Terminologia em Instrumentação Industrial

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Belo Horizonte – 10 semestre de 2015 
 
 
Prof. Engo José Alípio dos Santos Filho, M.Sc. 
 
 
Centro Universitário Newton Paiva 
 
Curso de Engenharia Elétrica 
 
Disciplina de Instrumentação Industrial 
 
Unidade 2 – Terminologia (parte A) 
 
2 Terminologia 
2.1 Introdução à Instrumentação 
 Planta - É uma parte de um equipamento, 
eventualmente um conjunto de itens de uma máquina, 
que funciona conjuntamente, cuja finalidade é 
desenvolver uma dada operação; 
 Exemplo: 
 Caldeiras geradoras de vapor em uma usina 
geradora de energia elétrica do tipo termoelétrica. 
 
2 Terminologia 
2.1 Introdução à Instrumentação 
 Processo - Qualquer operação ou sequência de 
operações, envolvendo uma mudança de estado, de 
composição, de dimensão ou outras propriedades que 
possam ser definidas relativamente a um padrão. Pode 
ser contínuo ou descontínuo; 
 
 Processo Contínuo - Nesse processo o produto final é 
obtido continuamente ao longo do tempo, sem 
interrupções; 
 Exemplos 
 Destilação de petróleo para a produção de 
combustíveis e lubrificantes; Geração de vapor em 
uma caldeira. 
2 Terminologia 
2.1 Introdução à Instrumentação 
 Processo Descontínuo - É aquele em que o produto 
final é obtido em uma quantidade determinada após todo 
o ciclo. A entrada de novas matérias primas só se dará 
após o encerramento desse ciclo; 
 
 Os processos descontínuos são também conhecidos 
como processos de batelada; 
 
 Exemplos: 
 Produção de massa para pão; 
 Carregamento de minério em um vagão ferroviário. 
 
2 Terminologia 
2.1 Introdução à Instrumentação 
 Variáveis de Controle 
 São grandezas físicas ou químicas que podem alterar 
seu valor com o tempo, e que podem ser medidas; 
 
 Geralmente, qualquer variável que venha a produzir um 
movimento ou uma força, poderá ser detectada por 
instrumentos; 
 
 Exemplos: 
 Pressão, temperatura, vazão, nível, umidade, ph, 
velocidade, tensão, etc.; 
 
2 Terminologia 
2.1 Introdução à Instrumentação 
 Variáveis de Controle 
 A partir do controle dessas variáveis se consegue o 
controle da composição do produto final; 
 
 As variáveis de controle são classificadas em: 
 Medida, controlada ou de processo (PV); 
 Manipulada (MV); 
 Aleatórias ou distúrbios. 
2 Terminologia 
2.1 Introdução à Instrumentação 
 Variável de Processo - PV - É a variável de a saída que 
deve ser mantida dentro de um valor desejado ou entre 
valores pré-determinados pelo processo. 
 
 Variável Manipulada - MV - É a variável de entrada do 
processo, que sofrerá modificações para manter a 
variável controlada no valor desejado. 
 
 Variáveis Aleatórias ou Distúrbio - São todas as 
variáveis que o processo possui, que não são medidas, 
controladas e manipuladas, mas que afetam 
adversamente o valor da variável controlada. 
2 Terminologia 
2.1 Introdução à Instrumentação 
 Set Point (SP) - É o valor desejado e previamente 
determinado para variável de processo, no qual ela deve 
permanecer. 
 
 Erro - É o valor resultante da diferença entre o valor 
desejado e o valor da variável controlada. 
 
 
 
 
 
 
2 Terminologia 
2.1 Introdução à Instrumentação 
 Variável de Processo - PV , Set Point - SP e Erro 
 
 
 
 
 
 
 
2 Terminologia 
2.1 Introdução à Instrumentação 
 Controle - Atividade que tem como finalidade a 
manutenção de uma variável ou condição em um 
determinado valor; 
 
 Controle Manual - Ação humana em um processo para 
manter uma variável controlada no valor determinado 
pelo set-point. 
 Controle Automático - Técnica de que tem a finalidade 
de manter de modo autônomo (sem interferência 
humana) uma variável controlada no valor determinado 
pelo set-point. 
 
 
 
 
 
2 Terminologia 
2.1 Introdução à Instrumentação 
 Controle em Malha Aberta - É o sistema no qual a ação 
de controle independe do resultado da saída do 
processo. Nesse sistema a saída não tem efeito sobre a 
ação de controle. 
 
 
 
 
 
 
2 Terminologia 
2.1 Introdução à Instrumentação 
 Controle em Malha Fechada - É o sistema de controle 
no qual a ação de controle depende, de algum modo, do 
resultado da saída . 
 
