Instrumentação Industrial

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INSTRUMENTAÇÃO
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Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP)
Lopes, Giancarlo Michelino Gaeta 
L864i Instrumentação/ Giancarlo Michelino Gaeta Lopes, – 
 Londrina: Editora e Distribuidora Educacional S.A. 2019.
 130 p.
ISBN 978-85-522-1496-0
1. Medição. 2. Indústria. I. Lopes, Giancarlo Michelino 
Gaeta. II. Título.
 CDD 620
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2019
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3 3
INSTRUMENTAÇÃO
SUMÁRIO
Apresentação da disciplina 4
Parâmetros e terminologia de instrumentação 6
Métodos e características de medição 24
Medição de grandezas físicas em processos industriais 41
Válvulas de controle de pressão e vazão 59
Atuadores 74
Aquisição e interpretação de dados 90
Aplicações de sensores na indústria 110
44 
Apresentação da disciplina
Dentro de um processo industrial, a medição das grandezas físicas ali 
presentes é essencial para que o controle e automação do processo 
funcionem satisfatoriamente. Assim, conhecer os sensores e transdures 
que podem ser utilizados na automação, sabendo determinar qual 
tecnologia utilizar em cada aplicação, é fundamental para aquele 
profissional que trabalha na indústria. Desta forma, essa disciplina 
vem apresentar desde a terminologia e representação gráfica utilizada 
para a representação dos instrumentos de medição até os modelos 
de equipamentos que podem ser utilizados para a medição das mais 
diversas grandezas pertinentes a um processo industrial, passando 
pelos tipos de atuadores e válvulas que podem ser utilizadas para o 
controle desse processo.
O foco dos estudos da disciplina se dá sobre os equipamentos que são 
utilizados para uma medição, porém também são apresentadas noções 
de eletrônica que permitem o condicionamento de sinais de sensores, 
por exemplo. Portanto, conhecendo os tipos e tecnologias de sensores 
para as mais diversas medições, você estará apto a montar o seu próprio 
sensor e realizar a instrumentação de qualquer processo.
No decorrer da disciplina são apresentados os principais tipos de 
sensores utilizados na indústria para medição de temperatura, nível, 
pressão, força, vazão, proximidade/posição, dentre outros. Além disso, 
são apresentadas metodologias para a instalação desses sensores, bem 
como o tipo de sinais que eles podem gerar e a forma em que esses 
dados coletados podem ser visualizados dentro da automação.
É fundamental para o estudo da disciplina que você tenha uma noção 
geral da operação de uma indústria e consiga perceber como a medição 
de alguns parâmetros é obrigatória em alguns casos. Desta forma, 
você conseguirá fazer analogias entre os conceitos estudados e a sua 
aplicabilidade dentro de um sistema de controle. 
55 5
Não deixe de resolver os exercícios ao final de cada tema e consultar as 
leituras complementares, pois elas são fundamentais para o seu futuro 
profissional. Também tente resolver os problemas propostos no Teoria 
em Prática antes de assistir aos vídeos para você comparar o resultado 
que chegou com aquele apresentado na aula.
Bons estudos!
666 
Parâmetros e terminologia 
de instrumentação
Autor: Giancarlo Michelino Gaeta Lopes
Objetivos
• Adquirir conhecimento da terminologia básica 
relacionada à instrumentação industrial.
• Reconhecer os principais parâmetros físicos de 
processos industriais.
• Conhecer as principais classificações dos 
instrumentos.
• Identificar a simbologia associada aos 
instrumentos e equipamentos.
77 7
1. Introdução
A instrumentação utiliza-se de instrumentos que medem, indicam, 
registram, transmitem, monitoram e controlam processos industriais. 
Neste sentido, compreender os diferentes conceitos que concernem 
à instrumentação é de grande relevância estratégica, pois, segundo 
Amaral (2012), permitem, entre outras características:
• Otimizar processos; 
• Incrementar e controlar a qualidade de produtos de forma mais 
econômica e rápida; 
• Aumentar a produção; 
• Reduzir nocividades ao meio ambiente; 
• Substituir o trabalho humano em tarefas repetitivas ou perigosas.
Neste estudo serão abordados os principais parâmetros físicos 
envolvidos no processo de controle industrial. Também serão expostas 
a terminologia e simbologia básica utilizada em instrumentação.
2. Parâmetros físicos
Formalmente, um parâmetro, ou grandeza física, pode ser definido 
como a “propriedade de um fenômeno, de um corpo ou de uma 
substância que pode ser expressa quantitativamente sob a forma de 
um número e de uma referência” (INMETRO, 2012, p.2). Tais parâmetros 
físicos possuem normalmente um valor numérico, uma indeterminação 
e uma unidade. Por exemplo, uma temperatura pode ser indicada 
por 500 ± 3 °C e uma pressão pode ser denotada como 200 ± 2 bar 
(FIALHO, 2010). Em todos os processos industriais, conhecer e controlar 
parâmetros físicos como pressão, vazão, temperatura, nível, pH, 
condutividade, velocidade, umidade, dimensão, concentração de gases 
e massa são altamente desejáveis, ou até mesmo indispensáveis.
88 
ASSIMILE
Conhecer a indeterminação da grandeza física é de extrema 
importância em processos que exigem grande precisão. 
Neste caso, é necessária a adoção de equipamentos 
especiais. Por exemplo, em medições de dimensão, o uso 
de um paquímetro pode ser preferível ao uso de uma régua 
ou trena. Por sua vez, um micrômetro pode ser preferível 
a um paquímetro. Outro exemplo seria a adoção de uma 
balança analítica para a medição de massa em casos em que 
a precisão de uma balança semianalítica não é suficiente.
Nas indústrias, os parâmetros físicos são normalmente denominados 
variáveis de processo. Os instrumentos que verificam e controlam 
as variáveis permitem mantê-las constantes, objetivando o aumento 
de produção, a melhor qualidade e a diminuição dos riscos. Uma 
possível classificação dessas variáveis é de acordo com relação a suas 
características físicas, conforme (BALBINOT; BRUSAMARELLO, 2011):
• Variáveis térmicas: associadas às características dependentes 
da energia térmica do material. Por exemplo: temperatura, 
entropia, calor específico;
• Variáveis de força: associadas com modificações dos corpos 
em relação ao movimento (ou repouso). Por exemplo: peso, 
momento de torque, pressão, vácuo;
• Variáveis de radiação: associadas aos fenômenos de absorção, 
emissão, propagação e reflexão, energia no espaço, em materiais 
ou de forma corpuscular. Por exemplo: radiações nuclear e 
eletromagnética, raios X, raios cósmicos;
• Variáveis de quantidade: associadas à porção de material 
presente em determinado momento ou entre limites 
particulares. Por exemplo: massa a uma gravidade local, 
mols de material, volume;
999
• Taxa de variáveis: associadas ao afastamento ou à aproximação 
de um material em relação a uma referência ou à repetição de um 
evento. Por exemplo: vazão de um fluido, aceleração, vibração 
mecânica, frequência, velocidade angular;
• Variáveis de propriedades físicas: como o próprio nome 
diz, estão associadas às características físicas do material, 
com exceção de quando se referem à composição química 
ou massa. Por exemplo: dureza, densidade, viscosidade, 
características estruturais;
• Variáveis elétricas: associadas às características de eletricidade. 
Por exemplo: corrente, tensão, impedância, indutância, capacitância;
• Variáveis de composição química: associadas ao exame de 
substâncias químicas, bem como de suas propriedades. Por 
exemplo: análise quantitativa de CH4, NOx, CO2, pH, solventes.
3. Classificação dos instrumentos
Segundo o Vocabulário Internacional de Metrologia (INMETRO, 2012), 
um instrumento de medição consiste em um dispositivo designado 
para efetuar medições, de forma individual ou em conjunto com 
outros dispositivos. Um instrumento de medição pode ser um 
sistema eletrônico, mecânico ou eletromecânico, que abrange um 
ou mais sensores (ou um ou mais transdutores) a dispositivos com 
funções específicas de processamento de determinada variável 
(BALBINOT; BRUSAMARELLO, 2011).
Há diferentes métodos de classificação de instrumentos. Uma sugestão 
é sua classificação por:
• Localização;
• Função;
• Tipo de sinal.
1010 
3.1 Localização
Em relação à localização, os instrumentos podem ser classificados em 
2 categorias:
• Instrumentos de painel ou uso interno;
• Instrumentos de campo ou uso externo.
3.2 Função
Para que seja realizada uma tarefa específica, pode ser necessária 
a combinação de diferentes instrumentos. A composição dos 
instrumentos é denominada malha e seus instrumentos são 
classificados de acordo com a função exercida (VIANA, 1999).
As diferentes funções que proporcionam o funcionamento de uma 
malha de forma esperada são executadas por instrumentos para 
controle de processos (ALVES, 2017). Segundo Alves (2017) e NBR 8190 
(ABNT, 1983), de acordo com a função desempenhada, os instrumentos 
mais comumente encontrados numa malha de controle são:
• Elemento primário, sensor ou detector: parte de uma malha ou 
de um instrumento que primeiro percebe o ambiente e pelo qual 
pode-se detectar as modificações do valor da variável de processo;
• Transmissor: dispositivo que percebe uma variável por meio de um 
elemento primário e produz uma saída no instrumento receptor de 
valor geralmente proporcional ao valor da variável de processo;
• Indicador: dispositivo que mostra o valor de uma variável de 
processo, sem interferir no processo;
• Registrador: dispositivo que armazena os valores de uma 
variável de processo de forma digital ou gráfica;
• Controlador: dispositivo cuja função é manter uma variável 
de processo em um valor predeterminado. O dispositivo 
geralmente compara os valores medidos e predeterminado e, 
baseado na diferença, envia um sinal para corrigir a variável 
manipulada até que a diferença seja nula;
1111 11
• Unidade aritmética: dispositivo que efetua operações nos 
sinais de entrada baseado em expressões e gera uma saída 
que exprime o resultado da operação;
• Integrador: dispositivo que integra quantidades medidas em 
relação ao tempo e indica o valor resultante;
• Conversor: dispositivo que gera uma saída padronizada, 
diferente do sinal de entrada;
• Elemento final de controle: dispositivo que modifica o valor de 
uma variável de processo, levando-o ao valor desejado. Válvulas 
são os exemplos mais comuns desse tipo;
• Chave: dispositivo que conecta, desconecta ou transfere 
circuitos de forma automática ou manual. Sua saída pode ser 
usada para atuar alarmes, lâmpadas-piloto, intertravamento ou 
sistema de segurança.
