Instrumentacao_Industrial_Livro

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Instrumentação 
 
9a edição 
 
 
Marco Antônio Ribeiro 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Instrumentação 
 
 
9a edição 
 
 
 
 
 
Marco Antônio Ribeiro 
 
 
 
 
 
Dedicado a Marcelina e Arthur, meus pais, sem os quais este trabalho não 
teria sido possível, em todos os sentidos. 
 
 
 
 
 
 
Quem pensa claramente e domina a fundo aquilo de que fala, exprime-se 
claramente e de modo compreensível. Quem se exprime de modo obscuro e 
pretensioso mostra logo que não entende muito bem o assunto em questão ou então, 
que tem razão para evitar falar claramente (Rosa Luxemburg) 
 
 
 
 
 
 
© 1978, 1982, 1986, 1989, 1992, 1995, 1997, 1999, 2002, Tek Treinamento & Consultoria Ltda 
Salvador, Outono 2002 
 
 
 
Prefácio 
 
 
 
Qualquer planta nova, bem projetada para produzir determinado produto, sempre requer 
sistemas de instrumentação para fazer a medição, controle, monitoração e alarme das 
variáveis. A escolha correta dos sistemas pode ser a diferença entre sucesso e fracasso para 
uma unidade, planta ou toda a companhia. Também, como há uma rápida evolução das 
tecnologias e conseqüente obsolescência, periodicamente toda planta requer ampliações e 
modificações radicais que incluem a atualização dos seus instrumentos e seus sistemas de 
controle. 
Assim, técnicos e engenheiros que trabalham com o projeto, especificação, operação e 
manutenção de plantas de processo devem estar atualizados com a instrumentação e as 
recentes tecnologias envolvidas. O presente trabalho foi escrito como suporte de um curso 
ministrado a engenheiros e técnicos ligados, de algum modo, a estas atividades. Este trabalho 
de Instrumentação e um outro de Controle de processo constituem um conjunto completo para 
estudo e consulta. 
Neste trabalho, dá-se ênfase aos equipamentos e instrumentos e são apresentados três 
grandes temas: Fundamentos, Funções dos Instrumentos e Medição das Variáveis. 
Na primeira parte, de Fundamentos de Instrumentação, são apresentados os 
conceitos relacionados com Instrumentação, Terminologia, Símbolos e Identificação 
dos instrumentos analógicos e digitais; vistos os instrumentos sob a óptica de 
sistemas; mostradas a evolução e as ondas da instrumentação. São apresentados os 
parâmetros para a Especificação correta do instrumento individual, considerando o 
processo, ambiente, risco e corrosão. 
Na parte de Funções de instrumentos, são estudados individualmente os 
instrumentos, tais como sensor, transmissor, condicionador de sinal, indicador, 
registrador, totalizador, controlador e válvula de controle. 
Finalmente na terceira parte, são mostradas as tecnologias empregadas para 
medir as principais Variáveis de Processo, como pressão, temperatura, vazão nível, 
pH, condutividade e cromatografia, que são as variáveis mais encontradas nas 
indústrias químicas, petroquímicas e de petróleo. 
Sugestões e críticas destrutivas são benvidas, no endereço: Rua Carmen 
Miranda 52, A 903, CEP 41820-230, Fone (071) 452-3195 e 
Fax (071) 452-3058 e no e-mail: marcotek@uol.com.br . 
 
 
Marco Antônio Ribeiro 
Salvador, verão 1999 
 
 
 
 
Autor 
 
 
 
 
 
 
Marco Antônio Ribeiro se formou no ITA, em 1969, em Engenharia de 
Eletrônica 
Durante quase 14 anos foi Gerente Regional da Foxboro, em Salvador, BA, 
período da implantação do polo petroquímico de Camaçari 
. 
Fez vários cursos no exterior e possui dezenas de artigos publicados nas 
áreas de Instrumentação, Controle de Processo, Automação, Segurança, Vazão e . 
Desde 1987, é diretor da Tek Treinamento & Consultoria Ltda. 
á, firma que presta serviços nas áreas de Instrumentação e Controle de Processo. 
 
