 
POR DENTRO
em 1821, o alemão 
seebeck descobriu que, 
quando aquecemos uma 
junção de dois metais, 
uma força eletromotriz é 
gerada entre os dois 
condutores. 
essa força eletromotriz 
pode ser medida na 
outra junção (junção fria) 
dos condutores. 
esses condutores formam 
um circuito elétrico e, 
consequentemente, 
fl ui uma corrente 
através deles.
Compensação em termômetros de pressão
Tipo caixa Tipo total
termopares
Junção termopar
Junção de medição 
ou junção quente
Junção de referência
ou junção fria
Acompanhe
espiral de medição
tira bimetálica
espiral de 
medição espiral de compensação
tubulação de 
compensação
tubo de 
medição
ponto 
morto
SENAI-RJ
50
INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL – MÓDULO BÁSICO – TEMPERATURA
CONHECENDO 
MAIS
A tensão medida no Termopar 
é proporcional à diferença de 
temperatura entre junção 
quente e junção fria. 
Para obter a temperatura 
na junção quente, devemos 
compensar a junção fria. 
Junção a frio na condição de referência
Termopar K
TABELA 1
Acompanhe
Voltímetro
+
–
cobre
t1
liga de ferro
ponto frio
tref = 0ºc
elemento
de isolação
cobre
Metal 1
Metal 2
SENAI-RJ
51
INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL – MÓDULO BÁSICO – TEMPERATURA
Cabos de extensão
O que são
São aqueles fabricados com o mesmo material do termopar devido ao seu 
baixo custo. Desse modo para os termopares tipo T, J, K e E são utilizados 
cabos do mesmo material para sua interligação com o instrumento receptor.
Cabos de compensação
O que são
Para os cabos dos termopares nobres (R, S e B) não seria viável economica-
mente a utilização de cabos de extensão. Assim, para tornar possível a uti-
lização desses sensores, desenvolveram-se cabos de natureza diferente, po-
rém com a característica de produzirem a mesma curva de força eletromo-
triz desses termopares, ou ainda, mesmo que não idênticas, mas que se anu-
lem (Cu e Cu-Ni para S e R e Cu para B).
O que acontece
Acompanhe o circuito do termopar:
Circuito do termopar
no caso de montagem com cabo de 
extensão, esse dever encaminhado 
até o circuito eletrônico associado.
SENAI-RJ
52
INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL – MÓDULO BÁSICO – TEMPERATURA
Termopares convencionais e de isolação mineral
Construção de termopares
Os termopares se dividem em duas categorias: 
 Termopares convencionais
 Termopares de isolação mineral
Termopar de isolação 
mineral (Exigência N-1882)
O que faz
Fornece maior estabilidade e re-
sistência mecânica.
Como é
O termopar com isolação mineral consiste de 3 partes básicas: 
 Um ou mais pares de fi os isolados entre si.
 Um material cerâmico compactado para servir de isolante elétrico (óxido 
de magnésio).
 Uma bainha metálica externa, cujo material depende da aplicação.
DICA os termopares 
convencionais podem 
ser construídos com 
ou sem isoladores 
de cerâmica.
Termopares convencionais
(a)
(b)
(c)
Termopares de isolação mineral
SENAI-RJ
53
INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL – MÓDULO BÁSICO – TEMPERATURA
O termopar de isolação mineral é constituído de um ou dois pares termoe-
létricos, envolvidos por um pó isolante de óxido de magnésio, altamente com-
pactado em uma bainha externa metálica. Com essa construção, os conduto-
res de par termoelétrico fi cam totalmente protegidos contra a atmosfera ex-
terior. Consequentemente, a durabilidade do termopar depende da resistên-
cia à corrosão da sua bainha e não da resistência à corrosão dos condutores. 
Termopar de isolação mineral
O termopar de isolação mineral, mais utilizado, pode apresentar a jun-
ta quente exposta, isolada ou aterrada. 
Junta quente exposta – Neste tipo de montagem, partes da bainha 
e da isolação são removidas, expondo os termoelementos ao ambiente. 
Tem como características um tempo de resposta extremamente peque-
no e grande sensibilidade a pequenas variações na temperatura, mas 
apresenta como desvantagem o rápido envelhecimento dos termoele-
mentos devido ao contato com o ambiente agressivo, altas temperatu-
ras e pressões.
Junta quente aterrada – Os condutores são soldados junto à bainha 
(capa externa). Com isso diminui-se o tempo de resposta do termopar 
em relação à junção quente isolada. No entanto, esse tipo de junta es-
tá mais sujeito a ruídos elétricos. 
Junta quente isolada – Os condutores fi cam isolados da bainha. Evi-
tam-se erros de medição devido à diferença de potencial de terra entre 
o termopar e o cartão eletrônico que recebe a informação de milivolta-
gem. Esse tipo de junta é a recomendada pela N-1882.
A
T
E
N
Ç
Ã
O
! em função desta 
característica, 
a escolha do 
material da 
bainha é fator 
importante na 
especifi cação 
destes.