 
 
 
 
 
2 Terminologia 
2.1 Introdução à Instrumentação 
 Controle em Malha Aberta 
 
 
 
 
 
2 Terminologia 
2.1 Introdução à Instrumentação 
 Controle em Malha Fechada Manual 
 
 
 
 
 
2 Terminologia 
2.1 Introdução à Instrumentação 
 Controle em Malha Fechada Automática 
 
 
 
 
 
2 Terminologia 
2.2 Terminologia e Simbologia 
 Medidor Ideal 
 Valor da medição idêntico ao da variável media. 
 
 
 
2 Terminologia 
2.2 Terminologia e Simbologia 
 Erros em instrumentação 
 Erro absoluto - Diferença entre o valor medido e 
um valor suposto isento de erro obtido por 
instrumento padrão; 
 Pode ser positivo ou negativo, dependendo da 
indicação do instrumento. 
 Exemplos: 
 Valor real = 80 0C ; Valor medido = 83 0C 
 Erro absoluto = 83 0C – 80 0C = 30C 
 
 Valor real = 200 0C; Valor medido = 205 0C 
 Erro absoluto = 195 0C – 200 0C = -50C 
 
 
2 Terminologia 
2.2 Terminologia e Simbologia 
 Erros em instrumentação 
 Erro relativo - Definido como o erro absoluto 
normalizado, ou seja, o erro absoluto dividido pelo 
valor da medida, geralmente expresso em 
percentual; 
 Exemplos: 
 Valor real = 80 0C ; Valor medido = 83 0C 
 Erro absoluto = 30 C 
 Erro relativo = (3 0C/80 0C)x100% = 3,75% 
 
 Valor real = 200 0C; Valor medido = 205 0C 
 Erro absoluto = -5 0C 
 Erro relativo = (-5 0C /200 0C)x100% = -2,5% 
 
2 Terminologia 
2.2 Terminologia e Simbologia 
 Erros em instrumentação 
 Erro sistemático - Erro que não varia de uma 
leitura para outra; 
 
 Erro randômico - É o erro que se manifesta de 
forma aleatória em medidas sucessivas da 
mesma quantidade; 
 Erro randômico de operação - Erro causado 
principalmente pelo operador como erro de 
paralaxe ou incerteza na leitura; 
 
2 Terminologia 
2.2 Terminologia e Simbologia 
 Erros em instrumentação 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Incerteza na leitura 
 
 
Correção do 
erro de paralaxe 
Incerteza na 
leitura 
2 Terminologia 
2.2 Terminologia e Simbologia 
 Erros em instrumentação 
 Erro randômico ambiental - Ocasionado por 
fatores como mudança de temperatura, 
interferência eletromagnética, e etc.; 
 
 Erro randômico por ruídos – Resultado de 
ocorrência de ruídos em materiais e 
componentes do instrumento; 
 
 
2 Terminologia 
2.2 Terminologia e Simbologia 
 Erros em instrumentação 
 Erro de medição dinâmico 
 Erro que modifica a resposta temporal do 
instrumento devido a vários fatores como 
inércia, atrito etc. 
 Inércia - Quando o valor da variável altera-
se, geralmente ocorre um atraso na 
transferência de energia do meio para o 
medidor o que faz com que o valor medido 
fique geralmente atrasado em relação ao 
valor real da variável. 
 
 
 
 
2 Terminologia 
2.2 Terminologia e Simbologia 
 Erros em instrumentação 
 Erro de medição dinâmico 
 
 
 
 
2 Terminologia 
2.2 Terminologia e Simbologia 
 Características dos Instrumentos de Medição 
 Escala 
 Conjunto ordenado de marcas, associado a 
qualquer numeração, que faz parte de umdispositivo mostrador de um instrumento de 
medição; 
 
 
2 Terminologia 
2.2 Terminologia e Simbologia 
 Características dos Instrumentos de Medição 
 Fundo de Escala 
 É o maior valor que o mostrador do instrumento 
apresenta na indicação direta; 
 
 
Fundo de 
escala: 1 mA 
2 Terminologia 
2.2 Terminologia e Simbologia 
 Características dos Instrumentos de Medição 
 Faixa de indicação 
 Intervalo entre o menor valor e o maior valor que o 
mostrador do instrumento apresenta na indicação 
direta; 
 Para medidores de indicação analógica a faixa de 
indicação é o intervalo entre os valores extremos 
da escala. 
 Exemplos de faixas de indicação: 
 Termômetro: 700 a 1200°C 
 Contador: 5 dígitos (isto é, 99999 pulsos) 
 Voltímetro: ± 1,999 V (isto é, ± 3 ½ dígitos) 
 