 
 
 
 
 i 
Conteúdo 
 
 
Fundamentos 
 
1. Instrumentação 
Objetivos de Ensino 2 
1. Instrumentação 2 
1.1. Conceito e aplicações 2 
1.2. Disciplinas relacionadas 2 
2. Vantagens e Aplicações 3 
2.1. Qualidade do Produto 3 
2.2. Quantidade do Produto 3 
2.3. Economia do Processo 4 
2.4. Ecologia 4 
2.5. Segurança da Planta 4 
2.6. Proteção do Processo 4 
2. Símbolos e Identificação 
1. Introdução 1 
2. Aplicações 1 
3. Roteiro da identificação 1 
3.1. Geral 1 
3.2. Número de tag típico 1 
3.3. Identificação funcional 1 
3.4. Identificação da malha 2 
4. Simbologia de Instrumentos 3 
4.1. Parâmetros do Símbolo 3 
4.2. Alimentação 3 
4.3. Linhas entre os Instrumentos 6 
4.4. Balão do Instrumento 6 
5. Malha de controle 13 
6. Sistemas completos 13 
7. Referências bibliográficas 16 
3. Sistemas de Instrumentação 
1. Classes de Instrumentos 1 
2. Manual e Automático 1 
3. Alimentação dos Instrumentos 1 
4. Pneumático ou Eletrônico 2 
4.1. Instrumento pneumático 3 
4.2. Instrumento eletrônico 3 
5. Analógico ou Digital 4 
5.1. Sinal 4 
5.2. Display 5 
5.3. Tecnologia 5 
5.4. Função Matemática 5 
5.5. Analógica Versus Digital 6 
6. Burro ou inteligente 7 
7. Campo ou sala de controle 8 
7.1. Instrumento de campo 8 
7.2. Instrumentos na sala 9 
8. Modular ou integral 11 
8.1. Painel de leitura 11 
8.2. Instrumentos cegos 12 
9. Dedicado ou compartilhado 13 
10. Centralizado ou distribuído 13 
11. Real ou Virtual 14 
11.1. Instrumento real 14 
11.2. Instrumento virtual 15 
11.3. Controlador virtual comercial 15 
 
4. Terminologia 
5.1. Introdução 
5.2. Definições e Conceitos 
 
 
 
 
 
 
Funções dos Instrumentos 
 
 
0. Funções dos Instrumentos 
1. Instrumentos de Medição 
1.1. Introdução 1 
1.2. Tipos de Medição 1 
2. Aplicações da Medição 3 
2.1. Controle 3 
2.2. Monitoração 4 
2.3. Alarme 4 
3. Sistema de Medição 4 
1. Elemento Sensor 
1. Conceito 1 
2. Terminologia 1 
3. Modificadores 2 
3. Princípios de transdução 3 
4. Sensores Mecânicos 3 
5. Sensores Eletrônicos 3 
5.1. Sensor capacitivo 4 
5.2. Sensor indutivo 4 
5.3. Sensor relutivo 5 
5.4. Sensor eletromagnético 5 
5.5. Sensor piezoelétrico 5 
5.6. Sensor resistivo 5 
5.7. Sensor potenciométrico 6 
5.8. Sensor strain-gage 6 
5.9. Sensor fotocondutivo 6 
5.10. Sensor fotovoltáico 6 
5.11. Sensor termoelétrico 6 
5.12. Sensor iônico 7 
6. Escolha do sensor 7 
7. Características Desejáveis 7 
2. Transmissor 
1. Conceitos básicos 1 
1.1. Introdução 1 
1.2. Justificativas do Transmissor 1 
1.3. Terminologia 2 
1.4. Transmissão do sinal 4 
1.5. Sinais padrão de transmissão 4 
2. Natureza do transmissor 
 5 
2.1. Transmissor pneumático 5 
2.2. Transmissor eletrônico 7 
3. Transmissor e manutenção 11 
3.1. Transmissor descartável 11 
3.2. Transmissor convencional 12 
3.3. Transmissor digital 12 
3.4. Transmissor híbrido 14 
4. Receptores associados 14 
4.1. Instrumentos associados 14 
4.2. Alimentação 14 
4.3. Transmissor como controlador
 15 
5. Serviços associados 15 
5.1. Especificação 15 
5.2. Instalação 15 
5.3. Configuração 16 
5.4. Operação 16 
5.5. Calibração 16 
5.6. Manutenção 18 
3. Condicionadores de Sinal 
1. Conceito 1 
2. Aplicações 1 
3. Funções desenvolvidas 2 
4. Linearização da Vazão 4 
4.1. Introdução 4 
4.2. Lineares e Não-lineares 5 
5. Compensação 6 
5.1. Introdução 6 
5.2. Condições normal, padrão e real
 7 
5.3. Compensação da Temperatura 8 
5.4. Tomadas 8 
6. Totalização da Vazão 9 
7. Serviços associados 10 
4. Indicador 
1. Conceito 1 
2. Variável Medida 1 
3. Local de Montagem 2 
4. Tipo da Indicação 2 
5. Rangeabilidade da Indicação 3 
6. Associação a Outra Função 4 
7. Serviços Associados 5 
 