Rabicho
bainha
plug
Junta de 
medidapó óxido de magnésio
pote
PARA NÃO ESQUECER
SENAI-RJ
54
INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL – MÓDULO BÁSICO – TEMPERATURA
Tipos de junção quente
Exposta Aterrada Isolada
curto unindo
os dois metais
Tipo de termopares
Conforme o material utilizadona construção dos termopares, temos:
Metais Cromel (+) e Constantan (–)
Ferro (+) e 
Constantan (–)
Cromel (+) e 
Alumel (–)
Cobre (+) e 
Constantan(–)
Range – 184ºC a 870ºC –184ºC a 760ºC –184ºC a 1260ºC –184ºC a 370ºC
erro + 0,5% + 0,75% + 0,75% + 0,75%
características
Recomendável 
em atmosferas 
oxidantes.
Recomendável 
onde existe pouco 
oxigênio livre, 
pois a oxidação 
do ferro aumenta 
rapidamente a 
partir de 530ºC. 
Apresenta baixo 
custo.
Grande 
resistência à 
corrosão,
podendo ser 
utilizado em 
atmosferas 
oxidantes ou 
redutoras.
teRMopaR tipo e tipo J tipo K tipo t
SENAI-RJ
55
INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL – MÓDULO BÁSICO – TEMPERATURA
Termopares do tipo R, S e B
São termopares em que os fi os de extensão não são do mesmo material dos 
outros termopares, devido ao alto custo da platina. São substituídos por Co-
bre (+) e Cobre-níquel (–). Nesse caso, os fi os de extensão são chamados de 
fi os de compensação.
Metais
Platina e 10 % de Ródio (+) e 
Platina (–)
Metais
Platina e 13 % de Ródio (+) e 
Platina (–)
Metais
Platina e 13 % de Ródio (+) e 
Platina (–)
Metais
Platina e 30% de Ródio (+) e 
Platina e 6% de Ródio (–)
Range
0ºC a 1483ºC
Range
0ºC a 1483ºC
Range
870ºC a 1705ºC
erro
+ 0,25%
erro
+ 0,25%
erro
+ 0,5%
tipo R tipo s tipo b
termorresistências
O que são
Um dos métodos elementares para medição de temperatura envolve mudan-
ça no valor da resistência elétrica de certos metais com a temperatura. São 
comumente chamados de bulbos de resistência e, por suas condições de al-
ta estabilidade e repetibilidade, baixa contaminação, menor infl uência de ru-
ídos e altíssima precisão, são muito usados nos processos industriais. Nor-
malmente os metais utilizados apresentam coefi ciente de resistência positi-
vo, ou seja, aumentando-se a temperatura aumenta a resistência.
FIQUE 
POR DENTRO
Termopares especiais
podem ser fornecidos pelos fabricantes, 
alcançando uma maior exatidão. 
esses termopares podem ser utilizados 
em reatores, onde são necessárias 
exatidão e maior resistência.
SENAI-RJ
56
INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL – MÓDULO BÁSICO – TEMPERATURA
Como funcionam
As termorresistências ou bulbos de resistência, 
ou termômetro de resistência ou RTD são senso-
res que se baseiam no princípio de variação da 
resistência ôhmica em função da temperatura. 
Seu elemento sensor consiste de uma resistên-
cia em forma de fi o de platina de alta pureza, de 
níquel ou de cobre (menos usado) encapsulado 
num bulbo de cerâmica ou de vidro.
O que acontece
Padronizou-se, então, a termorresistência de pla-
tina, Pt100 – fi os de platina com 100Ω a 0ºC – e 
sua faixa de trabalho vai de -200ºC a 850ºC.
 
Bulbo de resistência com bainha de isolação mineral
Neste tipo de bulbo de resistência, coloca-se o elemento isolante e o condu-
tor interno dentro de um tubo fi no de aço inoxidável com óxido de magnésio 
ou outros elementos, de acordo com a necessidade do processo em síntese.
Características
 Por não possuir camada de ar dentro do tubo, tem boa precisão na resposta.
 Tem grande capacidade para suportar oscilação.
 Por ser dobrável, de fácil manutenção e instalação, é utilizado em luga-
res de difícil acesso.
 O bulbo de resistência tipo bainha é fi no e fl exível. Seu diâmetro varia de 
2,0mm a 4,0mm.
DICA
entre estes materiais, o mais uti-
lizado é a platina, pois apresen-
ta uma ampla escala de tempe-
ratura, uma alta resistividade, 
permitindo, assim, uma maior 
sensibilidade, um alto coefi cien-
te de variação de resistência com 
a temperatura, uma boa lineari-
dade resistência x temperatura, 
e também por ter rigidez e duti-
bilidade para ser transformada 
em fi os fi nos, além de ser obti-
da em forma puríssima.
Pt100
Acompanhe
SENAI-RJ
57
INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL – MÓDULO BÁSICO – TEMPERATURA
Resposta de termorresistência com isolação mineral
Pt100
Bulbos de resistência
TABELA 2
Acompanhe
Vantagens
Possuem maior precisão dentro da faixa de 
utilização do que outros tipos de sensores.