 
 
 
2 Terminologia 
2.2 Terminologia e Simbologia 
 Características dos Instrumentos de Medição 
 Faixa de indicação 
 
 
Faixa de indicação: 
100 a 500 Vca 
2 Terminologia 
2.2 Terminologia e Simbologia 
 Características dos Instrumentos de Medição 
 Faixa de medição ou Range 
 É o conjunto de valores medidos para os quais 
admite-se que o erro do instrumento de medição 
mantém-se dentro de limites especificados; 
 A faixa de medição é menor ou, no máximo, igual 
a faixa de indicação. 
 Exemplos de faixas de medição: 
 Termômetro: -50 a 280 °C 
 Medidor de deslocamento: ± 50 mm (ou seja 
faixa de medição de - 50 a + 50 mm) 
 
 
 
2 Terminologia 
2.2 Terminologia e Simbologia 
 Características dos Instrumentos de Medição 
 Faixa de medição ou Range 
Faixa de medição: 
150 a 400 Vca 
2 Terminologia 
2.2 Terminologia e Simbologia 
 Características dos Instrumentos de Medição 
 Amplitude da faixa nominal ou Span 
 Diferença, em módulo, entre os dois limites de 
uma faixa de medição; 
 Exemplo: 
 para uma faixa de medição de -10V a +10V a 
amplitude da faixa de medição é 20V. 
 
 
 
2 Terminologia 
2.2 Terminologia e Simbologia 
 Características dos Instrumentos de Medição 
 Amplitude da Faixa Nominal ou Span 
Span: 10 mV 
2 Terminologia 
2.2 Terminologia e Simbologia 
 Características dos Instrumentos de Medição 
 Precisão de medição 
 Representa a dispersão do resultado de repetidas 
medições da mesma variável em torno do valor 
médio; 
 
 
 
2 Terminologia 
2.2 Terminologia e Simbologia 
 Características dos Instrumentos de Medição 
 Exatidão de medição 
 Grau de concordância entre o resultado de uma medição e o 
valor real da grandeza medida, considerando o resultado 
médio de repetidas medições. 
 
 
 
2 Terminologia 
2.2 Terminologia e Simbologia 
 Características dos Instrumentos de Medição 
 Exatidão de medição 
 A exatidão pode ser determinda de três modos: 
 Percentual do Fundo de Escala; 
 O mais utilizado; 
 
 Percentual do Span; 
 
 Percentual do Valor Lido; 
 
 
 
2 Terminologia 
2.2 Terminologia e Simbologia 
 Características dos Instrumentos de Medição 
 Exatidão de medição 
 Exemplo: Um sensor de temperatura com range de 
50 a 250 °C indica um valor medido de 100 °C. 
Determinar o intervalo provável do valor real da 
variável medida para as seguintes condições: 
 
 Exatidão de 1% do Fundo de Escala 
 Valor real = 100,0°C ± (0,01 x 250) → 
Valor real = 100,0°C ± 2,5 °C 
 
 
2 Terminologia 
2.2 Terminologia e Simbologia 
 Características dos Instrumentos de Medição 
 Exatidão de medição 
 Exemplo: Um sensor de temperatura com range de 
50 a 250 °C indica um valor medido de 100 °C. 
Determinar o intervalo provável do valor real da 
variável medida para as seguintes condições: 
 
 Exatidão de 1% do Span 
 Valor real = 100,0°C ± (0,01 x 200) → 
Valor real = 100,0°C ± 2,0 °C 
 
2 Terminologia 
2.2 Terminologia e Simbologia 
 Características dos Instrumentos de Medição 
 Exatidão de medição 
 Exemplo: Um sensor de temperatura com range de 
50 a 250 °C indica um valor medido de 100 °C. 
Determinar o intervalo provável do valor real da 
variável medida para as seguintes condições: 
 
 Exatidão 1% do Valor Lido 
 Valor real = 100,0°C ± (0,01 x 100) → 
Valor real = 100,0°C ± 1,0 °C 
 
 
2 Terminologia 
2.2 Terminologia e Simbologia 
 Características dos Instrumentos de Medição 
 Comparação entre Exatidão Precisão 
Boa Exatidão 
Boa Precisão 
2 Terminologia 
2.2 Terminologia e Simbologia 
 Características dos Instrumentos de Medição 
 Comparação entre Exatidão Precisão 
Boa Precisão 
Pouca Exatidão 
2 Terminologia 
2.2 Terminologia e Simbologia 
 Características dos Instrumentos de Medição 
 Comparação entre Exatidão Precisão 
Pouca Precisão 
Pouca Exatidão 
2 Terminologia 
2.2 Terminologia e Simbologia 
 Características dos Instrumentos de Medição 
 Linearidade 
 Indica o grau de aproximação entre a função de 
entrada/saída do instrumento e uma reta; 
 A curva ideal relacionando o sinal de entrada e a 
resposta na saída seria uma reto; 
 A não linearidade (NL) é geralmente expressada 
como um percentual do fundo de escala: 
 %NL = ∆xmáximo
Fundo de escala
 x 100; 
 
