Instrumentação Industrial: Processo de destilação alcoólica

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CENTRO UNIVERSITÁRIO NEWTON PAIVA 
 
Bruno Garcia 
João Victor Fernandes Tomé 
Karine Cristina Honório 
Kennedy Rodrigues da Silva 
Suzane Ellen Moura e Souza 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
INSTRUMENTAÇÃO EM PROCESSOS INDUSTRIAIS 
Instrumentação no Processo de Destilação Alcoólica 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Belo Horizonte – MG 
2020 
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Bruno Garcia 
João Victor Fernandes Tomé 
Karine Cristina Honório 
Kennedy Rodrigues da Silva 
Suzane Ellen Moura e Souza 
 
 
 
 
INSTRUMENTAÇÃO EM PROCESSOS INDUSTRIAIS 
Instrumentação no Processo de Destilação Alcoólica 
 
 
 
 
Trabalho acadêmico, apresentado à 
Universidade Newton Paiva, como parte 
das exigências para a obtenção de pontos 
em Instrumentação Industrial. 
 
 
 
Belo Horizonte, 21 de abril de 2020. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Resumo 
 
A instrumentação industrial, está presente nas indústrias em diversos 
processos, seja na fabricação de papel, vidro, automóvel e até em processos como 
os de envasamento de alimentos. 
O uso de instrumentos é primordial para otimizar os processos industriais para 
torná-los mais rápidos e precisos, além de reduzir o contato humano no processo. 
 Conhecer como funciona o instrumento, onde ele pode ser utilizado e saber 
interpretar diagramas como P&ID, é de suma importância para Instrumentistas e/ou 
Engenheiros das mais variadas áreas, para que se possa efetivamente efetuar um 
bom trabalho no que diz respeito a automatização de processos e manutenção dos 
mesmos. 
Simbologias e nomenclaturas de instrumentos fazem parte do dia a dia de 
quem trabalha na indústria, conhecer na essência como o sistema de 
produção/fabricação se comporta é crucial e um grande diferencial para esses 
profissionais. 
A Destilação Alcoólica é um processo a ser estudado devido sua baixa 
complexibilidade e riqueza de equipamentos e o torna ideal para o aprendizado 
teórico de Instrumentação Industrial. 
 
Palavras-chave: Diagrama, Instrumentos, Nomenclatura, Simbologia. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Abstract 
 
Industrial instrumentation is present in industries in several processes, 
whether in the manufacture of paper, glass, automobiles and even in processes such 
as food packaging. 
The use of instruments is essential to optimize industrial processes to make 
them faster and more accurate, in addition to reducing human contact in the process. 
 Knowing how the instrument works, where it can be used and knowing how to 
interpret diagrams such as P&ID, is of paramount importance for Instrumentalists 
and/or Engineers from the most varied areas, so that one can effectively perform a 
good job with regard to process automation and maintaining them. 
Symbologies and nomenclatures of instruments are part of the daily lives of 
those working in the industry, knowing in essence how the production / manufacturing 
system behaves is crucial and a great differentiator for these professionals. 
Alcoholic Distillation is a process to be studied due to its low complexity and 
richness of equipment and makes it ideal for the theoretical learning of Industrial 
Instrumentation. 
 
Keywords : Diagram, Instruments, Nomenclature, Symbology. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Sumário 
1. Introdução ........................................................................... ……... ……... 06 
2. Processo de Destilação Alcoólica ........................................ ……... 07 
2.1 Interpretando o Diagrama P&ID a partir da norma ISA 5.1 ........... ……... 10 
2.1.1 Identificação dos Instrumentos.......................................................... ……... 10 
2.2 Estudo por Malhas .......................................................................... ……... 13 
2.2.1 Malha 1- Sistema de Óleo Quente do Refervedor............................………..13 
2.2.2 Malha 2- Controle de Nível de Produtos Pesados na Torre de Destilação...13 
2.2.3 Malha 3- Medição de Vazão da Alimentação..................................... ……... 13 
2.2.4 Malha 4- Vazão de Produtos Leves................................................... ……... 15 
2.2.5 Malha 5- Análise dos Produtos leves................................................. ……... 15 
2.2.6 Malha 6- Relé Multivariável................................................................ ……... 15 
2.2.7 Malha 7- Controle de Nível do Acumulador........................................ ……... 15 
2.2.8 Malha 8- Dados de Controle de Processo..........................................……... 16 
2.2.9 Malha 9- Alarme de Nível do Acumulador.......................................... ……... 17 
2.2.10 Malha 10- Visor de Nível.................................................................... ……... 17 
2.2.11 Malha 11- Controle de Pressão da torre de Refrigeração.................. ……... 17 
3. Equipamentos para instrumentação do processo ……....……... 18 
3.1 Pesquisa de Preço dos instrumentos ………………....................... ……... 30 
4. Conclusão ............................................................................................ ……... 32 
Referencial Biográfico 
 
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1. Introdução 
 
Será pormenorizado ao longo deste trabalho, o processo de Destilação 
Alcoólica, através do embasamento teórico e pesquisas técnicas para que se possa 
por meio desta, responder três questões recorrentes em um curso de 
Instrumentação Industrial: 
 
● Qual o custo da Instrumentação para uma indústria? 
● Qual o custo-benefício da instrumentação nos processos industriais? 
● No processo descrito neste trabalho acadêmico, o que poderia ser melhorado na 
parte de Instrumentação para que ocorra um aprimoramento no controle do 
processo? 
 