Têm boas características de estabilidade e 
repetibilidade.
Com ligação adequada, não existe limitação para 
distância de operação.
Dispensam o uso de fi os e cabos especiais, sendo 
necessários somente fi os de cobre comuns.
Se adequadamente protegidos (poços e tubos 
de proteção), permitem a utilização em qualquer 
ambiente.
Curva de Resistência x Temperatura mais linear.
Menos infl uência por ruídos elétricos.
desVantagens
São mais caros do que os outros sensores 
utilizados nesta mesma faixa.
Menor alcance de medição (máxima de 630ºC) 
quando comparados com o termopar.
Deterioram-se com mais facilidade, caso se 
ultrapasse a temperatura máxima de utilização.
Possuem um tempo de resposta elevado.
Mais frágeis mecanicamente.
SENAI-RJ
58
INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL – MÓDULO BÁSICO – TEMPERATURA
4
nível
medir nível em processos industriais é quantifi car 
referenciais por meio de monitoramento e controle de 
volumes de estocagem em tanques.
indicador de nível tipo régua/boia
 
visor de nível (lG) 
medidor magnético
indicador de nível magnético (lG
) 
medidor por empuxo 
medidor de nível por pressão 
medidor por ultrassom ou ultrass
ônico 
medidor radar 
medidor por radar de onda guiad
a (GWR) 
Sensores de nível por capacitânci
a 
montagem de medidores de níve
l
SENAI-RJ
59
INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL – MÓDULO BÁSICO – NívEL
nível
O que é
Nível é a altura do conteúdo de 
um tanque. Trata-se de uma 
das principais variáveis utiliza-
das em controle de processos 
contínuos, pois através de sua 
medição torna-se possível: ava-
liar o volume estocado de materiais em tanques, efetuar a avaliação de ma-
teriais dos processos contínuos onde haja volumes líquidos ou sólidos de uni-
fi cação provisória e prover a garantia e domínio de alguns processos onde o 
nível do produto não pode ultrapassar determinados limites.
Indicador de nível tipo régua/boia
O que é
Boia que fl utua na superfície do produto, transmitindo seu movimento, atra-
vés de um cabo, a um cursor que indica o nível numa escala graduada.
A
T
E
N
Ç
Ã
O
! em grande parte das aplicações essa 
medição dispensa maior acurácia. 
e em apenas algumas aplicações, 
tais como níveis de reatores, água em 
caldeiras, tancagem em produtos 
comercializados (compra e venda) é que 
a precisão pode vir a ser importante.
FIQUE 
POR DENTRO
boia que fl utua acompanhando o nível ou interface 
de dois produtos em um tanque com diferentes 
densidades. a montagem é lateral ou de topo.
Medidores tipo régua
SENAI-RJ
61
INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL – MÓDULO BÁSICO – NívEL
Visor de nível (lG)
 Princípio dos vasos comunicantes
 Indicação local
Tipos 
Pode ser do tipo tubular ou plano.
Características
 Refl exão 
 Transparente
Tubular
 Pouco utilizado
 Comprimento menor que 760mm
 Tubo de vidro com varetas metálicas para proteção mecânica
 Pouca resistência a choques
A
T
E
N
Ç
Ã
O
! em serviços com 
fl uidos de elevada 
toxidade, os visores 
de vidro não são 
indicados, devendo 
ser utilizados os 
indicadores 
magnéticos.
DICA
Recomendado 
apenas em vasos 
não pressurizados,
à temperatura 
ambiente e com 
produtos não 
infl amáveis, 
nem corrosivos, 
nem tóxicos.
LG tubular
Hastes protetoras
SENAI-RJ
62
INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL – MÓDULO BÁSICO – NívEL
Plano por refl exão (refl ex)
Usado para acentuar contraste líquido-vapor devido à diferença dos índices 
de refração entre líquido e vapor (gás): 
Líquido (refl exão parcial)
Apresenta tonalidade escura. 
Vapor ou fase gasosa (refl exão total)
Apresenta tonalidade clara.
LG por refl exão
A
T
E
N
ÇÃ
O
! os visores de nível 
devem ser do tipo 
refl exivo quando 
utilizados em 
aplicações com 
fl uidos transparentes, 
limpos e 
não viscosos.
SENAI-RJ
63
INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL – MÓDULO BÁSICO – NívEL
Plano transparente
 Quando se deseja perceber a cor de cada produto nas interfaces líquido- 
líquido. 
 Também pode ser usado nas interfaces líquido-vapor.
 Permite a instalação de iluminadores para interface líquido-líquido.
 Uso preferencial em relação ao tipo refl ex. 
 
LG transparente
CONHECENDO MAIS
Os visores de nível tipo transparente devem ser utilizados 
nas seguintes aplicações:
 Produtos escuros
 Interface de líquidos de coloração distinta
 Quando se faz necessário o uso de sistema de lavagem 
para o visor (fl ushing)
Zona vapor
Zona líquida
Visor com armadura
SENAI-RJ
64
INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL – MÓDULO BÁSICO – NívEL
Montagem do visor em seções
Recomendações
 O comprimento de uma seção não deve ser maior que 750mm. O visor 
não deve possuir mais que 4 seções (abaixo de 200ºC) ou 3 seções (aci-
ma de 200ºC). 