PARA SABER MAIS
Controladores lógicos programáveis (CLPs) integram 
algumas das funcionalidades descritas acima e são 
muito utilizados por sua robustez e praticidade. Esses 
dispositivos possuem entradas e saídas (analógicas ou 
digitais), memória, unidade de processamento, visores, 
permitem comunicação, entre outras vantagens. Há 
diferentes formas de programá-los, entre elas linguagens 
textuais – lista de instruções (IL) e texto estruturado 
(ST) – e linguagens gráficas – de blocos funcionais (FBD), 
diagrama sequencial (SFC ou Grafcet) e diagrama de 
escada (Ladder). Normalmente, cada fabricante permite a 
utilização de algumas delas.
1212 
3.3 Tipo do sinal
Os principais tipos de sinais transmitidos em processos de instrumentação 
resumem-se em pneumático, hidráulico, elétrico analógico e digital, 
conforme apresentado em Viana (1999) e Amaral (2012).
Tipo pneumático
Em um instrumento do tipo pneumático, a pressão de um gás 
comprimido é modificada com o objetivo de atender ao valor a ser 
representado. A variação da pressão do gás é realizada de forma 
linear em uma faixa específica, padronizada internacionalmente, para 
representar a variação de uma grandeza partindo de seu limite inferior 
até atingir seu limite superior. As principais vantagens e desvantagens 
desse sinal encontram-se no Quadro 1.
Quadro 1 – Vantagens e desvantagens do tipo de sinal pneumático.
Vantagens Desvantagens
Pode-se operar 
com segurança 
em áreas de risco 
de explosão (centrais 
de gás ou refinarias 
de petróleo, 
por exemplo). 
Necessita de tubulação de ar comprimido (ou outro 
gás) para seu funcionamento e suprimento.
Equipamentos auxiliares como compressor, filtro, desumidificador 
e unidade de tratamento são necessários para o fornecimento 
de ar seco e sem partículas sólidas aos instrumentos.
Não pode ser enviado à longa distância (acima de 100 
m) devido ao atraso que ocorre na transmissão do 
sinal, tornando necessário o uso de reforçadores.
Há uma dificuldade na detecção de vazamentos ao longo 
da linha de transmissão ou mesmo nos instrumentos.
Não permite conexão direta a computadores.
É um fluido compressível.
Fonte: Baseado em Viana (1999) e Amaral (2012).
Tipo hidráulico
Em um instrumento do tipo hidráulico, a variação de pressão exercida 
em óleos hidráulicos é utilizada para transmitir o sinal. Esse tipo de sinal 
é especialmente solicitado em aplicações onde é necessário um torque 
elevado ou quando o processo envolve pressões elevadas. As principais 
vantagens e desvantagens desse sinal encontram-se no Quadro 2.
1313 13
Quadro 2 – Vantagens e desvantagens do tipo de sinal hidráulico
Vantagens Desvantagens
Podem acionar 
equipamentos de grande 
peso e dimensão.
Possuem resposta rápida.
Fluido incompressível.
Tubulações de óleo para transmissão 
e suprimento são necessárias.
Necessita de troca e inspeção periódica do nível de óleo.
Equipamentos auxiliares, tais como reservatório, 
filtros e bombas são necessários.
Fonte: Baseado em Viana (1999) e Amaral (2012).
Tipo elétrico analógico
Em um instrumento do tipo elétrico analógico, o sinal é linearmente 
modulado em uma faixa padronizada de corrente ou tensão, 
representando o conjunto de valores de uma variável partindo de seu 
limite inferior até atingir seu limite superior. As principais vantagens e 
desvantagens desse sinal encontram-se no Quadro 3.
Quadro 3 – Vantagens e desvantagens do tipo de sinal elétrico analógico
Vantagens Desvantagens
Permite transmissão para longas distâncias 
sem atenuações.
A alimentação de instrumentos pode ser feita 
pelos próprios condutores que levam o sinal 
de transmissão.
Necessita de poucos equipamentos auxiliares.
Permite fácil conexão aos computadores.
Fácil implantação de circuitos para a realização 
de operações matemáticas.
Instalações localizadas em áreas 
de riscos exigem a utilização de 
instrumentos e cuidados especiais.
É necessária proteção dos cabos 
de sinal contra ruídos elétricos.
Fonte: Baseado em Viana (1999) e Amaral (2012).
Tipo elétrico digital
Em um instrumento do tipo elétrico digital, o sinal correspondente 
a informações sobre avariável medida ou relacionadas ao processo 
são enviados para uma estação receptora através de sinais digitais 
modulados e padronizados, utilizando protocolos de comunicação 
(por exemplo Hart, Fieldbus, Profbus, Modbus e CAN). As principais 
vantagens e desvantagens desse sinal encontram-se no Quadro 4.
1414 
 Quadro 4 – Vantagens e desvantagens do tipo de sinal elétrico digital
Vantagens Desvantagens
Pode utilizar diferentes meios (cabos 
elétricos, fibra óptica, wireless) 
para a transmissão dos dados.
É relativamente imune a ruídos externos.
Permite diferentes configurações, 
identificação de falhas e reparos 
em qualquer ponto da malha.
Existência de vários protocolos e 
tecnologias no mercado, dificultando 
a comunicação entre equipamentos 
de marcas diferentes.
No caso de rompimento no cabo de 
comunicação sem redundância, pode-se 
perder a informação ou controle de malha.
Fonte: Baseado em Viana (1999) e Amaral (2012).
4. Terminologia e simbologia dos instrumentos
A norma NBR 8190, elaborada pela Associação Brasileira de Normas 
Técnicas (ABNT, 1983), apresenta uma simbologia gráfica para 
representar os instrumentos e suas funções nas malhas de controle 
e instrumentação (THOMAZINI; ALBUQUERQUE, 2011). Conhecer tal 
simbologia é importante, pois permite a identificação de todos os 
instrumentos presentes em um sistema quando analisamos o seu 
diagrama. Segundo essa norma, a identificação funcional de cada 
instrumento ocorre primariamente por um conjunto de letras para 
classificá-lo funcionalmente. O significado de cada letra pode ser 
observado no Quadro 5.
Quadro 5 – Identificação funcional de cada instrumento
Le
tr
as
Primeira letra Letras subsequentes
Variável medida 
ou inicial Modificadora
Função de 
Informação 
ou passiva
Função Final Modificadora
A Analisador - Alarme - -
B Chama de queimador - Indefinida Indefinida Indefinida
C Condutividade Elétrica - - Controlador -
1515 15
D
Densidade ou 
massa 
específica
Diferencial - - -
E Tensão elétrica - Elemento primário - -
F Vazão Razão (fração) - - -
G Medida dimensional - Visor - -
H Comando manual - - - Alto
I Corrente elétrica - Indicador - -
J Potência Varredura ou seletor - - -
L Nível - Lâmpada piloto - Baixo
M Umidade - - - Médio
N Indefinida - Indefinida Indefinida Indefinida
O Indefinida - Orifício de restrição - -
P Pressão ou vácuo -
Ponto 
de teste - -
Q Quantidade ou evento
Integrador ou 
totalizador - - -
R Radioatividade - Registrador - -
S Velocidade ou frequência Segurança - Chave -
T Temperatura - - Transmissor -
U Multivariável - Multifunção Multifunção Multifunção
V Viscosidade - - Válvua -
W Peso ou força - Poço - -
X Não classificada - Não classificada
Não 
classificada
Não 
classificada
Y Indefinida - - Relé ou computação -
Z Posição - -
Elemento final 
de controle não 
classificado
-
Fonte: ABNT (1983, p. 53).
1616 
Conforme o Quadro 5, a primeira letra de identificação está relacionada 
à variável medida pelo instrumento. Por exemplo, E indica tensão 
elétrica, F indica vazão e M indica umidade. A primeira letra pode estar 
acompanhada de uma modificadora, que pode ser diferencial (D), 
Razão/Fração (F), Varredura do seletor (J), Integrador/Totalizador (Q) ou 
Segurança (S). As letras subsequentes indicam, nesta ordem, a função de 
informação ou passiva e a função final. Esse par de letras também pode 
ser acompanhado de uma letra modificadora.
Adicionalmente, pode-se seguir um número para identificar a malha 
a qual determinado instrumento pertence e, se há mais de um 
instrumento com a mesma função em uma mesma malha, adota-se um 
sufixo. O Quadro 6 mostra um exemplo dessa notação.
Quadro 6 – Exemplo do uso da identificação funcional 
de um instrumento
I IC 1 A
Primeira letra 
(passível de uma 
segunda letra 
modificadora)
Letras subsequentes Número da malha Sufixo (opcional)
Identificação funcional Identificação da malha
Fonte: Elaborado pelo autor baseado em ABNT (1983, p.6).
O instrumento no exemplo do Quadro 6 representa um controlador e 
indicador de corrente elétrica, localizado na malha 1. Nessa malha há 
mais de um instrumento desse tipo, por isso foi necessário o acréscimo 
do sufixo A após o número da malha.
Além da identificação por letras e números quanto à funcionalidade 
do instrumento, há diferentes símbolos utilizados. Para linhas de 
instrumentos, adota-se a referência apresentada na Figura 1.
1717 17
Figura 1 – Símbolo dos sinais de instrumentação.
Fonte: Alves (2017, p. 17).
Além disso, diagramas de Piping and Instrumentation (P&I) são 
amplamente utilizados para ilustrar as etapas em um processo de 
instrumentação, descrevendo os elementos de medida utilizados, 
tipos de controle e interconexão com o processo propriamente 
dito (ROURE, 2018).
ou
1818 
Pela convenção da norma Instrumentation Symbols and Identification (ISA) 
-S5.1 (ANSI, 2009), o formato do símbolo (círculo, círculo com quadrado, 
hexágono, losângulo com quadrado) identifica o tipo de instrumento. 