No decorrer deste estudo, far-se-á o uso da leitura e interpretação do 
diagrama do tipo P&ID ( Piping and Instrumentation Diagram/Drawing ), e do 
conhecimento das simbologias e nomenclaturas mais utilizadas nesse tipo de 
diagrama. 
 
O P&ID é um diagrama utilizado em processos industriais para indicar as 
tubulações, equipamentos e instrumentação de um determinado processo de uma 
planta industrial. Em geral, é composto pelos seguintes itens, com suas respectivas 
identificações e dimensionamento: Equipamentos mecânicos, Dispositivos para 
Instrumentação, Tubulações e acessórios, Controle de entradas e saídas, etc. 
(SAUDANHA, 2019) 
 
 
 
 
 
 
 
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2. Processo de Destilação Alcoólica 
 
Os processos de destilação alcoólica contínua são realizados em torres de 
pratos ou bandejas, contendo vários tipos de controladores e atuadores em suas 
malhas, como pode ser observado naFigura 1. 
Este processo monitora e controla algumas variáveis importantes, são elas: 
● Temperatura dos estágios (variável manipulada); 
● Vazão interna de líquido e vapor (variável manipulada); 
● Pressão de vapor e gás refrigerante (variável controlada); 
● Nível; 
● Sinal elétrico (corrente elétrica). 
 
Figura 1 - Desenho esquemático norma ISA 
 
Fonte: Universidade Federal do Rio Grande do Norte 
(< http://www.producao.ufrgs.br/arquivos/disciplinas/492_pei_3.pdf >. 21/04/2020). 
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http://www.producao.ufrgs.br/arquivos/disciplinas/492_pei_3.pdf
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O líquido em baixa temperatura é introduzido na torre de destilação através da 
linha de alimentação, esta vazão é medida e registrada, mas não controlada. O 
controle do set point do fluxo é ajustado por um relé divisor (UY-6), de quem a 
entrada é a taxa de alimentação, também modificada pela função tempo (FY-3A), 
interligado à malha de realimentação 4 através de um controlador registrador de 
vazão e a saída do controlador do produto de topo. Este instrumento recebe a 
análise do produto do transmissor, que também transmite essa informação para 
chaveador de duas posições (alto/baixo) o qual ativa o alarme correspondente. O 
nível é mantido estrangulando-se o refluxo da torre, enquanto um chaveador de nível 
independente aciona um alarme padrão de nível alto/baixo (Prof. Dr. Jorge O. 
Trierweiler). 
Dentro da torre, o líquido desce até a parte inferior da torre, conhecida como 
seção de exaustão ou seção de esgotamento, este nível é controlado pela LIC-2. 
Nesta parte o líquido é aquecido ao passar pelo refervedor que é alimentado pelo 
óleo quente que circula através da malha 1, aumentando a temperatura do líquido 
para que este mude do estado líquido para gasoso (vapor). O vapor sobe e se choca 
com o líquido descendente, fazendo com que esse vapor seja enriquecido dos 
componentes mais voláteis. Passando pela condensadora, o produto de topo é 
condensado, com a temperatura de condensação controlada mantendo-se a pressão 
da coluna constante através do controlador registrador de pressão (PRC-11) (Prof. 
Dr. Jorge O. Trierweiler). O líquido é coletado em outro recipiente, agora livre das 
impurezas, caracterizando os líquidos mais leves. Este processo se repete 
sucessivamente conforme as temperaturas de ebulição das substâncias que 
compõem a mistura são atingidas pelo aquecimento, separando deste modo, todos 
os componentes da mistura (Fábio Rodolfo Miguel Batista, 2019). 
A medida da variação da temperatura em vários pontos do processo é feita 
por um registrador multipoint scanning (TJR) e multipoint (TI). 
Alguns dos pontos do TJR-8 têm alarmes de alta ou baixa temperatura. Por 
exemplo, temperatura de topo é assinalada em TJSH-8-2 e TAH-8-2. 
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As malhas 2 e 10 controlam o nível inferior do tanque e a vazão dos produtos 
pesados enquanto as malhas 7 e 9 controlam os níveis superiores da torre e do 
acumulador com componentes remotos e manuais. 
O destrinchar de cada malha dar-se-á em breve, mas para que o 
entendimento seja genuíno, é necessário conhecer os instrumentos contidos no 
diagrama de fluxo P&ID. 
Para melhor visualizar cada componente exposto na figura 1, no diagrama de 
fluxo que antes estava monocromático, foi acrescentado cores, de maneira a 
evidenciar cada componente do sistema, observe a figura 2. 
Figura 2 - Desenho esquemático norma ISA em cores 
 
Fonte: Universidade Federal do Rio Grande do Norte 
(< http://www.producao.ufrgs.br/arquivos/disciplinas/492_pei_3.pdf >. 21/04/2020). 
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http://www.producao.ufrgs.br/arquivos/disciplinas/492_pei_3.pdf
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Nota-se na figura 2 uma característica comum a todos os instrumentos 
utilizados nesse processo de destilação alcoólica, todos os instrumentos estão 
representados por círculos e nomeados com letras e números; estas simbologias e 
nomenclaturas são normatizadas pela The Instrumentation, Systems and Automation 
Society , uma sociedade internacional criada em 1945, cujo objetivo é normatizar os 
instrumentos utilizados na automação industrial, o primeiro padrão estipulado por 
essa sociedade foi divulgada em 1949 a ISA 5.1, este é o padrão adotado para 
representar os instrumentos nos diagramas de fluxo, como o apresentado neste 
trabalho. 
 