 Para visores de maior comprimento, recomenda-se o uso de overlap (avan-
ço) com pelo menos 50mm da parte visível entre as duas seções. 
 Válvulas de bloqueio devem ter a mesma classe de pressão do equipamento.
LG por seção
ligação ao tanque
alternativa de 
acoplamento
dois ou mais 
reforços do vidro
SENAI-RJ
65
INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL – MÓDULO BÁSICO – NívEL
Visor de Nível (LG) com produto de ponto de 
fl uidez acima da temperatura ambiente
A
T
E
N
Ç
Ã
O
! Mais recomendações
 deve-se purgar continuamente as 
tomadas do visor de nível para limpeza e 
de modo a evitar endurecimento do fl uido. 
a tomada inferior deve ser purgada com 
óleo de lavagem. a tomada superior 
deve ser purgada com gás combustível. 
em algumas situações, pode-se utilizar 
óleo de lavagem também.
 deve-se prever ponto para injeção com 
vapor de baixa ou média em ambas as 
tomadas para limpeza ocasional do visor 
de nível.
 também é necessário prever visor com 
iluminação de modo a facilitar 
visualização quando sujo.
medidor magnético
O que é
É um indicador de nível 
magnético (lg), com 
um ímã integrado à 
boia que permite a 
visualização do nível 
de um tanque ou vaso 
através da atração de 
elementos magnéticos. 
DICA
temperatura 
até 500ºc.
SENAI-RJ
66
INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL – MÓDULO BÁSICO – NívEL
LG magnético
FIQUE 
POR DENTRO
os primeiros indicadores 
apresentavam problemas 
de obstrução no movimento 
das bandeirolas. 
isso foi resolvido 
com o uso de 
encapsulamento 
hermeticamente fechado. 
Flutuador
Flutuador
magnético
nível do 
líquido
anel de fl uxo
barra metálica 
de separação
pontos de indicação
SENAI-RJ
67
INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL – MÓDULO BÁSICO – NívEL
 
medição de nível Indireta
medidor por empuxo
O que é
Também conhecido como Displacer (deslocador).
Nesse tipo de medidor, não há praticamente movimento físico do deslocador 
(que se encontra totalmente submerso).O peso aparente do deslocador va-
ria com a interface. 
É mais utilizado em medição de interfaces líquido-líquido embora possa me-
dir interface líquido-vapor.
Medidor tipo empuxo
nível da água
7
0
libra
dinamômetro
nível da água
SENAI-RJ
68
INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL – MÓDULO BÁSICO – NívEL
Limitações 
 Fluidos agressivos (contato direto com o fluido).
 Aplicações com possibilidades de emperramento do deslocador.
 O peso do deslocador deve ser suficiente para submergir na mais alta 
densidade de operação.
 O comprimento do deslocador nunca pode ser menor que o nível a ser 
medido.
 Até 1200mm, segundo N-1882.
 
Vantagens eM 
Relação à boia
 Maior faixa 
de medição. 
 Menor probabilidade de 
alarme falso devido a 
turbulências, pois o 
cabo está sob constante 
tensão mecânica.
desVantagens eM 
Relação à boia
 Variações de 
indicação com a 
densidade do produto.
 Possibilidade de 
entupimento das 
tomadas na parte do 
óleo em interfaces 
óleo-água.
 Para ranges maiores 
que 1200 mm, 
o displacer deve ser 
instalado internamente 
ao vaso, prevendo 
facilidades de isolar 
o instrumento para 
manutenção.
 Para ranges menores 
que 1200mm, 
o displacer deve ser 
instalado em uma 
câmara externa ao vaso, 
com válvulas de 
bloqueio e conexões 
para dreno e ventilação.
SENAI-RJ
69
INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL – MÓDULO BÁSICO – NívEL
medidor de nível por pressão
A medição pode ser:
Com apenas o peso do líquido
 Tanque aberto
Pelo diferencial entre 2 tomadas
 Tanque fechado
CONHECENDO MAIS
Calibração
Para fl uidos com densidade menor que a da água
 A altura total é multiplicada pela densidade de produto. 
O resultado é a altura de água para ajuste do span.
Para fl uidos com densidade um pouco maior que a da água
 A altura total é dividida pela densidade do produto. O re-
sultado da altura obtida é transformado em um sinal pro-
porcional a 0 a 100% do transmissor e aferido este ponto 
como span.
Para fl uidos com densidade bem maior que a da água
 O deslocador é retirado e substituído por um peso padrão 
que é calculado em função do peso aparente do displacer.