Por sua vez, de acordo com os elementos internos do símbolo, é possível 
determinar sua localização, como mostra a Figura 2.
Figura 2 – Símbolos gerais de instrumentos
Fonte: Alves (2017, p.18).
A identificação do instrumento por letras e números 
convencionalmente situa-se internamente dos símbolos de P&I. Por 
exemplo, um transmissor de densidade conectado externamente na 
malha 3 se simboliza tal qual na Figura 3.
1919 19
Figura 3 – Exemplo de símbolo de instrumento externo
DT
3
Fonte: Elaborada pelo autor.
Por outro lado, um registrador de densidade localizado no painel é 
simbolizado como na Figura 4.
Figura 4 – Exemplo de símbolo de instrumento interno.
DR
3
Fonte: Elaborada pelo autor.
Nesses exemplos foi possível verificar a utilização da terminologia 
e simbologia básica de instrumentação. Além disso, nessa leitura 
fundamental foram apresentadas as principais classificações de 
instrumentos (quanto à localização, função e tipo de sinal). Não 
obstante, verificou-se a importância de parâmetros físicos em 
processos industriais e sua classificação quanto às características 
físicas, mostrando a relevância da instrumentação dentro de um 
processo industrial.
TEORIA EM PRÁTICA
Considere que você foi recém contratado para ser o 
responsável pelo sistema de automação de uma indústria 
química. A sua primeira tarefa é realizar a manutenção em 
uma malha de controle de pressão, que possui o diagrama 
conforme o apresentado na Figura 5.
2020 
Figura 5 – Malha de controle de pressão industrial.
Fonte: Adaptada de Trierweiler (S.N., p.9).
Para que consiga prestar a manutenção, você deve 
conhecer todos os dispositivos que integram essa malha 
de controle. Quais são os dispositivos presentes nessa 
automação? Qual a instrumentação utilizada? Como é feita 
a ligação desses dispositivos?
VERIFICAÇÃO DE LEITURA
1. Diferentes parâmetros físicos podem estar envolvidos 
em um processo de controle industrial. De acordo com 
Balbinot e Brusamarello (2011), assinale a alternativa 
que relaciona corretamente o tipo de variável com 
seu exemplo:
a. Térmica – entropia
2121 21
b. Força – dureza
c. Quantidade – densidade
d. Composição química – raios X
e. Elétricas – frequência
2. Os instrumentos podem ser classificados em relação ao 
tipo de sinal transmitido, sendo os sinais pneumático, 
hidráulico, elétrico e digital os principais entre eles. 
Das alternativas a seguir, qual representa uma 
desvantagem do tipo de sinal digital?
a. Possibilidade de transmissão de dados por 
diferentes meios.
b. Existência de diferentes protocolos no mercado.
c. Possibilidade de diferentes configurações do 
instrumento.
d. Sensibilidade a ruídos relativamente alta.
e. Necessidade de tubulações com fluidos.
3. A NBR 8190 propõe uma norma para a identificação 
de instrumentos, que é considerada o padrão na 
indústria. Qual seria a nomenclatura de um registrador 
controlador de umidade localizado na malha 2?
a. RCU2.
b. U2CR.
c. 2RCU.d. MRC2.
e. M2RC.
2222 
Referências bibliográficas
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http://www.unifieo.br/files/20134249941.pdf. Acesso em: 02 mar. 2019.
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producao.ufrgs.br/arquivos/disciplinas/492_pei_3.pdf. Acesso em 08 mar. 2019.
Gabarito
Questão 1 – Resposta: A
Dureza se refere a variáveis de propriedades físicas, bem 
como densidade (portanto, (b) e (c) estão erradas). Raios X se 
enquadram na categoria variáveis de radiação na classificação 
apresentada. Frequência se refere a uma taxa de variável, não a 
uma propriedade elétrica. Entropia é uma variável térmica, de tal 
forma que a leta (a) é a correta.
http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral/instrumentacao-industrial/2%20-%20Simbologia.pdf/view
http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral/instrumentacao-industrial/2%20-%20Simbologia.pdf/view
http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral/instrumentacao-industrial/2%20-%20Simbologia.pdf/view
https://www.academia.edu/29405724/Instrumentation_Symbols_and_Identification
https://www.academia.edu/29405724/Instrumentation_Symbols_and_Identification
https://instrumentacaoecontrole.com.br/instrumentacao-industrial-guia-completo/
https://instrumentacaoecontrole.com.br/instrumentacao-industrial-guia-completo/
http://www.producao.ufrgs.br/arquivos/disciplinas/492_pei_3.pdf
http://www.producao.ufrgs.br/arquivos/disciplinas/492_pei_3.pdf
2323 23
Questão 2 – Resposta: B
As letras (a) e (c) indicam vantagens do sinal digital. A letra (d) 
não é uma verdade sobre o sinal digital, que na realidade é 
relativamente imune a ruídos. A letra (e) é uma desvantagem 
dos sinais pneumáticos e hidráulicos. A alternativa (b) de fato 
representa uma desvantagem dos sistemas digitais, pois a 
existência de diferentes protocolos dificulta a comunicação entre 
equipamentos de marcas diferentes.
Questão 3 – Resposta: D
A primeira letra da nomenclatura indica a variável controlada pelo 
instrumento, umidade nesse caso que é representada pela letra M. 
Em seguida, a função de informação (registrador, R) e a função final 
(controlar, C). Após a indicação funcional, acrescenta-se a indicação 
de malha. Portanto, a letra (d) é a alternativa correta.
242424 
Métodos e características 
de medição
Autor: Giancarlo Michelino Gaeta Lopes
Objetivos
• Reconhecer os fatores envolvidos em 
processos de medição;
• Tomar conhecimento das principais unidades 
internacionais de medida;
• Definir os principais métodos de medição;
• Compreender a caracterização metrológica 
de sistemas de medição.
2525 25
1. Introdução
O processo de medição pode ser definido como a aquisição experimental 
do valor momentâneo de uma grandeza física (mensurando), envolvendo 
a comparação de grandezas com um padrão ou a contagem de entidades 
(INMETRO, 2012; ALBERTAZZI; SOUZA, 2008). Assim, é possível afirmar 
que medir traz grandes vantagens como a possibilidade de monitorar 
grandezas, controlá-las e ainda investigar novos fenômenos. Quanto 
mais rápidas, precisas e exatas forem as medições, maior o poder de 
controle sobre processos e maior a eficiência.
Neste estudo serão abordados os fatores envolvidos no ato de medir e 
os principais métodos de medição. Também serão expostas as principais 
características metrológicas de sistemas de medição.
2. Sistema internacional de unidades
Muito antes da existência de instrumentação industrial, a preocupação 
em medir já fazia parte da humanidade, mas apenas a partir do 
século XVIII começou-se a adotar um sistema padronizado de pesos 
e medidas a fim de evitar fraudes e promover o desenvolvimento 
científico (LIRA, 2014). Em 1799, a Academia de Ciência da França 
apresentou o Sistema Métrico Decimal, que inicialmente consistia de 
três unidades básicas: o metro, o quilograma e o segundo. O avanço 
na ciência e tecnologia causou a necessidade de medições mais 
precisas e diversificadas, culminando no Sistema Internacional de 
Unidades (SI), mundialmente aceito nas relações internacionais, no 
ensino e na ciência (INMETRO, 2012).
O SI é baseado em 7 unidades principais: comprimento, massa, 
tempo, corrente elétrica, temperatura, quantidade de substância e 
intensidade luminosa. As unidades e definições correspondentes são 
mostradas na Tabela 1.
2626 
Tabela 1 – Unidades de base do Sistema Internacional de Unidades
Grandeza Unidade Símbolo Definição
Comprimento metro m
Comprimento do trajeto percorrido 
pela luz no vácuo durante o tempo 
de 1/299.792.458 de segundo.
Massa quilograma ou kilograma kg
Massa do protótipo internacional 
do quilograma.
Tempo segundo s
Duração de 9.192.631.770 períodos da 
radiação correspondentes à transição 
entre os dois níveis hiperfinos do estado 
fundamental do átomo de césio 133.
Corrente elétrica ampere A
Intensidade de uma corrente elétrica 
constante mantida em dois condutores 
paralelos, retilíneos, de comprimento 
infinito, seção circular desprezível, 
situados à distância de 1 metro entre 
si, no vácuo, produz entre estes 
condutores uma força igual a 2 x 10-7 
newton por metro de comprimento.
Temperatura 
termodinâmica kelvin K
Fração 1/273,16 da temperatura 
termodinâmica do ponto triplo da água.
Quantidade de 
substância mol mol
Quantidade de substância de um 
sistema que contém tantas entidades 
elementares quantos átomos existem 
em 0,012 kilograma de carbono 12.
Intensidade 
Luminosa candela cd
Intensidade luminosa numa dada 
direção, de uma fonte que emite uma 
radiação monocromática de frequência 
540 x 1012 hertz e que tem uma 
intensidade radiante nessa direção 
de 1/683 watt por esferorradiano.
Fonte: Adaptada de INMETRO, 2013b, p. 2.
PARA SABER MAIS
As unidades de base do SI, bem como as unidades 
derivadas e fora do SI, podem ser encontradas a partir 
do documento Unidades Legais de Medidas (INMETRO, 
2013a). O documento também apresenta os múltiplos 
e submúltiplos decimais das unidades, além de regras e 
símbolos associados às grandezas.
2727 27
3. Processo de medição
O processo de medição envolve um conjunto de métodos e meios: a 
definição do mensurando, o procedimento de medição, as condições 
ambientais, o operador e o sistema de medição (Figura 1). Dessa forma, 
é possível afirmar que a confiabilidade de um resultado de medição 
depende desses fatores e de como eles foram levados em consideração 
durante a realização de uma medida.
Figura 1 – Fatores envolvidos no processo de medição
Fonte: Elaborada pelo autor baseada em (ALBERTAZZI; SOUSA, 2008, p. 169).