2.1 Interpretando o diagrama P&ID a partir da norma ISA 5.1 
2.1.1 Identificação dos Instrumentos 
A norma ISA 5.1, estabelece que os instrumentos sejam nomeados por um 
conjunto de letras; baseando-se nesta norma, é exequível identificar todos os 
instrumentos do processo abordado até aqui, de acordo com a tabela 1. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Tabela 1: Nomenclatura vs Instrumento 
Nomenclatura Instrumento 
AAH Alarme Analisador de Nível Alto 
AAL Alarme Analisador de Nível Baixo 
ARC Analisador, Controlador e Registrador 
ASH/L Chave de Valor Alto e Baixo do Analisador 
AT Analisador e Transmissor 
FE Elemento Primário de Vazão 
FR Registrador de Vazão 
FRC Registrador e Controlador de Vazão 
FT Transmissor de Vazão 
FV Válvula de Vazão 
FY Relé de Conversão 
LAH/L Alarme de Nível Alto e Baixo 
LG Visor de Nível 
LIC Indicador e Controlador de Nível 
LSH/L Chave de Nível Alto e baixo 
LT Transmissor de Nível 
LV Válvula de Nível 
PRC Controlador e Registrador de Pressão 
PT Transmissor de Pressão 
PV Válvula de pressão 
TAH Alarme de Temperatura Alta 
TAL Alarme de Temperatura Baixa 
TI Indicador de Temperatura 
TJR Registrador com Varredura de Temperatura 
TJSH Chave com Varredura de Nível Alto de Temperatura 
TJSL Chave com Varredura de Nível Baixo de Temperatura 
UY Relé Multivariável 
Fonte: Produzido pelo autor. 
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Conforme a tabela 1 é possível reconhecer todos os instrumentos do 
Processo de Destilação Alcoólica embasada neste trabalho, fato este de suma 
importância para entender como o sistema se comporta, como ele funciona, 
entretanto, assim como a nomenclatura, a simbologia também faz parte do diagrama 
e também são normatizados pela ISA 5.1, saber o que cada símbolo representa é 
tão considerável quanto à nomenclatura. 
A simbologia segundo a norma é apresentada na tabela 2. 
 
Tabela 2: Simbologia 
ITEM DESCRIÇÃO IMAGEM 
1 TORRE DE DESTILAÇÃO 
 
2 ACUMULADOR 
 
3 CONDENSADOR 
 
4 REFERVEDOR 
 
5 
MONTADO ENTRE OPAINEL 
E O CAMPO 
 
6 
MONTADO LOCALMENTE 
(EM CAMPO) 
 
 
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Conclusão da tabela 2. 
ITEM DESCRIÇÃO IMAGEM 
7 MONTADO EM PAINEL 
 
8 
INSTRUMENTO DE FUNÇÃO 
DUPLA 
 
9 
VÁLVULA COM ATUADOR 
PNEUMÁTICO 
 
10 
VÁLVULA BORBOLETA COM 
ATUADOR PNEUMÁTICO 
 
11 SINAL PNEUMÁTICO 
 
12 SINAL ELÉTRICO 
 
13 SUPLEMENTO OU IMPULSO 
Fonte: Norma ISA 5.1. 
 
Voltando à figura dois, abaixo de cada nomenclatura, há um ou dois 
algarismos, segundo a norma, o primeiro algarismo representa a localização do 
instrumento, no ponto de vista geográfico, o instrumento pode estar no galpão 1 ou 
na sala 3, cabe ao primeiro algarismos informar onde o instrumento está; Já o 
segundo algarismo, diz respeito a qual malha o respectivo instrumento pertence. 
Com a informações salientadas até este momento, é possível de forma clara, 
entender como é feita no caso exposto neste trabalho, a destilação do álcool para 
fabricar uma grande variedade de bebidas. 
 
 
 
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2.2 Estudo por malhas 
 
Todo processo industrial é dividido por malhas de controle e acionamento, 
este artifício é importante para facilitar na montagem dos instrumentos e nas futuras 
manutenções que irão ocorrer, nas figuras 1 e 2 apresentou-se um diagrama P&ID 
que representa um processo industrial de destilação, com base nos conhecimento 
adquiridos, estudar as malhas e assim o funcionamento do sistema é uma tarefa 
relativamente simples. 
 