A
T
E
N
Ç
Ã
O
!  princípio de funcionamento: altura da 
coluna de líquido diretamente 
proporcional à pressão �gh 
 Mínimo de pressão diferencial requerido: 
200mm H2o 
 ajuste de supressão do zero
�gh – Pressão 
de um líquido em 
recipiente aberto
Grave essa
SENAI-RJ
70
INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL – MÓDULO BÁSICO – NívEL
Medidor tipo pressão
Medidor tipo pressão em tanque atmosférico
A
T
E
N
Ç
Ã
O
! Supressão de zero
para maior facilidade de manutenção e 
acesso ao instrumento, muitas vezes o 
transmissor é instalado em um plano 
situado em nível inferior à tomada de alta 
pressão. neste caso, uma coluna líquida 
se formará com a altura do líquido dentro 
da tomada de impulso e, se o problema 
não for contornado, o transmissor 
indicará um nível superior ao real.
nível máximo
nível mínimo
SENAI-RJ
71
INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL – MÓDULO BÁSICO – NívEL
 Nível no mínimo 
Pd = PH – PL = (�g(y+z)+ Patm) – Patm= �g(y+z)
 Nível no máximo
Pd = PH– PL = (�g(y+z+x)+ Patm) – Patm= �g(y+z+x)
Pd – Pressão diferencial
PH – Pressão alta
PL – Pressão baixa
x – Nível máximo
y – Nível mínimo
z – Zona morta
A calibração é feita em altura de água (polegadas de água).
Observe:
P = �gh
Págua = �agh
P = SpGr x Págua onde Págua seria, numericamente, a altura h 
Densidade 
P = = = SpGr
Págua
�gh �
�agh �a
Exemplo
Para SpGr=0.8, x=80”, y=5” e z=10”, ao calcular o 
range de calibração e o span do instrumento em 
termos de pressão, temos:
Range 12” H2O ~ 76” H2O span de 64”H2O
Range mínimo = (5+10)*0,8 = 12” H2O
Range máximo = (80+5+10)*0,8 = 76” H2O
Span = 12” H2O – 76” H2O onde Span = 64” H2O
PARA NÃO ESQUECER
SENAI-RJ
72
INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL – MÓDULO BÁSICO – NívEL
Ajuste de elevação do zero
Medidor tipo pressão em tanque pressurizado
Hipótese
Fase Vapor não condensa na tomada de baixa similar ao caso anterior.
Hipótese
Fase Vapor condensa na tomada de baixa. 
 Nível no mínimo 
Pd = PH – PL = (�g(y+z)+ Po) – (�g(d+z)+Po)= �g(y-d)
 Nível no máximo
Pd = PH – PL = (�g(y+z+x)+ Po) – (�g(d+z)+Po)= �g(y+x-d)
Medidor por ultrassom ou ultrassônico
DICA
o mais comum 
é o range da 
medição ser 
igual aos 
bocais do vaso.
Acompanhe
nível máximo
nível mínimo
SENAI-RJ
73
INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL – MÓDULO BÁSICO – NívEL
Exemplo
Para SpGr=0.8, x=70”, y=20” e d=100”, ao calcularo range de calibração e o span do instrumento em 
termos de pressão, teremos:
Range: -64” H2O ~ -8” H2O span: 56” H2O
Medidor tipo pressão com selagem
medidor tipo 
pressão com 
selagem
O que acontece
 Utiliza como princípio de 
operação a refl exão do sinal. 
D = ct/2, onde c é a veloci-
dade de propagação, t é a 
metade do tempo decorrido 
entre a emissão e recepção 
da onda refl etida (eco) e D é 
a distância.
D = distância
C = velocidade do sinal
t = tempo
Grave essa
tubo de 
referência
estreitamento 
da conexão
alta pressão
baixa pressão
Mínimo nível 
detectado
líquido
Máximo nível 
detectado
PARA NÃO ESQUECER
SENAI-RJ
74
INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL – MÓDULO BÁSICO – NívEL
 Um sinal sônico gerado pelo sensor sofre refl exão em um obstáculo (por 
exemplo, a superfície de um produto no tanque) e retorna ao tanque após 
decorrido um tempo.
 O termo ultrassônico é geralmente utilizado, mas opera, normalmente, 
na faixa audível ou range sônico de 7,5kHz a 600kHz. 
 Valor típico: 40 kHz (comprimento de onda 120km).
 Não entra em contato com o fl uido sendo, portanto, indicado para medi-
ção com fl uidos agressivos.
A
T
E
N
Ç
Ã
O
! Melhores condições de operação 
com um meio de propagação limpo e 
sem obstruções. se for necessário 
medir o nível abaixo dos obstáculos 
internos do vaso (agitadores, boias), 
haverá erro na medição.
aplicações limitadas à baixa pressão 
e à temperatura.
Cuidados de montagem
 A medição do nível por ultrassom depende da temperatura do meio ga-
soso que se propaga (já que a velocidade de propagação da onda sobre 
um meio depende de sua temperatura). Portanto, pode ser necessário o 
uso de compensação de temperatura na velocidade de propagação ao in-
ferirmos o nível.
SENAI-RJ
75
INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL – MÓDULO BÁSICO – NívEL
 Se a superfície líquida for turbulenta ou coberta com espuma, a refl exão 
do sinal pode acontecer antes de incidir sobre o nível propriamente, ge-
rando um erro de medição.