 
5. Registrador 
1. Introdução 1 
2. Topografia 1 
3. Acionamento do Gráfico 2 
4. Penas 2 
5. Gráficos 3 
6. Associação a Outra Função 4 
7. Serviços Associados 5 
6. Computador de Vazão 
1. Conceito 1 
2. Programáveis 1 
3. Dedicado 2 
4. Aplicações Clássicas 2 
4.1. Vazão de liquido 2 
4.2. Vazão de gás 3 
4.3. Sistema com 2 transmissores 3 
4.5. Vazão de massa de gás 3 
5. Seleção do Computador 4 
6. Planímetro 4 
6.1. Histórico 4 
6.2. Cálculo matemático 5 
6.3. Método do corte e peso 5 
6.4. Método do planímetro 5 
6.5. GráficosCirculares Uniformes6 
6.6. Seleção e Especificação 6 
7. Controlador 
1. Conceito 1 
2. Componentes Básicos 1 
2.1. Medição 1 
2.2. Ponto de Ajuste 1 
2.3. Estação Manual Integral 2 
2.4. Balanço Automático 2 
2.5. Malha Aberta ou Fechada 3 
2.6. Ação Direta ou Inversa 3 
3. Especificação do Controlador 5 
3.1. Controlador Liga-Desliga 5 
3.2. Controlador com Intervalo Diferencial
 5 
3.3. Controlador Proporcional 6 
3.4. Controlador P + I 7 
3.5. Controlador P + D 8 
3.6. Controlador P + I + D 10 
3.7. Controlador Tipo Batelada 10 
3.8. Controlador Analógico 
 12 
3.9. Controlador Digital 13 
 
4. Controlador Microprocessado 14 
4.1. Conceito 14 
4.2. Características 14 
4.3. Controladores comerciais 15 
4. Controlador SPEC 200 16 
4.1. Descrição e Funções 16 
5. Estação Manual de Controle 18 
5.1. Estação Manual 18 
5.2. Estação de Chaveamento A/M
 18 
5.3. Estação A/M e Polarização 19 
5.4. Serviços Associados 20 
8. Válvula de Controle 
1. Introdução 1 
2. Elemento Final de Controle 1 
3. Válvula de Controle 2 
4. Corpo 3 
4.1. Conceito 3 
4.2. Sede 3 
4.3. Plug 3 
5. Castelo 4 
6. Atuador 4 
6.1. Operação 4 
6.2. Atuador Pneumático 5 
6.3. Ações do Atuador 5 
6.4. Escolha da Ação 6 
6.5. Mudança da Ação 7 
6.6. Dimensionamento 7 
6.7. Outro Elemento Final 7 
7. Acessórios 8 
7.1. Volante 8 
7.2. Posicionador 8 
7.3. Booster 9 
8. Característica da Válvula 
 10 
8.1. Conceito 10 
8.2. Válvula e Processo 10 
8.3. Escolha de Características 12 
9. Operação da Válvula 13 
9.1. Aplicação da Válvula 13 
9.2. Desempenho 13 
9.3. Rangeabilidade 14 
10. Vedação e Estanqueidade 15 
10.1. Classificação 15 
10.2. Fatores do Vazamento 15 
10.3. Válvulas de Bloqueio 
 15 
11. Dimensionamento 16 
11.1. Filosofia 16 
11.2. Válvulas para Líquidos 17 
11.3. Válvulas para Gases 17 
11.4. Queda de Pressão 17 
 