2.2.1 Malha 1- Sistema de Óleo Quente do Refervedor 
 
A malha controla a vazão do óleo quente que passa pelo Refervedor através do 
controlador (FRC-1), o controlador recebe um ajuste no set point do relé relação 
(FY-3B), com o set point ajustado, o controlador (FRC-1) recebe o valor de vazão 
medido (FE-1) e convertido em grandeza elétrica pelo transmissor (FT-1). Com estes 
dados de entrada do set point e valor medido, o controlador atua corrigindo a vazão 
através da válvula de vazão (FV-1). 
 
2.2.2 Malha 2- Controle de Nível de Produtos Pesados na Torre de Destilação 
 
A malha controla o nível de produtos pesados na torre de destilação através do 
controlador (LIC-2), com o set point ajustado, o controlador (LIC-2) recebe a 
informação do nível pelo transmissor de nível (LT-2) , com está informação controla o 
nível na torre de destilação atuando a válvula de nível (LV-2) e drenando os produtos 
pesados. 
 
2.2.3 Malha 3- Medição de Vazão da Alimentação 
 
A malha tem função de medir a vazão e com estes dados ajustar os set point dos 
relés relação (FY-3A) e (FY-3B), a medição de vazão é feita pelo medidor (FE-3) e 
convertido em grandezas elétricas pelo transmissor (FT-3), esta malha possui um 
registrador de vazão (FR-3). 
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2.2.4 Malha 4- Vazão de Produtos Leves 
 
A malha controla a vazão de produtos leves no acumulador através do controlador 
(FRC-4), com o set point ajustado pelo relé multivariável (UY-6), o controlador 
(FRC-4) recebe o valor de vazão medido (FE-4) e convertido em grandeza elétrica 
pelo transmissor (FT-4). Com estes dados de entrada do set point e valor medido, o 
controlador atua corrigindo a vazão através da válvula de vazão (FV-4). 
 
2.2.5 Malha 5- Análise dos Produtos leves 
 
A malha controla a análise do produto leve, através do controlador (ARC-5) que 
recebe a análise do analisador/transmissor (AT-5), dependendo da análise, o 
controlador (ARC-5) manda um sinal pneumático para o relé multivariável (UY-6), 
controlando assim no caso de um resultado ruim da análise, bloquear a válvula 
(FV-4). Com o sinal pneumático do analisador/Transmissor (AT-5) aciona a chave de 
valor alto e baixo do analisador (ASH/L-5), que por fim envia um sinal elétrico de 
alarme alto (AAH-5) ou alarme baixo (AAL-5). 
 
2.2.6 Malha 6- Relé Multivariável 
 
A malha consiste em um relé multivariável que recebe o sinal pneumático do Relé de 
relação da entrada de alimentação (FY-3A) e sinal do controlador (ARC-5), com 
estas informações o relé multivariável (UY-6) envia o set point de funcionamento do 
controlador (FRC-4). 
 
2.2.7 Malha 7- Controle de Nível do Acumulador 
 
A malha controla o nível de produtos leves no Acumulador através do controlador 
(LIC-7), com o set point ajustado, o controlador (LIC-7) recebe a informação do nível 
pelo transmissor de nível (LT-7) , com está informação controla o nível no 
Acumulador atuando a válvula de nível (LV-7) e drenando os produtos leves de volta 
para a Torre de Destilação. 
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2.2.8 Malha 8- Dados de Controle de Processo 
 
A malha consiste em levantar dados durante processo para trabalhar as variáveis. 
 
● O registrador com varredura de temperatura (TJR-8-1) tem a função de 
registrar a temperatura de saída de produtos leves do Acumulador; 
● O registrador com varredura de temperatura (TJR-8-2) tem a função de 
registrar a temperatura do vapor na linha de saída da torre de destilação para 
o Condensador, possui também chave de varredura de nível alto de 
temperatura (TJSH-8-2) que envia um sinal elétrico para o Alarme de 
temperatura alta (TAH-8-2); 
● O registrador com varredura de temperatura (TJR-8-3) tem a função de 
registrar a temperatura da linha de saída dos produtos leves após passar pelo 
Condensador, possui também chave de varredura de nível alto de 
temperatura (TJSH-8-3) que envia um sinal elétrico para o Alarme de 
temperatura alta (TAH-8-3); 
● O registrador com varredura de temperatura (TJR-8-4) tem a função de 
registrar a temperatura da alimentação de entrada da torre de destilação; 
● O registrador com varredura de temperatura (TJR-8-5) tem a função de 
registrar a temperatura da linha de saída dos produtos pesados, possui 
também chave de varredura de nível baixo de temperatura (TJSL-8-5) que 
envia um sinal elétrico para o Alarme de temperatura baixa (TAL-8-5); 
● O registrador com varredura de temperatura (TJR-8-6) tem a função de 
registrar a temperatura de retorno do produto para a torre de destilação após 
passar pelo Refervedor. 
 
 
 
 
 
 
 
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2.2.9 Malha 9- Alarme de Nível do Acumulador 
 
A malha tem a função de alarme em casos de nível alto e baixo no 
Acumulador, a chave de nível alto e baixo(LSH/L-9) envia um sinal elétrico para o 
alarme de nível alto e baixo (LAH/L-9). 
 