 A presença de partículas sólidas na fase gasosa pode prejudicar a leitu-
ra devido à dispersão do sinal em sua trajetória.
 O medidor ultrassônico necessita de ar ou de outro gás como meio de trans-
missão. Já o radar, que veremos a seguir, se propaga também no vácuo.
 Medição em trem de pulsos (burst) ou sinal contínuo:
Medições até 11 metros
Temperatura –20 a 70ºC
Pressão até 3kgf/cm2
Medidores ultrassônicos
medidor radar
Características
 Similar ao medidor ultrassônico.
 Frequência do sinal de 6 GHz.
 Também sensível a obstáculos.
 Dielétricos abaixo de �r < 2, utilização de GWR (radar com onda guiada).
padrão
pulso 
ultrassônico
pulso refl etido
compensação 
integrada de 
temperatura
programação 
de distância, 
nível, volume 
e temperatura
código de 
acesso do 
usuário
Range de 
medição 
superior 
a 10m
SENAI-RJ
76
INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL – MÓDULO BÁSICO – NívEL
Medidores tipo radar
Medidores ultrassônicos
Medições de 10 a 20 metros
Temperatura até 250ºC
Pressão até 25kgf/cm2
SENAI-RJ
77
INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL – MÓDULO BÁSICO – NívEL
Características
Princípio de operação
 Utiliza o mesmo princípio do radar e do ultrassônico com refl ectometria 
no domínio do tempo (TDR), diferenciando-se pelo uso de uma sonda guia 
de ondas. 
O uso da sonda (antena) possibilita uma menor potência de alimentação 
(0,015 mW por cm2), permitindo que alimentação e sinal de 4-20 mA se-
jam realizados no mesmo par de fi os.
Frequência típica
 10 GHz (comprimento de onda de 30 mm).
Fabricantes de referência
 Magnetrol, Khrone, Rosemount.
Componentes
 Unidade transmissora e receptora e sonda guia de ondas.
Medidor por radar de onda guiada (GWR)
polegadas ou 
centímetros
tamanho 
do padrão
nível de 
saturação
nível ou posição 0%
Meio dielétrico
Modelo padrão
20 ma
posição 100%
padrão
SENAI-RJ
78
INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL – MÓDULO BÁSICO – NívEL
Medição de interfaces com radar de onda guiada
A
T
E
N
Ç
Ã
O
! como o sinal é 
concentrado em 
torno de uma guia 
de ondas, a medição 
é pouco afetada 
pela proximidade 
à parede e a 
obstáculos dentro 
do tanque, como 
turbulência e 
espumas. 
ATENÇÃO !
não recomendada 
em produtos com 
alta viscosidade.
FIQUE 
POR DENTRO
Tipos de guias de onda
Coaxial, Dupla (rígida ou fl exível) e 
Simples (rígida ou fl exível)
Guia de onda coaxial
 É a guia de ondas de maior efi ciência. Seu funcionamento é semelhante 
ao de um cabo coaxial, confi nando toda energia eletromagnética entre a 
haste interior e o tubo exterior. 
 Esta confi guração torna o GWR imune a interferências por obstáculos pró-
ximos à sonda, além de permitir aplicações em 
meios com baixos valores de constante dielétrica. 
 Esta confi guração fechada da sonda também o tor-
na mais sensível a erros de medição pela forma-
ção de revestimento e acúmulo de material entre 
as partes interior e exterior da sonda.
pulso de referência
nível
interface de nível
tempo
SENAI-RJ
79
INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL – MÓDULO BÁSICO – NívEL
Radar com guia coaxial Radar com guia dupla
Guia de onda dupla
 É uma guia de ondas que possui efi ciência menor que a sonda coaxial, já 
que não confi na o sinal eletromagnético. 
 Sua construção a torna menos sensível à formação de revestimento, sen-
do que a formação de pontes de material entre as hastes e a deposição 
sobre os espaçadores podem levar a medições incorretas. 
 Como o campo eletromagnético se distribui em torno das hastes, este ti-
po de sonda é sensível a obstáculos localizados muito próximos às suas 
hastes (100mm).
Guia de onda com haste simples
 O campo eletromagnético se distribui de forma diferente das sondas an-
teriores. Nestas sondas, o pulso se propaga do topo (referência de terra) 
para baixo com formato tetraédrico.
 É a que apresenta menor efi ciência devido ao espalhamento do pulso.
 Estas sondas são pouco afetadas pela formação de revestimento ou acú-
mulo de material (importante em unidades como o coque), contudo são 
mais sensíveis à presença de obstáculos singulares localizados em sua 
proximidade (menos de 450mm).
SENAI-RJ
80
INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL – MÓDULO BÁSICO – NívEL
Radar com guia dupla
Padrões
SENAI-RJ
81
INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL – MÓDULO BÁSICO – NívEL
Acompanhe
 A mudança 
de impedância 
de um meio 
para o outro 
gera a reflexão 
do sinal.