 
12. Instalação 18 
12.1. Introdução 18 
12.2. Localização da Válvula 18 
12.3. Comissionamento 18 
12.4. Tensões da Tabulação 19 
12.5. Redutores 19 
12.6. Instalação da Válvula 19 
13. Parâmetros de Seleção 20 
13.1. Função da Válvula 20 
13.2. Fluido do Processo 20 
13.3. Perdas de Atrito do Fluido 20 
13.4. Condições de Operação 21 
13.5. Vedação 21 
13.6. Materiais de Construção 21 
13.7. Elemento de Controle 21 
14. Tipos de Válvulas 22 
14.1. Válvula Gaveta 23 
14.2. Válvula Esfera 24 
14.3. Válvula Borboleta 25 
14.4. Válvula Globo 27 
14.5. Válvula Auto-regulada 28 
15. Válvulas Especiais 30 
15.1. Válvula Retenção 30 
15.2. Tipo Levantamento 31 
15.3. Retenção Esfera 31 
15.4. Retenção Borboleta 31 
15.5. Retenção e Bloqueio 
 32 
16. Válvula de Alívio de Pressão 32 
16.1. Função do Equipamento 32 
16.2. Definições e Conceitos 32 
16.3. Sobrepressão 33 
16.4. Válvula de Segurança 34 
17. Válvulas Solenóides 36 
17.1. Solenóide 36 
17.2. Válvula Solenóide 36 
17.3. Operação e Ação 37 
18. Válvula Redutora de Pressão 38 
18.1. Conceito 38 
18.2. Precisão da Regulação 38 
18.3. Sensibilidade 38 
18.4. Seleção 39 
18.5. Instalação 39 
18.6. Operação 40 
 
5. Especificação de 
Instrumentos 
1. Informação do Produto 1 
1.1. Propriedade (feature) 1 
1.2. Especificação 1 
1.3. Característica 2 
2. Propriedades do Instrumento 2 
2.1. Funcionalidade 2 
2.2. Estabilidade 6 
2.3. Integridade 6 
2.4. Robustez 10 
2.5. Confiabilidade 
 11 
2.6. Disponibilidade 15 
2.7. Calibração 16 
2.8. Manutenção 17 
2.9. Resposta dinâmica 18 
3. Especificações do instrumento 20 
3.1. Especificações de Operação 20 
Característica 20 
3.2. Especificação de desempenho
 20 
3.3. Especificações funcionais 30 
3.4. Especificações físicas 31 
3.5. Especificação de segurança 32 
4. Corrosão dos Instrumentos 41 
4.1. Tipos de Corrosão 41 
4.2. Corrosão nos instrumentos 41 
4.3. Partes molhadas 42 
4.4. Materiais de revestimento 42 
4.5. Partes expostas ao ambiente 43 
4.6. Instrumentos pneumáticos 43 
4.7. Instrumentos eletrônicos 43 
4.8. Processos Marginais 45 
5 Terminologia 
2.1. Introdução 1 
2.2. Definições e Conceitos 1 
2.3. Referências Bibliográficas 31 
 
 
 