Esses elementospossuem uma grande importância para a medição 
e podem ser determinantes para caracterizar e diferenciar um bom 
processo de medição de um ruim. A importância de cada um desses 
elementos está elencada a seguir (ALBERTAZZI; SOUZA, 2008):
• Definição do mensurando: para que o resultado de uma 
medição esteja de acordo com a grandeza que se deseja 
mensurar, a definição do mensurando deve ser específica e 
enunciada de forma clara. Exemplo: ao se medir velocidade, 
especificar se se trata de velocidade mínima, máxima, média, 
instantânea, entre outros.
2828 
• Procedimento de medição: a preparação da medição, o 
planejamento da sequência de operações, a quantidade de 
amostras a serem tomadas, os cálculos envolvendo a medição, 
entre outros, pode otimizar o processo de medição e permitir que 
outro operador reproduza o procedimento. Exemplo: ao planejar a 
medição, o operador percebe a falta de algum componente ou que 
inverter a ordem de certos procedimentos pode agilizar a medição.
• Condições ambientais: medições em diferentes condições 
ambientais podem influenciar no resultado de medição. Exemplo: 
a mudança de temperatura do ambiente pode dilatar ou contrair o 
mensurando, e também modificar o sistema de medição.
• Operador: saber usar corretamente os sistemas de medição, as 
formas de operar os instrumentos e o cuidado ao realizar uma 
medição podem influenciar grandemente nos resultados da 
medida. Além das habilidades de operação, as condições físicas 
do operador também podem influenciar. Exemplo: se o operador 
está cansado, sua acuidade visual e concentração diminuem, em 
especial quando estiver operando um instrumento analógico.
• Sistema de medição: como normalmente os sistemas de 
medição são calibrados em laboratório, diferentemente das 
condições normais de uso, erros sistemáticos e aleatórios 
advém de sua utilização.
Os elementos apresentados podem ser fonte de incerteza para 
o resultado em maior ou menor grau. É importante que os 
erros sistemáticos sejam reduzidos ao máximo pelo controle e 
compensação deles.
Quando se trata de sistemas de medição, três elementos são comuns à 
maioria deles: transdutor (ou sensor), unidade de tratamento de sinal e 
um dispositivo mostrador (ou registrador) (ALBERTAZZI; SOUSA, 2008), 
como visto na Figura 2.
2929 29
Figura 2 – Elementos comuns a sistemas de medição
Fonte: Elaborada pelo autor baseada em (ALBERTAZZI; SOUSA, 2008, p. 99).
O transdutor é o elemento do sistema que está em contato com 
a grandeza a ser medida, gerando um valor proporcional ao 
mensurando. O sinal de saída do transdutor normalmente necessita 
de condicionamento.
A unidade de tratamento de sinais é responsável pela amplificação do 
sinal obtido no transdutor. Ela também pode realizar o processamento e 
o tratamento do sinal (como, por exemplo, filtrar).
O dispositivo mostrador é responsável pela tradução do sinal em 
forma tangível ao usuário de forma analógica ou digital. Nos casos 
em que a variação do mensurando ocorre muito rápida são utilizados 
registradores que apresentam de forma gráfica a medição do sinal.
4. Métodos de medição
Os métodos de medição podem ser classificados em: método por 
indicação (ou deflexão); método por comparação (ou zeragem) e 
método diferencial. A ideia geral deles é encontrar “o número de vezes 
em que a unidade de medição está contida dentro do mensurando” 
(ALBERTAZZI; SOUSA, 2008, p.91).
3030 
Os sistemas baseados no método de indicação mostram de forma 
visual e proporcional o valor do mensurando. Comumente esses 
sistemas incrementam mostradores digitais ou produzem deflexão 
em ponteiros (sugerindo o nome alternativo ao método de indicação). 
Exemplo: termômetro de bulbo.
Por outro lado, os sistemas baseados no método de comparação 
utilizam um artefato de referência para comparar com o mensurando. 
Esse método utiliza medidas materializadas de valor conhecido e um 
comparador: quando o comparador indica diferença zero entre o 
mensurando e a medida materializada, o valor da medida materializada 
é o resultado da medição. Exemplo: balança de prato. Uma variação 
desse método é o método de medição por substituição, em que o 
mensurando é substituído por um elemento de valor conhecido e que 
cause no sistema de medida o mesmo efeito do mensurando.
Além disso, sistemas baseados no método diferencial combinam 
características da zeragem e da deflexão: uma medida materializada é 
utilizada para comparação com o mensurando. A saída da diferença do 
comparador é então mostrada ao usuário pelo método da indicação.
A Tabela 2 compara diferentes características desses 3 métodos 
de medição.
Tabela 2 – Comparação dos métodos de medição de acordo com 
algumas características
Característica Comparação Indicação Diferencial
Velocidade 
de medição Muito lento Muito rápido Rápido
Possibilidade 
de medição 
computadorizada
Muito difícil Muito fácil Muito fácil
Incerteza e sua 
estabilidade 
com o tempo
Muito estável Instável Estável
3131 31
Custo Elevado Moderado a elevado Moderado
Principal local 
de utilização
Laboratórios de 
calibração
Industrias de 
pequeno e 
médio porte
Industrias de 
grande porte
Fonte: Adaptada de ALBERTAZZI; SOUSA, 2008, p. 98.
Os métodos de medição ainda podem ser classificados em medição 
direta ou indireta. Em uma medição direta, o próprio sistema de 
medição indica o valor do mensurando. Exemplos: a utilização de uma 
régua para medir o comprimento de uma borracha ou de uma balança 
para medir a massa de um objeto.
Em uma medição indireta, medidas referentes a diferentes 
características dos mensurandos são utilizadas como termos de cálculos 
matemáticos. Como neste método não é necessário o contato com o 
mensurando, é frequentemente usado em situações em que a medição 
direta seria difícil ou perigosa. Exemplo: a determinação de resistência 
de um componente pela razão entre queda de tensão sobre ele e a 
corrente que passa por ele ou o volume de um paralelepípedo pela 
multiplicação da altura pelo comprimento e pela profundidade.
5. Caracterização metrológica de sistemas 
de medição
O comportamento e o desempenho de sistemas de medição 
podem ser descritos em um conjunto de parâmetros denominados 
características metrológicas (ALBERTAZZI; SOUSA, 2008). Essas 
características podem ser estáticas ou dinâmicas, e diferentes autores 
discorrem sobre elas (INMETRO, 2012; BALBINOT; BRUSAMARELLO, 
2011; ALVES, 2017; FRANCHI, 2015; AGUIRRE, 2013; CARR; BROWN, 
2001). O conhecimento delas é essencial ao profissional que trabalha 
com instrumentação e serve como base aos estudos seguintes da 
disciplina. Desta forma, estão elencadas a seguir as características 
metrológicas pertinentes à instrumentação:
3232 
Faixa de indicação: valores contidos entre limites que o instrumento 
pode indicar (caso a indicação seja analógica) ou o número de dígitos 
que um indicador pode mostrar (caso a indicação seja digital). Exemplo: 
uma régua comum possui faixa de indicação de 0 a 30 cm ou um 
mostrador de 0 a 99 possui faixa de indicação de 2 dígitos.
Faixa nominal: valores contidos entre duas indicações extremas obtidos 
a partir do posicionamento de comandos de um sistema de medição. 
Exemplo: a seleção em um voltímetro de faixas de -2 a 2 V ou -20 a +20 V.
Faixa de medição: valores que podem ser medidos por um 
instrumento, mostrando a sua capacidade. Exemplo: sensor de 
temperatura que detecta variações de 1 a 20 ºC.
A faixa de indicação e de medição podem – mas não necessariamente 
devem – coincidir. Entretanto, para que um instrumento seja 
aproveitado de melhor forma possível, é necessário que a faixa de 
indicação seja maior que ou igual a faixa de medição.
Valor de uma divisão (de escala): diferença entre duas marcas de 
indicação consecutivas. Exemplo: em uma régua comum de 30 cm, o 
valor de divisão é 1 cm.
Incremento digital: menor variação que um mostrador digital 
consegue apresentar.
Resolução: menor variação entre indicações de um indicador que 
pode ser percebido.Em sistemas de indicação digital, a resolução e o 
incremento digital são correspondentes.
Sensibilidade: razão entre a variação na saída (resposta) e a variação na 
entrada (entrada). Também pode ser entendida como a derivada parcial 
da função que representa a entrada-saída em estado estacionário 
em relação à variação da entrada. Exemplo: a sensibilidade de um 
termômetro pode ser expressa por 0,1 mm/ºC.
3333 33
Zona morta: intervalo máximo de valores em que uma grandeza pode 
variar em qualquer sentido sem variar a resposta na indicação do 
instrumento de medição.
Rangeabilidade (largura de faixa): razão entre os valores máximo 
e mínimo lidos com a mesma exatidão na escala de um instrumento. 
Exemplo: uma rangeabilidade de 5:1 com exatidão de 1% para um 
sensor de temperatura de 1 a 20 ºC, a exatidão é mantida entre os 
valores de 4 a 20 ºC.
Linearidade: máxima diferença entre uma reta que melhor descreve 
os pontos reais e uma curva correspondente à relação entre a 
entrada e saída.
Histerese: máxima diferença entre as leituras de um mesmo 
mensurando em uma excursão de entrada crescente ou decrescente.
Deriva (drift): mudança que ocorre no instrumento ao longo do 
tempo, devido a fatores externos ou intrínsecos ao sistema, levando à 
desconfiguração da característica metrológica. Exemplo: uma variação 
de 0,01 ºC a cada ano.
Estabilidade: de forma complementar à deriva, indica a capacidade 
de um instrumento manter no decorrer do tempo suas características 
metrológicas.
Confiabilidade: período em que um instrumento funciona sem a 
ocorrência de falhas.
Relação sinal-ruído (SNR): razão entre a potência do sinal e a potência 
do ruído contido nesse sinal. Normalmente é expressa em decibéis.
Tendência: diferença entre a média de medidas tomadas 
repetitivamente e o valor verdadeiro de referência da grandeza medida.
Correção: valor que ao ser somado ao resultado original da medição, 
buscando compensar o erro sistemático.