Malha 9 possui indicadores de temperatura dos sistemas de troca térmica como: 
● Indicador de temperatura (TI-9-1) que informa a temperatura de entrada do óleo 
quente; 
● Indicador de temperatura (TI-9-2) que informa a temperatura de retorno do óleo 
quente após troca térmica com o produto no Refervedor; 
● Indicador de temperatura (TI-9-3) que informa a temperatura de retorno do 
produto refrigerante após troca térmica no Condensador. 
 
2.2.10 Malha 10- Visor de Nível 
 
A malha tem um visor de nível (LG-10) para realizar inspeção do nível na área e 
garantir o bom funcionamento do transmissor (LT-2). 
 
2.2.11 Malha 11- Controle de Pressão da torre de Refrigeração 
 
A malha controla a pressão na torre de destilação através do controlador (PRC-11), 
com o set point ajustado, o controlador (PRC-11) recebe a informação de pressão 
pelo transmissor (PT-11), com está informação controla a pressão na torre de 
destilação atuando a válvula de pressão (PV-11) aumentando ou diminuindo o fluxo 
de fluido refrigerante e consequentemente controlando a pressão da torre de 
refrigeração. 
 
 
 
 
 
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3. Equipamentos para instrumentação do processo 
 
Diante do aspecto industrial, os equipamentos disponíveis no mercado 
possuem um valor elevado quando se trata da quantidade de tecnologia empregada 
ao componente a ser utilizado nos processos industriais. O grau dessa tecnologia 
proporciona uma otimização do sistema, de maneira que, um único equipamento 
seja capaz de realizar diversas funções, como por exemplo, medição, registro e 
controle de uma variável qualquer da planta (FRANCHI, 2015). 
 
Nesse cenário, alguns componentes empregáveis à instrumentação do 
processo de destilação alcoólica são listados conforme suas características 
empregáveis e concentração de tarefas, com informações coletadas em seus 
datasheets e catálogos de fabricantes. 
 
Algumas vertentes foram determinadas para se descrever os equipamentos: 
 
I.Trabalho desenvolvido com a variável vazão. 
 
O fabricante de referência para o equipamento que trabalhará com a vazão é 
o Digiflow. O medidor é o modelo de vazão palheta para líquidos DWD KOBOLD, e 
atua como um transmissor com indicação digital da vazão instantânea (DIGIFLOW). 
 
De acordo com a Digiflow, o equipamento possui saída analógica 4 -20 mA e 
0-5 ou 5-20Hz saída de frequência e 2 saídas a relé ajustáveis. Uma interface serial 
RS 232C opcional. A combinação da palheta como técnica de medição com sistema 
de pêndulo patenteado em um circuito com EEPROM programável produz uma 
confiabilidade e uma economia sem igual para um medidor/transmissor de vazão. 
Devido a essa moderna tecnologia e características este instrumento é aplicável 
onde há utilização de métodos de medição com preços muito elevados. 
 
 
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Figura 3 - Medidor de Vazão Palheta Para Líquidos Modelo DWD KOBOLD 
 
Fonte: DIGIFLOW. 
 
O fabricante informa que o princípio de funcionamento é baseado na força 
que o fluido gera contra a palheta que está presa ao pêndulo assim gerando o 
movimento proporcional a vazão. O pêndulo que é mantido em sua posição através 
de um sistema de mola progressivo muda sua posição de acordo com a vazão. A 
posição de um magneto fixado no pêndulo é detectada por um sensor de efeito Hall 
localizado fora da parte molhada do instrumento. Este sinal gerado pelo sensor de 
efeito Hall é avaliado e processado por um microchip baseado em uma memória 
EEPROM (DIGIFLOW). 
 
Vantagens: 
 
● Pronto para funcionamento imediato 
● Sem mancais, sem fricção 
● Somente um desprezível movimento 
● Insensível a sujeira 
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● Maior Range de Medição 
● Baixa perda de carga 
● Programação para qualquer range de medição 
● Sinal linear 
 
Áreas de Aplicação: 
 
● Indústrias Mecânicas (Mecânica Pesada) 
● Laminadores em geral 
● Indústria Química e Farmacêutica 
● Indústria Alimentícia e de Bebidas 
● Engenharias e Equipamentos em geral 
● Medição e Monitoramento de vazão de produtos especiais, circuitos de 
aquecimento 
 
Informações técnicas: 
 
● Range de Vazão: rangeabilidade 1:10 standard (p/ exemplo 10-100 l/min) max. 
1:25 
● Precisão: ±1.5 % do span 
● Temperatura do fluído: -20°C a +120°C 
● Pressão máx.: 25 bar 
● Direção do fluxo: qualquer 
● Saída analógica: 4-20 mA 
● Saída de frequência: 0-5 Hz o 5-20 Hz ajustável 
● Contato (Relés): 
○ 2 x 230 V, 1A max. 
○ Ajustáveis via display 
● Display: LCD DOT- módulo matrix 2 x 8 posições 
● Alimentação: 24 VCC ±10 % 
● Proteção: IP 65 
● Opcional: Interface serial RS232C 
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II.Trabalho desenvolvido com a variável de nível. 
 