 
Medição das Variáveis 
 
Objetivos de Ensino 1 
1. Variáveis de Processo 2 
1.1. Introdução 2 
1.2. Conceito 2 
1.3. Dimensões 2 
2. Tipos das Quantidades 3 
2.1. Energia e Propriedade 3 
2.2. Extensivas e Intensivas 3 
2.3. Pervariáveis e Transvariáveis 3 
2.4. Variáveis e Constantes 4 
2.5. Contínuas e Discretas 4 
2.6. Mecânicas e Elétricas 4 
3. Faixa das Variáveis 6 
3.1. Faixa e Amplitude de Faixa 6 
3.2. Limites de Faixa 6 
3.3. Faixa e Desempenho 6 
4. Função Matemática 7 
4.1. Conceito 7 
4.2. Notação 7 
4.3. Função Linear 7 
4.4. Correlação 8 
1. Pressão 
1. Conceitos Básicos 1 
1.1. Definição 1 
1.2. Unidades 1 
1.3. Tipos 2 
2. Medição da Pressão 3 
2.1. Objetivos da medição 3 
2.2. Padrões de calibração 4 
2.3. Sensores Mecânicos 6 
2.4. Sensores Elétricos 9 
2.5. Seleção do Sensor 9 
3. Acessórios 9 
3.1. Selo Químico 9 
3.2. Pressostato 10 
2. Temperatura 
1. Conceitos Básicos 1 
1.1. Definições 1 
1.2. Unidades 2 
1.3. Escalas 2 
1.4. EPIT 3 
2. Medição da Temperatura 5 
2.1. Introdução 5 
2.2. Sensores 5 
2.3. Termômetros de vidro 6 
2.4. Bimetal 7 
2.5. Enchimento Termal 8 
2.6. Termopar 9 
2.7. Resistência detectora de temperatura 
(RTD) 14 
3. Acessórios 27 
3.1. Bulbo 27 
3.2. Capilar 28 
3.3. Poço de temperatura 29 
4. Referências Bibliográficas 30 
3. Vazão 
1. Fundamentos 1 
1.1. Conceito de vazão 1 
1.2. Unidades 2 
1.3. Funções Associadas 2 
1.4. Dificuldades da Vazão 3 
2. Medidores de Vazão 4 
2.1. Sistema de Medição 4 
2.2. Tipos de Medidores 4 
2.3. Quantidade ou Instantânea 4 
2.4. Relação Matemática 5 
2.5. Diâmetros Totais e Parciais 5 
2.6. Com e Sem Fator K 5 
2.7. Volumétricos ou Mássicos 6 
2.8. Energia Extrativa ou Aditiva 6 
2.9. Medidor Universal Ideal 6 
2.10. Medidores Favoritos 7 
3. Geradores de ∆p 8 
3.1. Elemento Gerador 9 
4. Placa de Orifício 9 
4.1. Conceito 9 
4.2. Características Físicas 9 
4.3. Tomadas da Pressão 10 
4.4. Dimensionamento 10 
4.5. Vantagens 11 
4.6. Desvantagens e Limitações 11 
4.7. Orifício Integral 12 
4.8. Tubo Venturi 12 
4.9. Outros Geradores da Pressão13 
4.10.Seleção do Elemento 13 
4.11. Medidor do ∆p 13 
5. Medidor Tipo Alvo (Target) 14 
6. Rotâmetro de Área Variável 15 
7. Deslocamento Positivo 16 
 
 
8. Medidor Magnético 17 
8.1. Princípio de funcionamento 17 
8.2. Sistema de Medição 17 
8.3. Tubo Medidor 17 
8.4. Transmissor de Vazão 18 
8.5. Vantagens 18 
8.6. Desvantagens e limitações 19 
9. Turbina 19 
9.1. Princípio de funcionamento 19 
9.2. Construção 19 
9.3. Vantagens 20 
9.4. Desvantagens e limitações 20 
10. Medidor tipo Vortex 21 
11. Medidor Coriolis 23 
11.1. Introdução 23 
11.2. Efeito Coriolis 23 
11.3. Calibração 24 
11.4. Medidor Industrial 24 
11.5. Características 25 
11.6. Aplicações 25 
11.7. Limitações 26 
12. Medidor termal 26 
12.1. Princípio de Funcionamento 26 
12.2. Medidor a Calor 26 
13. Medidor ultra-sônico 28 
13.1. Introdução 28 
13.2. Diferença de Tempo 28 
13.3. Diferença de Freqüência 29 
13.4. Efeito Doppler 29 
4. Nível 
1. Conceitos Básicos 1 
1.1. Introdução 1 
1.2. Conceito 1 
1.3. Unidades 2 
1.4. Aplicações 2 
2. Medição de Interface 3 
3. Medição de Nível 4 
4. Visor de nível 4 
4.1. Medidor com Bóia 5 
4.2. Pressão Diferencial 6 
4.3. Medição a borbulhamento 9 
4.4. Medição com Deslocador 11 
4.5. Medição Radioativa 13 
4.6. Sistema com radar 20 
4.7. Medidor sônico e ultra-sônico 25 
 