 
2 Terminologia 
2.2 Terminologia e Simbologia 
 Características dos Instrumentos de Medição 
 Linearidade 
 
 
2 Terminologia 
2.2 Terminologia e Simbologia 
 Características dos Instrumentos de Medição 
 Linearidade 
 Exemplo: 
 O levantamento da curva de resposta de um 
instrumento de medida de temperatura com 
range de 50 a 200 °C indicou um afastamento 
máximo da reta ideal de 6 °C. Determinar o 
percentual de não linearidade do instrumento. 
 %N.L. = 6 °C
200 °C
 x 100 → N.L = 3% 
 
 
2 Terminologia 
2.2 Terminologia e Simbologia 
 Características dos Instrumentos de Medição 
 Offset 
 Define o desvio da indicação de zero na saída 
quando o sinal de entrada é zero. 
 
2 Terminologia 
2.2 Terminologia e Simbologia 
 Características dos Instrumentos de Medição 
 Offset 
 
2 Terminologia 
2.2 Terminologia e Simbologia 
 Características dos Instrumentos de Medição 
 Repetibilidade 
 É a capacidade do instrumento de reproduzir as 
mesmas saídas quando as mesmas entradas são 
aplicadas, na mesma sequencia e nas mesmas 
condições ambientais; 
 É expresso percentualmente como sendo o valor 
de pico da diferença entre as saídas com relação 
ao fundo de escala: 
 %Repetibilidade = 
Máximo(y2−y1)
Fundo de escala
 x 100; 
 
 
2 Terminologia 
2.2 Terminologia e Simbologia 
 Características dos Instrumentos de Medição 
 Repetibilidade 
 
 
2 Terminologia 
2.2 Terminologia e Simbologia 
 Características dos Instrumentos de Medição 
 Repetibilidade 
 Exemplo: 
 Determinar a repetibilidade percentual de um 
instrumento em que a maior diferença 
encontrada após uma série de 5 medições 
com 3 variáveis diferentes foi de 9 unidades. 
O instrumento possui span de 100 unidades e 
o valor inicial da faixa de medição é de 25 
unidades. 
 
2 Terminologia 
2.2 Terminologia e Simbologia 
 Características dos Instrumentos de Medição 
 Repetibilidade 
 Exemplo: 
 
 
 
 
 
 
 %Repetibilidade = 9
125
 x 100 → % Repet. = 7,2%. 
 
2 Terminologia 
2.2 Terminologia e Simbologia 
 Características dos Instrumentos de Medição 
 Histerese 
 É o fenômeno de, para um mesmo valor de 
entrada, observarem-se diferentesvalores de 
saída, em função do valor de entrada ter 
aumentado ou diminuído; 
 É expresso percentualmente como sendo o valor 
de pico da diferença entre as saídas com relação 
ao fundo de escala: 
 %Repetibilidade = 
Máximo(y2−y1)
Fundo de escala
 x 100; 
 
 
2 Terminologia 
2.2 Terminologia e Simbologia 
 Características dos Instrumentos de Medição 
 Histerese 
2 Terminologia 
2.2 Terminologia e Simbologia 
 Características dos Instrumentos de Medição 
 Histerese 
 Exemplo: 
 Determinar a histerese percentual de um 
instrumento de medida de temperatura com 
range de 50 a 200 °C, sendo que, com a 
temperatura ascendendo e após, decrescendo 
a maior diferença foi encontrada para a marca 
de 100 °C, com registro de 102 °C e 99 °C 
respectivamente. : 
 Histerese = 
 (102−99)
200
 x 100 → % Hist.= 1,5%; 
 
 
2 Terminologia 
2.2 Terminologia e Simbologia 
 Características dos Instrumentos de Medição 
 Banda Morta 
 Faixa de valores na entrada capaz de produzir 
variação detectável na saída; 
 Deficiências mecânicas como folgas de 
engrenagens em instrumentos mecânicos 
impedem que pequenos estímulos provoquem 
variação na saída. 
 
2 Terminologia 
2.2 Terminologia e Simbologia 
 Características dos Instrumentos de Medição 
 Banda Morta