3434 
Repetitividade: capacidade de repetir o valor de saída em medições 
consecutivas de uma mesma grandeza e estímulo de entrada, 
com fatores de medição mantidos constantes e curto período 
entre medições.
Reprodutibilidade: variação entre medições do mesmo mensurando 
com o mesmo instrumento a partir de condições de medição variadas.
Erro: diferença entre o valor medido e o valor real da grandeza. Todas 
as medições e instrumentos de medida estão sujeitos a erros, que 
não devem ser entendidos como falhas ou descuido ao se tomar 
uma medida.
Erro máximo admissível: valor de erro aceito por regulamentações ou 
especificações para determinado sistema de medição.
Precisão: concordância entre valores medidos consecutivamente. 
Um sistema com alta precisão apresenta dispersão pequena entre as 
diferentes medidas.
Exatidão: concordância entre o valor medido e o valor real da grandeza 
de interesse. Um sistema com alta exatidão apresenta pequeno erro. 
ASSIMILE
Algumas das características podem parecer bastante 
similares e até serem usadas como sinônimos 
erroneamente no cotidiano. Exatidão e precisão são 
termos que são comumente utilizados como sinônimos, 
mas possuem significados diferentes: um instrumento 
exato não é necessariamente preciso, nem um 
instrumento preciso é necessariamente exato. Dentro 
da instrumentação, o conhecimento da diferença entre 
esses dois termos é fundamental.
3535 35
Além dessas, as características metrológicas exclusivamente dinâmicas 
são (mas não se restringem a elas):
Tempo de resposta: intervalo de tempo necessário para que a resposta 
atinja e permaneça em determinada faixa de valor após uma variação 
abrupta de um estímulo.
Tempo de subida: tempo em que a saída demora para atingir certa 
porcentagem do seu valor final.
Frequência de corte: frequência em que há uma atenuação (frequência 
de corte inferior) ou um ganho (frequência de corte superior) de 3 dB.
Os valores das características metrológicas podem ser expressos 
tanto em forma absoluta quanto relativa. Quando representada de 
forma absoluta, o valor possui a mesma unidade do mensurando 
(por exemplo, um erro máximo de 0,05 cm ou 0,002 ºC). Quando 
representada em termos relativos, podem ser apresentados em relação 
a um valor de referência (fundo final de escala, faixa de indicação, valor 
prefixado ou valor verdadeiro convencional). Exemplo: erro máximo 
de 0,01% do valor final de fundo de escala ou da faixa de indicação. 
A vantagem de utilizar o primeiro é a identificação imediata do 
desempenho do sistema. A vantagem de utilizar a segunda forma é a 
facilidade de comparação de sistemas com faixas de medida distintas.
Nesta leitura fundamental foram abordadas as principais características 
metrológicas de sistemas de medição. Além disso, foram discutidos os 
principais métodos de medição (direto e indireto; por indicação, por 
comparação e diferencial) e os principais elementos de um processo 
de medição. Também foram apresentadas a importância de medir e as 
principais unidades de medida do SI.
3636 
TEORIA EM PRÁTICA
Considere que você é um profissional que trabalha na 
manutenção preditiva de uma linha de produção de uma 
indústria e no seu dia a dia, a medição de grandezas 
elétricas é algo básico. Para realizar essas medições 
você utiliza um alicate amperímetro para aferir tensão e 
corrente das máquinas e motores.
Sabendo de sua experiência no manuseio de instrumentos de 
medição e realização de medidas, um colega de trabalho da equipe 
de desenvolvimento o questionou sobre a precisão e exatidão 
dos instrumentos. Ele gostaria de saber se é mais importante um 
equipamento ser exato ou preciso e se é possível corrigir a inexatidão 
de um equipamento por meio de algum processo.
Como responder aos questionamentos do seu colega de trabalho? 
Seria possível ter na prática um equipamento que seja somente exato 
ou somente preciso? Como essas duas características podem interferir 
em uma medida?
VERIFICAÇÃO DE LEITURA
1. Os métodos de medição podem ser baseados nos 
princípios de comparação ou indicação, ou ainda a 
combinação dos dois. Considere as afirmações a seguir:
( ) O método da comparação também é conhecido 
por zeragem;
3737 37
( ) O método de indicação também pode ser chamado 
de diferencial;
( ) O método de zeragem determina o valor comparando 
o mensurando com um artefato de referência;
( ) Os sistemas baseados no método de deflexão 
indicam visual e proporcional o valor do mensurando. 
Qual das sequências a seguir indica, respectivamente, 
quais afirmações são verdadeiras (V) ou falsas (F)?
a. F-F-V-F.
b. F-V-F-V.
c. F-V-F-F.
d. V-F-V-F.
e. V-F-V-V.
2. Considerando os conceitos de precisão e exatidão, 
analise a Figura 3, em que os pontos pretos representam 
medidas e o centro do alvo representa o valor real:
Figura 3 – Exemplificação do resultado de medições
 i) ii)
Fonte: Disponível em: https://pt.wikipedia.org/wiki/Incerteza_de_
medi%C3%A7%C3%A3o. Acesso em: 13 mar. 2019.
https://pt.wikipedia.org/wiki/Incerteza_de_medi%C3%A7%C3%A3o
https://pt.wikipedia.org/wiki/Incerteza_de_medi%C3%A7%C3%A3o
3838 
Qual alternativa melhor descreve as Figuras 3.i) e 3.ii)?
a. As medidas apresentadas na Figura 3.i) são mais 
exatas do que as medidas da Figura 3.ii).
b. As medidas apresentadas na Figura 3.i) são mais 
precisas do que as medidas da Figura 3.ii).
c. Ambas as figuras são exemplos de alta precisão.
d. Ambas as figuras são exemplos de alta exatidão.
e. A Figura 3.ii) apresenta alta precisão.
3. Diferentes parâmetros caracterizam sistemas de 
medição. A razão entre a variação na saída e a variação 
na entrada corresponde à definição de:
a. Sensibilidade.
b. Relação sinal-ruído.
c. Resolução.
d. Alcance.
e. Linearidade.
Referências bibliográficas
AGUIRRE, L. A. Fundamentos de Instrumentação. 1. ed. São Paulo: Pearson, 2013.
ALBERTAZZI, A.; SOUSA, A. R. de. Fundamentos de Metrologia Científica e 
Industrial. 1. ed. Barueri, SP: Manole, 2008.
ALVES, J. L. L. Instrumentação,Controle e Automação de Processos. 2. ed. 
Rio de Janeiro: LTC, 2017.
3939 39
BALBINOT, A.; BRUSAMARELLO, J. V. Instrumentação e Fundamentos de Medidas. 
v. 1. 2.ed. Rio de Janeiro: LTC, 2011.
CARR, J. J.; BROWN, J. M. Introduction to Biomedical Equipment Technology. 
4. ed. Pearson Prentice Hall, 2001.
FRANCHI, C. M. Instrumentação de Processos Industriais – Princípios e 
Aplicações. 1. ed. São Paulo: Érica, 2015.
INMETRO. Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia. Vocabulário 
Internacional de Metrologia: Conceitos fundamentais e gerais e termos 
associados. Duque de Caxias, RJ, 2012.
INMETRO. Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia. Portaria 
nº 590, de 02 de dezembro de 2013 – aprova a atualização do Quadro Geral de 
Unidades de Medida adotado pelo Brasil. 2013a. Disponível em: http://www.
inmetro.gov.br/legislacao/rtac/pdf/RTAC002050.pdf. Acesso em: 02 abr. 2019.
INMETRO. Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia. Quadro Geral 
de Unidades de Medida no Brasil. 2013b. Disponível em: http://www.inmetro.gov.
br/legislacao/rtac/pdf/RTAC002050.pdf. Acesso em: 15 mar. 2019.
LIRA, F. A. de. Metrologia - Conceitos e Práticas de Instrumentação. 1. ed. 
São Paulo: Érica, 2014.
Gabarito
Questão 1 – Resposta: E
A afirmação I é verdadeira. A afirmação II é falsa: o método de 
indicação pode ser chamado de deflexão; o método diferencial 
é uma combinação dos métodos de indicação e comparação. A 
afirmação III é verdadeira, pois apresenta uma definição do método 
de comparação (ou zeragem). A afirmação IV também é verdadeira, 
pois apresenta a definição do método de indicação (ou deflexão). 
Assim, a sequência correta, em ordem, é V-F-V-V.
Questão 2 – Resposta: B
A Figura 3.i) mostra os pontos bem agrupados, indicando uma alta 
precisão, porém não estão tão próximos do centro, i.e., não são tão 
exatos. Por sua vez, a Figura 3.ii) mostra os pontos espalhados (baixa 
precisão), porém mais próximos do centro – maior exatidão - do que a 
Figura 3.i). Assim, a alternativa b) é a que melhor descreve as Figuras.
http://www.inmetro.gov.br/legislacao/rtac/pdf/RTAC002050.pdf
http://www.inmetro.gov.br/legislacao/rtac/pdf/RTAC002050.pdf
http://www.inmetro.gov.br/legislacao/rtac/pdf/RTAC002050.pdf
http://www.inmetro.gov.br/legislacao/rtac/pdf/RTAC002050.pdf
4040 
Questão 3 – Resposta: A
A sensibilidade é a razão entre a variação da saída e da entrada, 
sendo, portanto, a alternativa correta. A relação sinal-ruído, 
como o próprio nome indica, é a razão entre a potência do sinal 
e a potência do ruído presente nesse sinal. A resolução indica 
a menor variação na grandeza de entrada, que resulta em uma 
modificação perceptível no indicador. O alcance é a diferença 
entre extremos superior e inferior da faixa de medição do 
instrumento. A linearidade é a máxima diferença entre uma reta 
que melhor descreve os pontos reais e uma curva correspondente 
à relação entre a entrada e saída.
4141 41
Medição de grandezas físicas 
em processos industriais
Autor: Giancarlo Michelino Gaeta Lopes
Objetivos
• Reconhecer os princípios físicos das principais 
grandezas relacionadas ao controle de 
processos industriais;
• Identificar os princípios construtivos e operacionais 
dos sistemas de medição dessas grandezas;
• Associar as unidades de medida relacionadas 
às variáveis;
• Verificar características comuns envolvidas na 
especificação dos sistemas medição.