 
 
 
 
 
Instrumentação 
 
1. Fundamentos 
2. Funções 
3. Variáveis 
 
 
 
 
 
 
1. 
Fundamentos 
 
 
 
 
 
 
 
1. Instrumentação 
2. Símbolos e Identificação 
3. Sistemas de Instrumentação 
4. Terminologia 
 
 
 
 
 1
1.1 
Instrumentação 
 
 
 
Fig. 1.1.1. Operadorde campo, sala de controle centralizada e arrea industrial 
 
Instrumentação 
 2
Objetivos de Ensino 
1. Definir o significado de instrumentação e 
listar as disciplinhas correlatas. 
2. Descrever as aplicações e as vantagens 
do controle e da automação industrial. 
3. Informar acerca do histórico e da 
evolução das tecnologias aplicadas: 
analógica e digital, pneumática e 
eletrônica, centralizada e distribuída, 
dedicada e compartilhada, real e virtual.. 
1. Instrumentação 
1.1. Conceito e aplicações 
A instrumentação é o ramo da 
engenharia que trata de instrumentos 
industriais. 
Os enfoques da Instrumentação podem 
ser de 
1. Fabricação: construção de 
componentes e instrumento 
2. Projeto: detalhamento básico e 
específico de sistemas 
equipamentos e instrumentos 
3. Especificação: estabelecimento de 
características físicas, funcionais e 
de segurança dos instrumentos 
4. Vendas: comercialização, marketing 
e promoção de instrumentos 
5. Montagem: fixação correta dos 
instrumentos no local de trabalho, 
para que ele opere conforme o 
previsto 
6. Operação: monitoração do 
desempenho do instrumento e 
atuação manual, quando necessário, 
para garantir segurança e eficiência 
7. Manutenção dos instrumentos: 
reparo do instrumento quando 
inoperante, calibração e ajuste do 
instrumento quando o desempenho 
metrológico o exigir 
As principais funções dos instrumentos 
são: 
1. sensor: detecção da variável medida 
2. Indicação: apresentação do valor 
instantâneo da variavel 
3. Condicionamento do sinal: operação 
de tornar mais amigável e tratável o 
sinal original 
4. Registro: apresentação do valor 
histórico e em tempo real da variavel 
5. Controle: garantir que o valor de uma 
variável permaneça igual, em torno 
ou próximo de um valor desejável 
6. Alarme e intertravamento: geração 
de sinais para chamar a atenção do 
operador para condições que exijam 
sua interferência ou para atuar 
automaticamente no processo para 
mantê-lo seguro 
As variáveis envolvidas incluem mas não 
se limitam a 
1. Pressão 
2. Temperatura 
3. Vazão 
4. Nível 
5. Análise 
Os instrumentos estão associados e 
aplicados aos seguintes equipamentos: 
1. Caldeira: equipamento para gerar 
vapor 
2. Reator: equipamento onde se realiza 
uma reação química ordenada 
3. Compressor: equipamento para 
mover gases 
4. Bomba: equipamento para mover 
liquidos 
5. Coluna de destilação: equipamento 
para separar diferentes produtos 
com diferentes pontos de ebulição 
6. Forno: equipamento para aquecer 
algum produto 
7. Refrigerador: equipamento para 
esfriar algum produto 
8. Condicionador de ar: equipamento 
para manter as condições do ar 
ambiente dentro de determinados 
limites 
As indústrias que utilizam os 
instrumentos de medição e de controle do 
processo, de modo intensivo e extensivo 
são: 
1. Química 
2. Petroquímica 
3. Refinaria de petróleo 
4. Gás e óleo 
5. Dutos e Terminais 
6. Têxtil 
7. Fertilizante 
8. Papel e celulose 
9. Alimentícia 
10. Farmacêutica 
11. Cimento 
12. Siderúrgica 
