Variáveis de Processo

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ – UFPR 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIAS E EXATAS 
ENGENHARIA DE ENERGIA 
 
 
 
 
VARIÁVEIS DE PROCESSO 
 
 
 
LEONARDO DE ALMEIDA COELHO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
PALOTINA – PR 
OUTUBRO, 2019 
 
 
LEONARDO DE ALMEIDA COELHO 
 
 
 
 
 
VARIÁVEIS DE PROCESSO 
 
 
 
Trabalho apresentado a Universidade 
Federal do Paraná - UFPR, como pré-
requisito parcial para obtenção de nota 
junto a disciplina de Automação. 
Orientador: André Assmann 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
PALOTINA – PR 
OUTUBRO, 2019 
 
 
SUMÁRIO 
1. INTRODUÇAO ........................................................................................................................ 4 
2. OBJETIVOS ............................................................................................................................. 5 
3. VARIAVEIS DE PROCESSO ...................................................................................................... 6 
3.1 Pressão .......................................................................................................................... 6 
3.2 Vazão ............................................................................................................................. 7 
3.3 Temperatura.................................................................................................................. 7 
3.4 Nível ............................................................................................................................... 8 
4. CONCLUSAO ........................................................................................................................ 10 
REFERENCIAS ............................................................................................................................... 11 
 
 
4 
 
1. INTRODUÇAO 
A variável de processo é uma grandeza física que altera seu valor em 
função de outras variáveis e principalmente em relação ao tempo. O objetivo do 
controle de processo é o de manter uma variável constante ou, no mínimo, 
variando dentro de certos limites estabelecidos. Antes de ser controlada, uma 
variável deve ser medida, dentro de uma classe de precisão requerida pelo 
pessoal do processo. A partir da medição da variável, o operador de processo 
pode efetuar o controle manual, como aumentar uma pressão, diminuir uma 
temperatura, encher um tanque (nível) ou fechar uma válvula (vazão). Em 
sistema de controle automático, o sinal medido é contínua e automaticamente 
comparado com um valor de referência e este erro é usado como função de 
controle, sem a interferência do operador humano. Em um processo industrial 
típico, mais de 90% das medições envolvem apenas quatro variáveis: pressão, 
temperatura, vazão e nível. As outras variáveis menos comuns incluem: posição, 
condutividade, densidade, análise, pH e vibração (RIBEIRO, 1999, pg. 299). 
Segundo PROCEL (2008) o objetivo principal de qualquer sistema de 
medição ou controle é aumentar a eficiência do processo, e consequentemente 
os lucros da instalação, atuando sobre: a qualidade do produto final, a segurança 
das pessoas e equipamentos, a preservação do meio ambiente, a economia de 
matéria prima, de energia e de mão de obra. 
 
5 
 
2. OBJETIVOS 
Definir o conceito teórico de variável de processo, e elencar as principais 
variáveis utilizadas nas industrias nos dias atuais, para controlar os processos. 
6 
 
3. VARIAVEIS DE PROCESSO 
 
3.1 Pressão 
 
A pressão é uma grandeza medida com relação à referência. Se esta 
referência for a pressão atmosférica, a medida será dita pressão relativa ou 
manométrica. Se a referência for o vácuo, será dita pressão absoluta. Quando 
for omitida a pressão de referência, subentende-se que se trata da pressão 
relativa (PROCEL, 2008). 
 
Pressão absoluta = Pressão relativa (manométrica) + Pressão atmosférica 
 
A pressão é provavelmente a grandeza física que possua o maior número 
de unidades empregadas para representá-la (PROCEL, 2008). 
 
1atm =1,033kgf/cm2 =101325Pa =10332mmH2 O = 760mmHg =1,013bar = 14,695psi 
 
Figura 1: Escala de referência para medidas de pressão. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fonte: PROCEL 
 
Pressão é força por unidade de área. A pressão é uma quantidade 
derivada da força (massa vezes comprimento por tempo ao quadrado) e da área 
(comprimento ao quadrado) (RIBEIRO, 1999). 
 
7 
 
3.2 Vazão 
 
Vazão ou fluxo é o deslocamento de volume, ou massa, de um fluido, por 
unidade de tempo (RIBEIRO, 1999). 
Segundo PROCEL (2008) a vazão volumétrica é igual à quantidade de 
volume que escoa através de uma secção em um intervalo de tempo 
considerado. É representada pela letra Qm e é expressa pela seguinte equação: 
 
 
 
De acordo com PROCEL (2008) a vazão mássica é igual à quantidade de 
massa de um fluido que atravessa a secção de uma tubulação por unidade de 
tempo. É representada pela letra Qm e expressa pela seguinte equação: 
 
 
A é igual à quantidade de peso que passa por uma certa secção por 
unidade de tempo. É representada pela letra Qp (onde W é o peso) e expressa 
pela seguinte equação: 
 
 
3.3 Temperatura 
 
Todos os corpos são constituídos de moléculas que se encontram em 
constante agitação, quanto mais agitadas estiverem as moléculas mais quente 
estará o corpo e, consequentemente, quanto menos agitadas mais frio. 
Temperatura é o grau de agitação destas moléculas. A representação 
quantitativa da temperatura é feita por escala numérica, onde, quanto maior o 
valor mostrado, maior a energia cinética média das moléculas do corpo em 
questão (PROCEL, 2008). 
Existem três divisões clássicas de medição de temperatura: 
 Pirometria: termo usado para medição de altas temperaturas na faixa 
onde efeitos de radiação térmica passam a se manifestar. 
 Criogenia: termo usado para a medição de baixas temperaturas; próximas 
ao zero absoluto. 
 Termometria: termo abrangente usado para medição das mais diversas 
temperaturas. 
 