4242 
1. Introdução
A medição e o monitoramento de grandezas físicas em processos 
industriais são tarefas inerentes à instrumentação. Por meio dos 
valores indicados por essas medições, é possível, entre outros:
• Contabilizar a produção;
• Obter informação sobre estoque;
• Manter os processos industriais de acordo com critérios 
específicos.
Nesse estudo serão abordadas as grandezas físicas mais medidas em 
processos industriais e será verificado como estão relacionadas a outras 
grandezas. Também serão apresentadas as principais abordagens 
utilizadas pelos seus respectivos sistemas de medição.
2. Medição de grandezas físicas
Para a escolha e especificação do melhor tipo de medição para 
determinada aplicação (FRANCHI, 2015), em geral, é necessário 
estarem claros e definidos:
• A grandeza a ser medida;
• Os valores máximos e mínimos da grandeza;
• A exatidão, o erro máximo admitido, tempo de resposta e outras 
características metrológicas desejadas;
• O ambiente em que estará instalado;
• As condições de operação;
• As vantagens e desvantagens dos sistemas de medição;
• Os sinais de saída e de entrada;
• O orçamento destinado à compra dos componentes necessários 
para realizar a medição.
4343 43
Existem diferentes grandezas medidas nos processos industriais: 
pressão, vazão, temperatura, nível, pH, condutividade, velocidade, 
umidade, dimensão, massa. As grandezas pressão, temperatura, vazão 
e nível são as mais importantes e comumente utilizadas (ROURE, 2018), 
motivando abordá-las de forma mais detalhada.
2.1 Temperatura
Temperatura (T) pode ser definida, em um sistema em equilíbrio 
termodinâmico, como a derivada parcial da energia interna (U) em 
relação à entropia (S), isto é:
Suas principais unidades de medida são o K (Kelvin), ºC (graus Celsius) e 
o ºF (graus Fahrenheit). A Figura 1 mostra um exemplo de medição nas 
3 unidades.
Figura 1 – Exemplo de medição de temperatura em Kelvin, graus Celsius 
e graus Fahrenheit
Fonte: KAMURAN AĞBABA/iStock.com.
4444 
Para converter da escala Celsius para Kelvin (ou de Kelvin para Celsius), 
basta utilizar a relação:
K = oC + 273
Para converter da escala Celsius para Fahrenheit (e vice-versa), é 
possível utilizar a expressão:
oF = 1,8 oC + 32
Por fim, a conversão de Kelvin para Farenheit se dá por:
oF – 32
9
K – 273
5
=
Segundo Franchi (2015, p. 51), temperatura é “uma variável crítica 
para plantas de processamento químico, petroquímico, polímeros, 
plásticos, alimentícia, entre outras”, pois grande parte dos processos 
químicos necessitam do controle de temperatura. De fato, diferentes 
características fisico-químicas são modificadas pela temperatura, 
tais como dimensão, densidade, condutividade, pH, estado físico e 
resistência mecânica (ROURE, 2017).
Os sistemas de medição dessa grandeza baseiam-se na dilatação ou 
compressão de materiais (sejam eles líquidos, gases ou sólidos) ou por 
termoresistores, conforme apresentado em Gonçalves (2003) e Alves (2017):
• Sistemas baseados na dilatação de líquidos: utilizam o 
princípio de expansão volumétrica do conteúdo presente em 
um recipiente fechado de vidro ou metal. No caso do recipiente 
de vidro, existe um reservatório soldado a um tubo capilar 
fechado na parte superior. Tanto o reservatório quanto o capilar 
são preenchidos com um líquido (mercúrio, tolueno, álcool 
ou acetona). A parede do tudo capilar é graduada de forma a 
mostrar o valor da temperatura. No caso do recipiente de metal, 
o líquido preenche todo o recipiente, e conforme ele se dilata/
comprime com o aumento da temperatura, muda a indicação de 
um elemento extensível, como um ponteiro;
4545 45
• Sistemas baseados na dilatação de gases: possuem um bulbo, 
um elemento de medição e um capilar, responsável pela conexão 
entre eles. Um gás de alta pressão preenche o recipiente. Com a 
variação da temperatura, a pressão do gás varia. Como o volume 
é constante, por meio da lei dos gases perfeitos e um medidor de 
pressão, é possível calcular a variação na temperatura;
• Sistemas baseados no princípio bimetálico: possuem dois 
metais sobrepostos com diferentes coeficientes de dilatação, 
formando uma só peça com apenas uma extremidade livre. Ao 
variar a temperatura, um dos metais ficará mais dilatado do que 
o outro, fazendo com que ocorra uma flexão por temperatura na 
extremidade livre. Normalmente são utilizadas lâminas bimetálicas 
no formato de espiral ou helicoidal;
• Sistemas baseados em termoresistência: utilizam a 
propriedade de mudança de resistência elétrica com a 
mudança de temperatura.Os bulbos de resistência são 
fabricados principalmente de platina, níquel ou cobre. Dentre 
as termoresistências, é possivel elencar dois grandes grupos de 
elementos: RTDs (resistance temperature detectors), que possuem 
uma resposta praticamente linear, faixa de operação entre -200 
ºC e 850 ºC e o modelo mais utilizado é o PT-100; e termistores, 
que se dividem em duas categorias, os NTCs (negative temperature 
coeficient) e PTCs (positive temperature coeficient) e possuem uma 
grande estabilidade térmica e sensibilidade, limitados a faixa de 
operação entre -100 ºC e 300 ºC;
• Sistemas baseados em termopar: um termopar é construído por 
dois metais distintos unidos em uma junta de medição (ou junta 
quente), na qual estão soldados fios. A variação de temperatura 
na junção gera uma força eletromotriz na outra extremidade 
(junta de referência), que possui um elemento capaz de medi-la.
4646 
PARA SABER MAIS
Os termopares possuem ótimo custo-benefício, levando-
os a serem utilizados de forma ampla. Eles possuem 
variados tipos: K, E, J, N, B, R, S e T, que são compostos de 
combinação de diferentes duplas de metais (por exemplo, 
cromel/alimel ou cobre/constantan). Essa variedade de 
combinações permite distintas faixas de medição de 
temperatura, tolerâncias e faixas de tensão de saída.
2.2 Pressão
Pressão (P) pode ser definida como a força perpendicular (F) exercida em 
uma determinada área (A), isto é:
P = 
F
A
Além de ser a variável mais medida no controle de processos, pressão 
serve como base para medir volume e densidade, por exemplo (ROURE, 
2018). Suas principais unidades de medida são kgf/cm² (quilograma-
força por centímetro quadrado), lbf/in² (libra-força por polega quadrada, 
psi), N/m² (newton por metro quadrado, ou Pa, pascal), bar (do grego 
barys, pesado) ou alturas de colunas líquidas, como é o caso de mmHg 
(milímetros de mercúrio) e m.c.a. (metros de coluna d’água).
ASSIMILE
Apesar da existência do sistema internacional de medidas, 
instrumentos que medem a mesma grandeza física podem 
possuir saídas em unidades diferentes, principalmente se 
são originários de países que adotam sistemas métricos 
4747 47
distintos entre si. Um exemplo claro disso é um manômetro 
que permite a visualização da pressão medida em escalas 
de diferentes unidades. Assim, ele pode exibir a pressão em 
Pa (pascal), a unidade padrão do sistema internacional de 
unidades, adotado no Brasil, e também em psi, derivado do 
sistema imperial, adotado nos Estados Unidos.
Alves (2017) e Fialho (2010) apresentam alguns termos intrisecamente 
associados à pressão:
• Pressão absoluta: pressão que representa a diferença da pressão 
medida em um ponto específico em relação à pressão zero 
absoluto (vácuo absoluto);
• Pressão atmosférica: pressão resultante do peso das camadas 
de ar existentes na atmosfera, a qual os corpos na Terra estão 
sujeitos. A pressão atmosférica no nível do mar é de 760 mmHg 
absolutos, que equivale a 1 bar;
• Pressão manométrica (ou pressão relativa): pressão obtida 
relativamente à pressão atmosférica do local em que se efetua a 
medida. Suas unidades normalmente possuem a letra g no final;
• Pressão diferencial: pressão que representa a diferença da 
pressão medida em dois pontos que não sejam a pressão 
atmosférica.
Existem diferentes tipos de sistemas de medição dessa grandeza de 
forma direta ou indireta, conforme abordado por Gonçalves (2003) e 
Alves (2017):
• Sistemas baseados na deformação elástica dos materiais: o 
principal representante desse tipo é o tubo de Bourdon (Figura 
2). Ele é constituído de um tubo com uma extremidade aberta 
e outra fechada. Quando uma pressão é exercida sobre o tubo, 
4848 
sua extremidade fechada é movimentada. A transmissão do 
movimento é feita a um ponteiro que indica o valor da pressão. 
Os manômetros, que indicam a pressão local, baseiam-se 
nesse princípio e podem ser encontrados em dois modelos, o 
convencional e o preenchido com gel em seu visor, que possui 
uma maior imunidade a vibrações se comparado ao modelo 
convencional sem gel.
Figura 2 – Exemplo de aplicação do tubo de Bourdon em um manômetro
Fonte: scanrail/iStock.com.
• Sistemas baseados na capacitância elétrica: possuem uma 
célula capacitiva, que consiste de uma câmara de baixa e outra 
câmara de alta pressão. A diferença entre as câmeras move um 
diafragma isolador, deformação que muda a capacitância entre o 
diafragma sensor e as placas isoladas, gerando um sinal eletrônico 
proporcional à pressão diferencial capacitiva;
• Sistemas baseados em condutores elétricos distendidos 
(extensômetro ou, do inglês, strain gauge): utilizam a propriedade 
de variação de resistência de um condutor com a variação 
da dimensão. O sensor é montado no formato de uma tira 
4949 49
extensiométrica. Uma das extremidades do sensor é fixa, ao passo 
que na outra é aplicada a força. A deformação causada pela força 
muda o comprimento do fio fixado, alterando a resistência;
• Sistemas baseados em coluna de líquido: um tubo é 
preenchido por um líquido com massa específica conhecida 
(água ou mercúrio, por exemplo), sendo o formato em U a 
configuração mais comum. Quando uma pressão é aplicada em 
um lado da coluna, ocorre o deslocamento do líquido de forma 
proporcional à pressão aplicada;
• Sistemas baseados em piezoelétricos: baseado no acúmulo de 
cargas elétricas em áreas específicas de uma estrutura cristalina 
ao sofrer uma deformação causada por pressão. A saída do cristal 
é linear em relação à variação de pressão.