O componente escolhido atua com medição de nível ultrassônico com 
indicador de volume para tanque, silo/, e(ou) reservatório, e seu fabricante é a 
Indiflow. 
 
Figura 4 - Medidor ultrassônico de nível com indicador de volume 
 
Fonte: INDIFLOW, 2018. 
 
Segundo a Indiflow (2018), o equipamento o medidor de nível ultrassônico 
possui indicador de volume e altura para tanques, silos e(ou) reservatórios, e 
proporciona ao usuário confiabilidade, repetibilidade e precisão para a leitura. Tendo 
sido desenvolvido, testado e validado em nosso laboratório de eletrônica. O medidor 
BLIT–UT é de fácil operação e parametrização, além de confiável. Atuando em 
processos da indústria agropecuária, alimentícia, petroquímica, farmacêutica, 
automobilística, sendo também integrado em empresas de saneamento e 
abastecimento de água. 
 
Medidores de nível ultrassônico trabalham sem contato ao produto a ser 
medido, realizando medições precisas de nível ou volume. São indicados para 
medição de nível de líquidos e sólidos diversos, livres de formação de espuma e 
vapores (INDIFLOW, 2018). 
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Sobre o funcionamento, um sinal ultrassônico é emitido pelo transdutor do 
medidor de nível ultrassônico em direção ao fluido. O tempo que este sinal leva para 
refletir no fluído e retornar ao medidor de nível ultrassônico, é contado pelo medidor 
de nível ultrassônico e interpretado de acordo com parâmetros eletrônicos de 
calibração, convertido e transmitido na forma de sinal de corrente para um indicador 
digital(INDIFLOW, 2018). 
 
Suas especificações técnicas são listadas conforme catálogo do fabricante: 
 
● Alimentação: 24 Vdc 
● Teclado: 4 teclas - ACT/IND/DEC/DIR 
● Display LCD: 16 colunas - 2 linhas 
● Saída 4-20mA: Loop de corrente ativo proporcional ao volume 
● Comunicação: MODBUS/RS485 
● Alimentação para sensor: 24Vdc - 100mA (máximo) 
● Watchdog: Sistema antitravamento ativo 
● Dump: Filtro digital configurável 1 a 20 
● Proteção: Alimentação protegida contra inversão 
● Range de operação: 200mm até 7650mm 
● Conexão elétrica: 2 x PG13.5 
● Frequência de operação: 42 kHz 
● Invólucro: Alumínio fundido 
● Precisão: ±0,5%, resolução ±1 cm 
● Invólucro sensor: PVDF 
● Grau de proteção: IP67 
● Compensação: Umidade, pressão e temperatura 
● Taxa de varredura: 10 Hz 
● Temperatura de operação: 0 - 50 ºC 
● Unidades de operação: L; m³; gal; ft³ 
● Unidade de leitura: cm 
● Opcionais: 
22 
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○ Alimentação: 85-265 Vac (opcional) 
○ Range de operação: 200mm até 10.000mm 
○ Precisão: ±0,5%, resolução ±1 mm 
 
Figura 5 - Diagrama elétrico do medidor ultrassônico de nível com indicador de 
volume 
 
Fonte: INDIFLOW, 2018. 
 
III.Trabalho desenvolvido com a variável temperatura 
 
O equipamento a ser trabalhado com essa variável é do fabricante Ômega e 
atua com medição de temperatura com alarme ou controle liga e desliga com 
campainha audível. 
23 
/
 
Figura 6 - Medidor de temperatura com alarme ou controle de saída de 
liga/desliga com campainha audível 
 
Fonte: ÔMEGA. 
 
Segundo a Ômega, os medidores de temperatura da Série DP7000, oferecem 
uma ampla faixa de temperatura, 2 níveis de alarme selecionáveis e uma campainha 
interna, que indica a condição de alarme ou erro. O usuário pode definir o ponto de 
controle, ligar/desligar o controle de aquecimento e(ou) arrefecimento, configurar o 
alarme, status da carga e ajustar a sonda ambiente. Outras características incluem a 
proteção por senha e mensagens de erro e(ou) alarme. O status de saída e 
temperatura é indicado no display de LED vermelho brilhante. O DP7000 pode ser 
programado para entradas de termopar J ou K. 
 
Estes modelos de medidores são adequados para refrigeradores industriais, 
câmaras ambientais, vitrines e congeladores, vedadores térmicos, esterilizadores, 
refrigeradores, balcões de produtos e armários, aquecedores, armazenamento de 
carne e produtos, preservação floral, laboratórios, equipamentos para serviços com 
alimentos, fornos e secadores, quartos de ferramenta e burn-in de salas e câmaras 
(ÔMEGA, sem data). 
 