A temperatura é uma quantidade de base do SI, conceitualmente diferente 
na natureza do comprimento, tempo e massa. Quando dois corpos de mesmo 
comprimento são combinados, tem-se o comprimento total igual ao dobro do 
original. O mesmo vale para dois intervalos de tempo ou para duas massas. 
Assim, os padrões de massa, comprimento e tempo podem ser indefinidamente 
divididos e multiplicados para gerar tamanhos arbitrários. O comprimento, massa 
e tempo são grandezas extensivas. A temperatura é uma grandeza intensiva. A 
8 
 
combinação de dois corpos à mesma temperatura resulta exatamente na mesma 
temperatura (RIBEIRO, 1999). 
A maioria das grandezas mecânicas, como massa, comprimento, volume 
e peso, pode ser medida diretamente. A temperatura é uma propriedade da 
energia e a energia não pode ser medida diretamente. A temperatura pode ser 
medida através dos efeitos da energia calorífica em um corpo. Infelizmente estes 
efeitos são diferentes nos diferentes materiais. Por exemplo, a expansão termal 
dos materiais depende do tipo do material. Porém, é possível obter a mesma 
temperatura de dois materiais diferentes, se eles forem calibrados. Esta 
calibração consiste em se tomar dois materiais diferentes e aquecê-los a uma 
determinada temperatura, que possa ser repetida. Coloca-se uma marca em 
algum material de referência que não tenha se expandido ou contraído. Depois, 
aqueça os materiais em outra temperatura determinada e repetível e coloque 
uma nova marca, como antes. Agora, se iguais divisões são feitas entre estesdois pontos, a leitura da temperatura determinada ao longo da região calibrada 
deve ser igual, mesmo se as divisões reais nos comprimentos dos materiais 
sejam diferentes (RIBEIRO, 1999). 
Um aspecto interessante da medição de temperatura é que a calibração 
é consistente através de diferentes tipos de fenômenos físicos. Assim, uma vez 
se tenha calibrado dois ou mais pontos determinados para temperaturas 
específicas, os vários fenômenos físicos de expansão, resistência elétrica, força 
eletromotriz e outras propriedades físicas termais, irá dar a mesma leitura da 
temperatura (RIBEIRO, 1999). 
A lei zero da termodinâmica estabelece que dois corpos tendo a mesma 
temperatura devem estar em equilíbrio termal. Quando há comunicação termal 
entre eles, não há troca de coordenadas termodinâmicas entre eles. A mesma 
lei ainda estabelece que dois corpos em equilíbrio termal com um terceiro corpo, 
estão em equilíbrio termal entre si. Por definição, os três corpos estão à mesma 
temperatura. Assim, pode-se construir um meio reprodutível de estabelecer uma 
faixa de temperaturas, onde temperaturas desconhecidas de outros corpos 
podem ser comparadas com o padrão, colocando-se qualquer tipo de 
termômetro sucessivamente no padrão e nas temperaturas desconhecidas e 
permitindo a ocorrência do equilíbrio em cada caso. Isto é, o termômetro é 
calibrado contra um Temperatura padrão e depois pode ser usado para ler 
temperaturas desconhecidas. Não se quer dizer que todas estas técnicas de 
medição de temperatura sejam lineares, mas que conhecidas as variações, elas 
podem ser consideradas e calibradas (RIBEIRO, 1999). 
Escolhendo-se os meios de definir a escala padrão de temperatura, pode-
se empregar qualquer uma das muitas propriedades físicas dos materiais que 
variam de modo reprodutível com a temperatura. Por exemplo, o comprimento 
de uma barra metálica, a resistência elétrica de um fio fino, a militensão gerada 
por uma junção com dois materiais distintos, a temperatura de fusão do sólido e 
de vaporização do liquido (RIBEIRO, 1999). 
 
3.4 Nível 
 
Costuma-se definir nível, como a altura do conteúdo de um reservatório, 
que poderá ser um líquido ou um sólido (PROCEL, 2008). 
9 
 
O nível pode ser considerado a altura da coluna de líquido ou de sólido 
no interior de um tanque ou vaso. O nível não se aplica a gases em tanque de 
teto fixo, pois o gás sempre ocupa todo o espaço (pessoal de gasômetro pode 
ter aplicações de medição de nível de gás – tem vaso de teto flutuante). Em 
aplicações industriais, pode se ter um vaso com dois líquidos não miscíveis e se 
quer medir a interface desses dois líquidos (RIBEIRO, 1999). 
10 
 
4. CONCLUSAO 
Ao fim do trabalho, foi possível compreender um pouco mais a fundo sobre 
a definição de variável de processo, chegando a um resultado satisfatório visto 
o objetivo do trabalho. Também foi possível entender sobre as variáveis de nível, 
pressão, temperatura e vazão, que são de suma importância para os processos 
industriais atualmente, pois em eles, muitos dos processos perderiam em 
qualidade, agilidade e segurança. 
11 
 
REFERENCIAS 
 
RIBEIRO, Marco Antônio. Instrumentação. 8. ed. rev. Salvador: [s. n.], 1999. 
478 p. v. 1. Disponível em:https://s3.amazonaws.com/academia.edu.documents/ 
34138572/Instrumentacao_2.pdf?response-contentdisposition=inline%3B%20fil 
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c490652830f6d2461619ef7e61dbe44a468ae9. Acesso em: 20 out. 2019. 
 
PROCEL (Brasil). Instrumentação e Controle. 11. ed. Brasília: [s. n.], 2008. 221 
p. v. 1. Disponível em: https://bucket-gw-cni-static-cmssi.s3.amazonaws.com/m 
edia/uploads/arquivos/Instrumentao_corrigido.pdf. Acesso em: 19 out. 2019.