2.3 Nível
A grandeza de nível está associada à avaliação da altura do conteúdo 
armazenado em um reservatório ou tanque, seja de líquidos, sólidos, 
gases ou vapores. Exemplos de aplicação dessa grandeza são a 
medição de nível de grãos em silos, quantidade de combustível 
ou água em reservatórios e o nível de oceanos e lagos (BALBINOT; 
BRUSAMARELLO, 2011).
Suas principais unidades de medida são lineares como o metro, 
polegadas e seus derivados. Os sistemas de medição dessa grandeza 
baseiam-se em métodos diretos, indiretos ou de forma descontínua 
(GONÇALVES, 2003; ALVES, 2017; FIALHO, 2010):
• Sistemas baseados em régua (ou gabarito): uma régua 
graduada é introduzida no conteúdo do reservatório cujo 
nível deseja ser medido, como exemplificado na Figura 3. A 
marcação de maior valor que teve contato com o líquido é 
definada como a altura do conteúdo;
5050 
Figura 3 – Exemplo de medidor de nível baseado em gabarito
Fonte: lesterbee/iStock.com.
• Sistemas baseados em visor de nível: é composto de uma 
estrutura de aço ligada a dois pontos do vaso de processo e 
um visor de vidro reflex ou transparente. O nível é obtido pela 
observação do visor;
• Sistemas baseados em boia: uma boia é ligada a um cabo 
com um contra-peso. É possível obter o valor da medição pela 
existência de um um ponteiro conectado ao contrapeso. Esse 
sistema de boia também é utilizado em conjunto com um sensor 
resistivo ou indutivo, onde a boia fica presa em um eixo que 
permite o seu deslocamento conforme a presença ou não de 
líquido. Esse deslocamento é detectado pelo sensor, que gera um 
sinal lógico conforme a posição da boia.
• Sistemas baseados em pressão diferencial (ou hidrostática): 
utiliza um transmissor de pressão diferencial para obter a 
diferença de pressão entre as câmaras de alta e baixa pressão;
5151 51
• Sistemas baseados em borbulhador: utiliza um gás ou ar e uma 
pressão superior à máxima pressão hidrostática do líquido que se 
deseja medir o nível. A vazão de gás ou ar é ajustada até que haja 
algumas bolhas. Essa vazão de gás é transportada ao fundo do 
vaso por meio de um tubo que contém um indicador de pressão;
• Sistemas baseados em capacitância: um eletrodo é colocado no 
líquido e conforme o nível do tanque varia, o valor da capacitância 
também varia, pois o isolante do capacitor troca de ar para líquido 
(se o nível aumenta) ou de líquido para ar (se o nível diminui). 
Também pode ser utilizada uma sonda de proximidadecapacitiva 
para a realização da medição sem a necessidade de contato;
• Sistemas baseados em ultrassom: uma onda de frequência 
superior à faixa audível pelo ouvido humano é enviada na direção 
do conteúdo. Por meio do tempo de excursão de ida e volta 
da onda, é possível determinar a distância entre o emissor e o 
conteúdo, com a vantagem de não necessitar contato entre o 
medidor e o mensurando;
• Sistemas baseados em empuxo (ou deslocador): um corpo 
flutuante (deslocador) é disposto no líquido. O empuxo varia de 
forma proporcional ao nível, fazendo com que o movimento seja 
transmitido a um tubo de torção;
• Sistemas baseados em descontinuidade: indicam a medição 
apenas de níveis fixos. Um dos principais exemplos é por meio 
de condutividade, em que eletrodos de comprimentos diferentes 
são submersos no material, e quando passa a haver condução 
entre os eletrodos, determina-se a altura do último eletrodo 
atingido pelo líquido.
2.4 Vazão
A vazão (Q) pode ser definida como o produto da velocidade (v) de um 
fluido que passa por uma determinada área (A) de seção, isto é, Q = V x A.
5252 
Essa grandeza também pode ser entendida como o volume ou quantidade 
de massa que passa por determinada área em um período de tempo. 
Suas principais unidades de medida são m³/s (metro cúbico por segundo), 
L/s (litro por segundo), kg/s (kilograma por segundo), GPM (galões por 
minuto), Nm³/h (normal metro cúbico por hora) e SCFH (normal pé cúbico 
por hora). A fim de comparação, 1m³ equivale a 1000 litros, 1 galão a 3,785 
litros, 1 libra a 0,453592 kg e 1 pé cúbico a 0,0283168 m3.
Os sistemas de medição dessa grandeza baseiam-se em (GONÇALVES, 
2003; ALVES, 2017):
• Sistemas baseado em placa de orifício: uma placa com um 
orifício específico (por exemplo, concêntrico, segmental ou 
excêntrico) é colocada na tubulação em que se deseja medir a 
vazão do fluido. A inserção da placa gera uma pressão diferencial 
relacionada à vazão;
• Sistemas baseados em tubo de Venturi: como mostrado na 
Figura 4, nesse sistema uma garganta estreita é construída entre 
seções de maior diâmetro, de forma que, ao diminuir a área de 
seção transversal, a velocidade do fluido aumenta. Ao aumentar 
novamente a área, a velocidade do fluido é reduzida, voltando aos 
valores anteriores ao estreitamento. Com a inserção de tubos em 
forma de U conectando as seções larga e estreita, e analisando a 
diferença das alturas, é possivel determinar a vazão;
Figura 4 – Exemplo de tubo de Venturi
Fonte: Disponível em: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/5/54/
Venturifixed2.PNG/300px-Venturifixed2.PNG. Acesso em: 24 mar. 2019.
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/5/54/Venturifixed2.PNG/300px-Venturifixed2.PNG
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/5/54/Venturifixed2.PNG/300px-Venturifixed2.PNG
5353 53
• Sistemas baseados em eletromagnetismo: um campo magnético 
é gerado no tubo de medição de forma que, quando o fluido passa 
por ele, ocorre uma variação de tensão, captada por eletrodos;
• Sistemas baseados em turbina: um rotor composto por pás 
é colocado na tubulação, de forma que a vazão gera pulsos 
elétricos, permitindo a medição de frequência dos pulsos e, 
consequentemente, a determinação da vazão;
• Sistemas baseados em vazão por pressão diferencial: 
elementos distintos são colocados na tubulação para diminuir a 
seção transversal e ocorrer queda de pressão. Pela diferença de 
pressão, é possível determinar a vazão;
• Sistemas baseados em rotâmetros: um flutuador é disposto em 
um tubo que possui vazão da base (de menor área) para o topo 
(de área maior). Conforme a vazão do fluido aumenta, o flutuador 
é deslocado por combinações de empuxo e pressão diferencial. 
A posição do flutuador indica um valor de vazão, que pode ser 
determinada visualmente caso haja uma escala calibrada.
Na escolha do medidor de fluxo deve ser considerado o local em que 
a medida será apresentada (à distância ou no próprio local), o tipo 
e as características do fluido (limpeza, viscosidade, condutividade), 
temperatura e pressão do processo (BALBINOT; BRUSAMARELLO, 
2011; FRANCHI, 2015). Tais parâmetros são muito importantes, pois 
a utilização de um medidor não ideal irá gerar uma medição sem 
confiabilidade e com um grande erro associado.
Neste conteúdo foram abordados os principais sistemas de medição 
de grandezas físicas de processos industriais: temperatura, pressão, 
nível e vazão. Também foram abordadas suas definições físicas, as 
principais medidas em que podem ser expressas e características 
5454 
genéricas que devem ser observadas na especificação dos sistemas 
de medição. Perceba que não foram tratados modelos específicos de 
um determinado medidor, mas as tecnologias de medição possiveis, 
para que você esteja apto a selecionar a mais adequada conforme a 
aplicação. Como a seleção de um modelo de medidor não depende 
somente da escolha do sistema de medição a ser utilizado, mas também 
é dependente de parâmetros como precisão, exatidão, faixa de medição, 
dentre outros tratados nos temas anteriores, você já está apto a 
especificar qualquer tipo de medidor, sensor ou transdutor utilizando 
como base um catálogo de um fabricante, por exemplo.
TEORIA EM PRÁTICA
A especificação de um sensor para determinada aplicação 
passa pela determinação da tecnologia utilizada pelo 
sistema de medição. Considere que você é o engenheiro 
responsável pelo sensoriamento de um processo 
produtivo de uma indústria cervejeira e está tendo 
problemas para a medição do nível de cerveja presente 
dentro de um reservatório, semelhante ao apresentado 
na Figura 5. Como o produto armazenado no reservatório 
é a cerveja, ela possui além do liquido, a espuma, que é 
justamente a fonte dos problemas. Todos os sensores 
que já foram testados são acionados pela espuma, assim, 
o resevatorio não é preenchido corretamente com aquilo 
que importa para a indústria, que é o líquido da cerveja. 
A sua função é encontrar um sensor para ser colocado 
no reservatório que detecte o nível do líquido e não seja 
influenciado pela espuma.
5555 55
Figura 5 – Reservatórios de uma cervejaria
Fonte: slovegrove/iStock.com.
Qual sistema de medição de nível que pode ser utilizado para essa 
medição? Existe algum sensor com uma tecnologia que consiga 
diferenciar a espuma do líquido para solucionar o problema?
VERIFICAÇÃO DE LEITURA
1. As quatro principais grandezas medidas em 
processos industriais são pressão, temperatura, 
vazão e nível. Considere as afirmações a seguir sobre 
seus conceitos relacionados:
( ) Pressão atmosférica representa a diferença da 
pressão medida em um ponto específico em relação 
à pressão de vácuo.