Flange 
de 
reflexão
sinal
nível de 
reflexão
interface de 
reflexão
tempo  distância
nível de interface de modo direto
SENAI-RJ
82
INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL – MÓDULO BÁSICO – NívEL
RESUMINDO AS CARACTERÍSTICAS
Aumenta
sensibilidade
à obstrução
Aumenta
Potência
Aumenta
sensibilidade
a obstáculos
(anteparo)
COAXIAL DUPLO SIMPLES
COAXIAL DUPLO SIMPLES
COAXIAL DUPLO SIMPLES
Vantagens
 Medição de níveis com líquido tóxico.
 Alta precisão.
 Tolera turbulência da superfície e 
espuma no líquido (melhor que o 
ultrassom).
 Não requer recalibração na mudança 
das condições de processo.
desVantagens
 Alto custo
 Não pode ser aplicado em medições 
com sólidos por causa do sinal fraco 
de refl exão – (FCC utiliza para 
nível de catalisador).
sensores de nível por capacitância
Princípio de funcionamento
À medida que a superfície do nível for subindo ou descendo, variamos o �r 
(permissividade dielétrica) do capacitor formado entre o vaso (primeira pla-
ca) e o sensor (segunda placa), onde:
Xc=1/(wC) – Alteração da reatância capacitiva
Dielétrico – Isolante entre as duas placas
SENAI-RJ
83
INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL – MÓDULO BÁSICO – NívEL
Medidores capacitivos
SENAI-RJ
84
INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL– MÓDULO BÁSICO – NívEL
CONHECENDO MAIS
 Em caso de vasos irregulares (horizontal com calota esférica, por 
exemplo), recomenda-se um cabo paralelo à sonda como elemento 
de referência (segunda placa).
 Com o nível do tanque aumentando, o valor da capacitância aumen-
ta progressivamente, à medida que o dielétrico ar é substituído pe-
lo dielétrico líquido a medir. 
FIQUE 
POR DENTRO
Montagem de medidores de nível
o que acontece
 a conexão inferior não deve ser locada no 
fundo do equipamento, especialmente quando 
se tratar de fl uidos sujos.
 a princípio o stand pipe não deve ser utilizado.
 acurácia: exatidão de uma operação.
Tipos de montagem
Vantagens
 Boa acurácia
 Facilidade de montagem
desVantagens
 Sensível a variações da 
constante dielétrica
Instalação sem 
stand pipe
Instalação sem 
stand pipe
Instalação com 
stand pipe
Mínimo 
2 polegadas 
para o 
stand pipe
to
m
ad
a 
de
 im
pu
ls
o
SENAI-RJ
85
INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL – MÓDULO BÁSICO – NívEL
5
Neste capítulo, iremos identifi car as placas de orifício, sua função e 
tipos de placas, além dos princípios de funcionamento da placa de orifício 
conforme a iSo 5167-2. e ainda sua importância na medição de vazão. 
Fique atento(a) às aplicações de cada placa, à montagem e às 
recomendações de uso e às especifi cidades de cada material.
placa de orifício
medição de vazão
Princípios de funcionamento 
da placa de orifício 
(ISo 5167-2) 
SENAI-RJ
87
INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL – MÓDULO BÁSICO – PLACA DE ORIFíCIO
placa de orifício
O que é
Elemento primário amplamente utilizado em instala-
ções industriais, baseado no princípio de medição a 
partir da variação do diferencial de pressão em um 
orifício com a variação da vazão.
medição de vazão
O que é
Na maioria das operações realizadas nos processos industriais é muito im-
portante efetuar a medição e o controle da quantidade de fluxo de líquidos, 
gases e até sólidos granulados, não só para fins contábeis, como também pa-
ra a verificação do rendimento do processo. Assim, estão disponíveis no mer-
cado diversas tecnologias de medição de vazão, cada uma tendo sua aplica-
ção mais adequada conforme as condições impostas pelo processo. 
Grupos de medição de vazão
Existem basicamente 4 grandes grupos de medição de vazão: 
Volume
Medidores de deslocamento positivo que medem diretamente o volume.
Velocidade
Medidores que, através da velocidade, obtêm a vazão volumétrica (Q=Av). 
Ex.: turbina, ultrassom, magnético, vortex, rotâmetro.
Inferência
Medidores que, a partir de um fenômeno físico como o diferencial de pres-
são e de correlações experimentais reconhecidas, estimam a vazão. 
Ex.: placa de orifício, V-Cone, Annubar, Venturi.
Massa
Medidores de massa. Ex.: Coriolis, térmico...
ISO 5167-2
Norma que especifica 
a geometria e o 
método de utilização 
(instalação e 
funcionamento) de 
placas de orifício 
quando elas são 
inseridas em um 
conduto de execução 
completa para 
determinar o caudal 
do fluido que flui no 
condutor.
Grave essa
SENAI-RJ
89
INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL – MÓDULO BÁSICO – PLACA DE ORIFíCIO
Medição de vazão por placa de orifício
O que acontece
Observe e analise o processo:
Medição de vazão por placa de orifício
Vantagens
 Facilidade de instalação e de 
manutenção
 Boa confi abilidade
 Custo relativamente baixo
desVantagens
 Não linearidade
 Baixa rangeabilidade do conjunto 
transmissor-placa (25:1, com o uso 
da nova tecnologia e transmissores 
microprocessados. Com os 
transmissores analógicos antigos, 
essa rangeabilidade era de 10:1).