De acordo com o catálogo do fabricante, as seguintes características são 
destacadas: 
24 
/
 
● Intervalo de Sonda : 
● Termopar j: 0 a 999° C (32 a 999° F) 
● Termopar k: 0 a 999° C (32 a 999° F) 
● Entradas: Tipo J ou K termopar 
● Saída: relé de 16A SPDT 240 VCA resistivo 
● Potência nominal (HP): 1 
● Tipo de controle: Liga/desliga 
● Requisitos de alimentação: 115 Vca, 230 Vca, 12 Vca/VCC ou 24 VCA/VCC 
● Consumo de energia: 4 VA 
● Precisão: ± 1% FE 
● Display: Três dígitos vermelhos de 12,7 mm (½"), sinal de adição; taxa 
● de atualização de 1, 2, 4, 8 segundos 
● Resolução: 1° 
● Backup de memória: Memória não volátil 
● Temperatura de operação: 0 a 70°C (32 a 158°F) 
● Temperatura de armazenamento: -20 a 80°C (-4 a 176°F) 
● Peso: 65 g (2,3 onças) 
● Nível do painel frontal: NEMA 4X (IP66) 
 
Figura 7 - Diagrama elétrico do medidor de temperatura com alarme ou 
controle de saída de liga/desliga com campainha audível 
 
Fonte: ÔMEGA. 
25 
/
 
IV. Trabalho desenvolvido com a variável pressão 
 
O equipamento a ser trabalhado com essa variável é do fabricante Digiflow e 
atua como transmissor e indicador de pressão diferencial. 
 
Figura 8 - Transmissor e indicador de pressão diferencial Modelo RTD-420-DIF 
 
Fonte: DIGIFLOW. 
 
De acordo com o fabricante, o equipamento RTD-420-DIF é um transmissor 
de pressão diferencial que além de ter um sinal de saída através da própria 
alimentação e possui um display que indica o que está sendo transmitido. É ideal 
para a indústria farmacêutica, de alimentos, salas pressurizadas, HVAC, etc. 
 
Informações técnicas 
 
● Faixa de Medição: 0 a 20,0 mmCA até 0 a 250 PSI; 
● Sinal de Saída: 4 a 20mA; 
● Alimentação: 16 a 36 Vcc (Sistema 2 fios), típica 24Vcc; 
● Resistência de Carga: Max 400 @ 24Vcc; 
● Conexão: (Ligação nos bornes internos + P e - P); 
● Precisão: 0,5% a 1% da faixa; 
● Sensor: Silicon sensor chip; 
26 
/
● Conexões de Pressão:espigão para mangueira 2 x Ø 5mm; 
● Dimensões: 120 X 80 X 57mm; 
● Material da Caixa: Policarbonato; 
● Grau de Proteção: IP-65; 
● Ligação Elétrica Bornes internos e prensa-cabo ¼”. 
● Faixa de pressão: 
○ 0 – 100mmCa | 100MMCA 
○ 0 – 50 PSI | 50 PSI 
○ 0 – 200 PSI | 200 PSI 
 
V. Controlador Lógico Programável (CLP) 
 
O CLP é um componente integrante de sistemas automáticos industriais. 
Esses sistemas são integrados por CLP, dispositivos de comandos, transmissores, 
sinaleiros, atuadores, sensores, IHM (Interface Homem-Máquina), entre outros. A 
conexão entre estes equipamentos podem ocorrer entre eles, ou por conectores 
como cabos, por rádio freqüência ou fios de fibra óptica (FILHO, J. et al. , sem data). 
 
O fabricante escolhido é a Schneider, com o equipamento SR2B201B Módulo 
Lógico Display e Relógio 20ES 24VCA. 
 
 
27 
/
Figura 9 - Módulo Lógico Display e Relógio 20ES 24VCA - SR2B201B 
 
Fonte: SCHNEIDER, 2018. 
 
De acordo com o fabricante, é um equipamento destinado ao controle de 
sistemas de automação simples, e os seus módulos lógicos proporcionam ganhos 
consideráveis desde o projeto até a supervisão de suas aplicações devido à sua 
flexibilidade e sua simplicidade. 
 
Informações técnicas 
 
● Visor local: Com 
● Número de linhas de esquema de controle 
○ <= 200 com FBD programação 
○ 120 com escada programação 
● Tempo do ciclo 6...90 ms 
● Hora de backup 10 anos em Ue 25 °C 
28 
/
● Desvio de relógio 
○ 6 s/mês em Ue 25 °C 
○ 12 min/ano em Ue 0...55 °C 
● Verificações Memória do programa em cada inicialização 
● Tensão nominal de fornecimento [Us] 24 V 
● Limites de tensão de alimentação 19.2...30 V 
● Corrente de alimentação100 mA (sem extensão) 
● Dissipação de alimentação em W 6 W sem extensão 
● Proteção da polaridade inversa: Com 
● Número de entrada digital 12 em conformidade com EN/IEC 61131-2 tipo 1 
● Tipo de entrada digital Resistivo 
● Tensão de entrada digital 24 V CC 
● Corrente de entrada digital 4 mA 
● Frequência de contagem 1 kHz para entrada discreta 
● Compatibilidade de entrada PNP de sensores de proximidade de 3 fios (entrada 
discreta) 
● Número de entrada analógica 2 
● Tipo da entrada analógica Modo comum 
● Linha da entrada analógica 
○ 0..0,10 V 
○ 0..0,24 V 
● Tensão máxima admissível 30 V (circuito de entrada analógica) 
● Resolução de entrada analógica 8 bits 
● Valor LSB 39 mV (circuito de entrada analógica) 
● Número de saídas 8 relay output(s) 
● Limites da tensão de saída 
○ 24..0,250 V CA (saída de relé) 
○ 5..0,30 V CC (saída de relé) 
● Tipo e composição dos contatos Não para saída de relé 
● Corrente térmica de saída 8 A para as 8 saídas (saída de relé) 
Os sensores são inseridos no sistema e conectados aos equipamentos 
relatados anteriormente. Devido ao custo significativo para implementar tais 
29 
/
equipamentos em uma planta direcionada a destilação alcoólica, um estudo 
comparativo foi realizado para avaliar uma alternativa de executar uma 
instrumentação desse processo a um preço acessível. 
 