( ) Uma das desvantagens do sistema baseado em 
ultrassom é o fato de não haver contato do medidor 
com o material a ser medido.
5656 
( ) Sistemas baseados em capacitância podem ser 
utilizados tanto para medir pressão quanto nível.
( ) O tubo de Venturi é um típico exemplo de sistema 
utilizado para verificar o nível de um fluido.
Qual das sequências a seguir indica, respectivamente, 
de cima para baixo, quais afirmações são verdadeiras 
(V) ou falsas (F)?
a. V-F-V-F.
b. F-V-F-V.
c. F-F-V-F.
d. V-F-V-V.
e. F-F-V-V.
2. Diferentes sistemas de medição podem ser 
utilizados para obter valores de pressão, que pode 
ser compreendida como a força exercida em uma 
determida área.
Das alternativas abaixo, qual não se refere a um 
elemento com a finalidade de medir a grandeza 
física supracitada?
a. Coluna de líquido.
b. Condutor distendido.
c. Piezoelétrico.
d. Célula capacitiva.
e. Placa bimetal.
5757 57
3. A vazão diz respeito à quantidade de material que passa 
por um local em determinado intervalo de tempo.
Dada uma área de seção transversal de 10 cm², pela 
qual um fluido passa a uma velocidade de 0,5 m/s, qual 
deverá ser a medida de vazão?
a. 5 cm³/s.
b. 5 cm²/s.
c. 500 cm³/s.
d. 500 cm²/s.
e. 50 cm³/s.
Referências bibliográficas
ALVES, J. L. L. Instrumentação,Controle e Automação de Processos. 2. ed. 
Rio de Janeiro: LTC, 2017.
BALBINOT, A.; BRUSAMARELLO, J. V. Instrumentação e Fundamentos de Medidas. 
v. 2. 2. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2011.
FIALHO, A. B. Instrumentação Industrial - Conceitos, Aplicações e Análises. 
7. ed. São Paulo: Érica, 2010.
FRANCHI, C. M. Instrumentação de Processos Industriais – Princípios e 
Aplicações. 1. ed. São Paulo: Érica, 2015.
GONÇALVES, M. G. Monitoramento e controle de processos. Rio de Janeiro: 
Petrobrás; Brasília: SENAI/DN, 2003.
ROURE, M. de. Instrumentação Industrial – Entenda de uma vez por todas. 2018. 
Disponível em: https://instrumentacaoecontrole.com.br/instrumentacao-industrial-
guia-completo/. Acesso em: 02 mar. 2019.
https://instrumentacaoecontrole.com.br/instrumentacao-industrial-guia-completo/
https://instrumentacaoecontrole.com.br/instrumentacao-industrial-guia-completo/
5858 
Gabarito
Questão 1 – Resposta: C
A afirmação I é falsa, pois equivale à definição de pressão absoluta, 
não atmosférica. A afirmação II também é falsa: o fato de não haver 
necessidade de contato do sensor com o material a ser medido é 
uma vantagem do sistema ultrassom. A afirmação III é verdadeira. 
A afirmação IV é falsa, pois o tubo de Venturi está associado à 
medição de vazão. Assim, a sequência correta é F-F-V-F.
Questão 2 – Resposta: E
As alternativas de (a) e (d) representam elementos utilizados 
para medir pressão. A placa bimetálica é utilizada para medir 
temperatura, pois consiste de dois metais de coeficiente de 
dilatação diferentes, de forma que com a variação de temperatura, 
um dos metais esteja mais dilatado do que outro.
Questão 3 – Resposta: C
A vazão pode ser calculada pelo produto da área (A) pela 
velocidade (v) do fluido. Com os dados do exercício, em que 
A = 10 cm² e v = 0,5 m/s = 50 cm/s, a vazão resultante é de 
500 cm³/s (alternativa c)). Medidas em dimensões de cm²/s não 
podem corresponder à vazão e as outras alternativas apresentam 
valor incorreto da multiplicação dos valores.
5959 59
Válvulas de controle de 
pressão e vazão
Autor: Giancarlo Michelino Gaeta Lopes
Objetivos
• Identificar os princípios construtivos e operacionais 
de válvulas de controle de processos industriais;
• Verificar características comuns envolvidas na 
especificação de válvulas de controle de vazão 
e pressão;
• Reconhecer os principais tipos de válvulas de 
controle de vazão e pressão.
6060 
1. Introdução
Válvulas são elementos de circuitos pneumáticos e hidráulicos que 
possuem a função dar direção ao suprimento, bloquear o fluxo e 
regular a intensidade de pressão ou de vazão. Desta forma, podem ser 
categorizadas, respectivamente, em válvulas de controle direcional, 
válvulas de bloqueio (anti-retorno), válvulas de controle de pressão e 
válvulas de controle de vazão.
Neste estudo serão abordados os princípios construtivos e operacionais 
das principais válvulas de controle e de pressão utilizadas em processos 
industriais. Também serão apresentadas as principais considerações na 
seleção destes tipos de válvulas.
2. Características de construção e operação das 
válvulas de controle
A válvula é denominada elemento final de controle pelo fato de receber 
o comando de um controlador e agir sobre um fluido de um processo, 
mantendo em valores desejados grandezas envolvidas em processos 
industriais, como temperatura, vazão, nível e pressão (FRANCHI, 2015). 
A Figura 1 apresenta o símbolo genérico de uma válvula de controle, 
conforme ABNT (1983).
Figura 1 – Símbolo genérico de uma válvula de controle de duas vias
Fonte: Elaborada pelo autor.
Em relação à construção, as válvulas possuem os seguintes elementos 
(ALMEIDA, 2018; FRANCHI, 2015):
6161 61
• Corpo: vaso de pressão que executa o comando de controle 
recebido, regulando a passagem de fluído com um obturador 
ligado à ponta de uma haste.
• Castelo: estrutura que faz a ligação entre o corpo e algum atuador.
• Materiais: a parte externa do corpo é normalmente metálica 
(por exemplo aço-carbono cadmiado, ferro fundido, bronze ou 
aço inoxidável) a fim de que resistam com o mínimo de desgaste 
possível as condições de corrosão, abrasão, altas temperaturas 
e pressões. A parte interna é adotada conforme o fluido que terá 
contato com suas partes.
• Conexões terminais: elemento que conecta a válvula à 
tubulação, sendo comumente utilizadas conexões rosqueadas, 
flangeadas ou soldadas.
Além das características construtivas, as válvulas de controle possuem 
algumas características de operação, como mostra a Figura 2. Franchi 
(2015) e Oliveira (1999) descrevem essas características:
Figura 2 – Características operacionais de uma válvula de controle
Fonte: Elaborada pelo autor.
6262 
• Rangeabilidade (R): expressa a razão entre a vazão para uma 
abertura de válvula máxima (comumente 95%) e a vazão para uma 
abertura mínima (comumente 5%). Por exemplo, para uma válvula 
com vazão de 3% na abertura mínima e 96% de vazão na abertura 
máxima, a rangealibilidade é de 32:1;
• Ganho: expressa a razão entre a variação da vazão relativa em 
relação à variação da posição da haste que regula a abertura;
• Coeficiente de vazão: expressa a capacidade de vazão de uma 
válvula de acordo com seu tamanho. Quanto maior o coeficiente, 
maior sua capacidade de vazão. Outra definição de coeficiente de 
vazão é o número de galões de água em condições normais que 
passam através da válvula em um minuto, mantida uma queda 
de pressão de 1 psi;
• Abertura linear: expressa a proporcionalidade direta entre 
a abertura da válvula e sua vazão. Se uma válvula possui 
característica linear, seu ganho é constante para toda amplitude 
de vazão. Por exemplo, uma válvula que possui ganho unitário de 
tal forma que para 10% de abertura, apresenta 10% de vazão e 
para 90% de abertura, apresenta 90% de vazão;
• Abertura rápida: expressa uma grande capacidade de variação 
de vazão como resposta a um pequeno aumento na abertura. 
Como consequência, para grandes aberturas, o aumento de 
vazão apresenta ganho menor. Por exemplo: uma válvula varia 
sua vazão de 2 a 90% com variação de 0 a 30% de abertura; o 
restante da vazão é obtida de 30 a 100% de abertura; 
• Igual porcentagem: expressa uma proporcionalidade exponencial 
da vazão em relação à abertura, de tal forma que o ganho aumenta 
conforme o aumento de abertura de acordo com a expressão:
em que Q representa a vazão, Q0 a vazão inicial, X o curso e K =
logR
xmáx .
6363 63
A escolha de válvulas de acordo com a sua abertura necessita de 
uma análise do sistema em relação às suas características dinâmicas. 
Entretanto, para o controle de pressão e vazão, algumas regras práticas 
podem ser adotadas conforme o Quadro 1.
Quadro 1 – Regras práticas para a escolha do tipo de abertura
Variável Descrição do processo Tipo de abertura sugerido
Pressão Líquido
Gases
• Sistemas rápidos, com pequeno volume 
e pequena distância de tubulação
• Sistemas lentos, com grande volume e longa 
distância de tubulação, em que a queda de 
pressão com vazão máxima é maior do que 20% 
da queda de pressão com vazão mínima
• Sistemas lentos, com grande volume e longa 
distância de tubulação, em que a queda de 
pressão com vazão máxima é menor do que 
20% da queda de pressão com vazão mínima
Igual porcentagem
Igual porcentagem
Linear
Igual porcentagem
Vazão Sinal do elemento primário de medição 
proporcional ao fluxo:
• Grandes variações de fluxo
• Pequenas variações de fluxo e grande queda 
de pressão com o aumento da vazão
Sinal do elemento primário de medição 
proporcional ao quadrado do fluxo:
• Grandes variações de fluxo
- Elemento primário em série com a válvula
- Elemento primário no contorno da válvula
• Pequenas variações de fluxo e grande queda 
de pressão com o aumento da vazão
Linear
Igual porcentagem
Linear
Igual porcentagem
Igual porcentagem
Fonte: Adaptado pelo autor de Oliveira (1999, p.55 e 56).
Nota-se que para o controle de pressão e vazão, a abertura rápida 
não foi sugerida nenhuma