 Grande dependência das condições 
operacionais.
SENAI-RJ
90
INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL – MÓDULO BÁSICO – PLACA DE ORIFíCIO
Mas o que é rangeabilidade de um instrumento?
Rangeabilidade 
É a relação da máxima medição sobre a mínima medição, dentro de uma de-
terminada acurácia.
DICA a rangeabilidade da placa 
está limitada à perda de 
carga permanente 
admissível na mesma. 
Placas de orifício
Tipos de placas quanto ao orifício
 Concêntrica
 Segmental 
 Excêntrica
SENAI-RJ
91
INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL – MÓDULO BÁSICO – PLACA DE ORIFíCIO
Veja e analise:
Tipos de placas quanto ao orifício
Concêntrica Segmental Excêntrica
Placa concêntrica
Quanto ao bordo as placas concêntricas 
classifi cam-se como de bordo reto, de 
bordo quadrante e de entrada cônica.
Placas de bordo quadrante e entrada cônica
Vazão
boRdo QuadRante
Vazão
cÔnica
SENAI-RJ
92
INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL – MÓDULO BÁSICO – PLACA DE ORIFíCIO
Aspectos de construção da placa de orifício
CONHECENDO MAIS
Os tipos de placas
 Placa de orifício concêntrica de bordo reto ou 
canto vivo (square-edged ou sharp-edged)
 Placa de orifício de entrada em quarto de 
círculo ou bordo quadrante (quadrant edge)
 Placa de orifício de entrada cônica
 Placa de orifício excêntrica
 Placa de orifício segmental
Placas de bordo reto 
A
T
E
N
Ç
Ã
O
! D = diâmetro interno 
da tubulação a 
montante (na 
entrada) da placa 
nas condições de 
operação
d = diâmetro do 
orifício nas 
condições de 
operação. 
� = Relação de 
diâmetros d/d, 
conforme a norma 
nbR13225. 
NBR -13225
Norma da ABNT 
(Associação Brasileira de 
Normas Técnicas) que 
dispõe sobre a medição 
de vazão de fl uidos 
em condutos forçados, 
utilizando placas de 
orifício e bocais em 
confi gurações especiais.
Grave essa
� = d/B
SENAI-RJ
93
INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL – MÓDULO BÁSICO – PLACA DE ORIFíCIO
Geometria das placas
Placa concêntrica bordo reto 
Placas do tipo concêntrica, excêntrica e segmental 
Concêntrica SegmentalExcêntrica
Sentido de fl uxo e identifi cação da placa
(e) e (e): espessuras da placa 
padronizadas em função de d
e= espessura da placa nbR 13225
e= espessura do orifício nbR 13225
A
T
E
N
Ç
Ã
O
! Placa simétrica
a placa de orifício pode 
ser usada para medir 
fl uxo bidirecional. 
neste caso, a placa não 
deve ser chanfrada.Acompanhe
SENAI-RJ
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INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL – MÓDULO BÁSICO – PLACA DE ORIFíCIO
Aplicações de medidores de vazão
Placa de orifício bordo reto
Placa de orifício excêntrico
Annubar
Placa de orifício segmental
Venturi
Bocal
Placa de orifício de entrada cônica 
ou em quarta de círculo
V-Cone
Uso geral
Fluidos com sólidos em suspensão
Baixa perda de carga
Fluidos com sólidos em suspensão
Fluidos com sólidos em suspensão
Baixa perde carga
Estabilidade de medição
Escoamento com alta velocidade
Altas temperaturas
Fluidos com sólidos em suspensão
Fluidos viscosos
Baixo número de Reynolds
Não requer trechos retos 
Alta rangeabilidade
pRiMeiRa letRa letRas subseQuentes
TABELA 1
Aplicações de cada tipo de placa
PARA NÃO ESQUECER
Placa concêntrica de bordo reto
 Recomendada para fl uidos 
limpos sem sólidos em 
suspensão, não viscosos e onde 
a perda de carga não é um fator 
importante.
 É de uso inadequado para 
quantidades razoáveis de 
condensado em fl uxo de gás ou 
gás em fl uxo de líquido devido à 
pequena capacidade do volume 
de entrada e do dreno.
SENAI-RJ
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INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL – MÓDULO BÁSICO – PLACA DE ORIFíCIO
Concêntrica de bordo quadrante
 Líquidos viscosos com número de Reynolds abaixo de 100.000�.
 0,245 < � < 0,6 
 Erro de 3 a 5 vezes maior que a placa concêntrica de bordo reto.
Placa do tipo bordo quadrante
Placa do tipo entrada cônica 
Concêntrica de entrada cônica
 Líquidos viscosos com número de Reynolds abaixo de 200.000�.
 0,1 < � < 0,316 
 Pouco utilizada devido à falta de dados experimentais.
 Erro de