3.1 Pesquisa de Preço dos instrumentos 
 
Quanto foi necessário investir em instrumentação para que o sistema 
embasado neste trabalho funcionasse corretamente? 
 
Para o cenário educativo, há uma possibilidade de se reproduzir o processo a 
um custo acessível. Uma pesquisa via internet foi realizada a fim de se definir os 
valores para cada instrumento aplicável, assim, determinando-se um custo estimado 
do investimento para montar esse sistema de instrumentação conforme tabela 3. 
 
Tabela 3: Precificação dos Instrumentos 
Nomenclatura Instrumento Preço 
(R$) 
Fonte 
AAH Alarme Analisador de Nível Alto 3.024,30 Seu Posto 
AAL Alarme Analisador de Nível Baixo 3.024,30 Seu Posto 
ARC Analisador, Controlador e 
Registrador 
1.173,00 Mercado Livre 
ASH/L Chave de Valor Alto e Baixo do 
Analisador 
109,90 Eletrogate 
AT Analisador e Transmissor 1.500,00 Mercado Livre 
FE Elemento Primário de Vazão 1.015,00 Omega 
FR Registrador de Vazão 292,48 Mercado Livre 
FRC Registrador e Controlador de Vazão 1.173,00 Mercado Livre 
FT Transmissor de Vazão 1.093,18 Mercado Livre 
FV Válvula de Vazão 219,00 Mercado Livre 
 
 
30 
/
Conclusão da tabela 3. 
Nomenclatura Instrumento Preço 
(R$) 
Fonte 
FY Relé de Conversão 119,90 Mercado Livre 
LAH/L Alarme de Nível Alto e Baixo 313,00 Omega 
LG Visor de Nível 69,00 Mercado Livre 
LIC Indicador e Controlador de Nível 1.173,00 Mercado Livre 
LSH/L Chave de Nível Alto e baixo 109,90 Eletrogate 
LT Transmissor de Nível 3.515,00 Omega 
LV Válvula de Nível 219,00 Mercado Livre 
PRC Controlador e Registrador de 
Pressão 
1.173,00 Mercado Livre 
PT Transmissor de Pressão 120,00 Lefoo 
PV Válvula de pressão 299,30 Omega 
TAH Alarme de Temperatura Alta 303,00 Omega 
TAL Alarme de Temperatura Baixa 303,00 Omega 
TI Indicador de Temperatura 320,00 Mercado Livre 
TJR Registrador com Varredura de 
Temperatura 
455,78 Mercado Livre 
TJHS Chave com Varredura de Nível Alto 
de Temperatura 
206,32 Alfa 
TJSL Chave com Varredura de Nível 
Baixo de Temperatura 
206,32 Alfa 
UY Relé Multivariável 49,90 Eletrogate 
Fonte: Produzido pelo autor (20/04/2019). 
 
O custo de produção de um projeto com equipamentos a baixo custo, fica em 
torno de R$ 15.000,00. Por outro lado, apenas um dos equipamentos principais 
(CLP) do sistema na categoria industrial, custam em média R$ 35.000,00. 
Entretanto, desempenham a mesma função de controle refinado da planta do 
processo de destilação alcoólica. 
31 
/
 
Os componentes aplicáveis a esse projeto, possuem uma gama de 
configurações que permitem a realização de medições e análise de várias malhas da 
planta, envolvendo as variáveis do processo com uma cobertura significativa e 
reporte de dados com a possibilidade de intervenção no processo para que seja 
mantido uma performance adequada ao set point determinado. 
 
4. Conclusão 
 
A instrumentação industrial é vital para qualquer indústria, pois através dela é 
possível otimizar sistemas, levando agilidade e precisão. 
 
No caso do processo industrial abordado neste trabalho, é um processo com 
grande riqueza de detalhes, instrumentos variados, que torna necessário uma base 
sólida sobre instrumentação para o bom entendimento do processo. 
 
Apesar de um custo relativamente alto, a parte de instrumentação é 
necessária devido às vantagens embarcadas com ela como por exemplo o custo 
com mão de obra, melhor precisão na fabricação dos produtos e mais produtos 
produzidos em menor tempo. 
 
Para melhor controle deste processo de Destilação, a inclusão de um 
supervisório irá otimizar ainda mais o processo, levando como base a indústria 4.0, 
adquirindo componentes que possam ser comandados remotamente, de maneira 
que o operador visite a fábrica apenas para executar algum dos tipos de 
manutenção, seja ela preventiva, preditiva ou corretiva. 
 
32 
/
REFERENCIAL BIBLIOGRÁFICO 
 
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