13. Mineração 
14. Nuclear 
Instrumentação 
 3
15. Hidrelétrica 
16. Termelétrica 
17. Tratamento d'água e de efluentes 
1.2. Disciplinas relacionadas 
O projeto completo do sistema de 
controle de um processo envolve vários 
procedimentos e exige os conhecimentos 
dos mais diversos campos da engenharia, 
tais como: 
1. Mecânica dos fluidos, para a 
especificação de bombas, 
dimensionamento de tubulações, 
disposição de bandejas da coluna de 
destilação, dimensionamento de 
trocadores de calor, especificação de 
bombas e compressores. 
2. Transferência de calor, para a 
determinação da remoção do calor 
dos reatores químicos, pré-
aquecedores, caldeiras de 
recuperação e dimensionamento de 
condensadores. 
3. Cinética das reações químicas, para 
o dimensionamento dos reatores, 
escolha das condições de operação 
(pressão, temperatura e nível) e de 
catalizadores, 
4. Termodinâmica, para o calculo da 
transferência de massa, do número e 
da relação das placas de refluxo e 
das condições de equilíbrio do 
reator. 
Esses conhecimentos auxiliam na 
escolha e na aplicação do sistema de 
controle automático associado ao processo. 
Os modelos matemáticos, as analogias e a 
simulação do processo são desenvolvidos e 
dirigidos para o entendimento do processo e 
sua dinâmica e finalmente para a escolha 
do melhor sistema de controle. 
A especificação dos instrumentos requer 
o conhecimento dos catálogos dos 
fabricantes e das funções a serem 
executadas, bem como das normas, leis e 
regulamentações aplicáveis. 
A manutenção dos instrumentos exige o 
conhecimento dos circuitos mecânicos, 
pneumáticos e eletrônicos dos instrumentos, 
geralmente fornecidos pelos fabricantes dos 
instrumentos. Para a manutenção da 
instrumentação pneumática exige-se a 
habilidade manual e uma paciência bovina 
para os ajustes de elos, alinhamento de 
foles, estabelecimento de ângulos retos 
entre alavancas, colocação de parafusos em 
locais quase inacessíveis. A manutenção 
dos instrumentos eletrônicos requer o 
conhecimento da eletrônica básica, do 
funcionamento dos amplificadores 
operacionais e atualmente das técnicas 
digitais. O fabricante correto fornece os 
circuitos eletrônicos e os diagramas de 
bloco esquemáticos dos instrumentos. 
Para a sintonia do controlador e o 
entendimento dos fenômenos relativos ao 
amortecimento, à oscilação e à saturação é 
útil o conhecimento rigoroso dos conceitos 
matemáticos da integral e da derivada. A 
analise teórica da estabilidade do processo 
requer uma matemática transcendental, 
envolvendo a função de transferência, os 
zeros e os pólos de diagramas, as equações 
diferenciais, a transformada de Laplace e os 
critérios de Routh-Hurwitz. 
2. Vantagens e Aplicações 
Nem todas as vantagens da 
instrumentação podem ser listadas aqui. As 
principais estão relacionadas com a 
qualidade e com a quantidade dos produtos, 
fabricados com segurança e sem 
subprodutos nocivos. Há muitas outras 
vantagens. O controle automático possibilita 
a existência de processos extremamente 
complexos, impossíveis de existirem apenas 
com o controle manual. Um processo 
industrial típico envolve centenas e até 
milhares de sensores e de elementos finais 
de controle que devem ser operados e 
coordenados continuamente. 
Como vantagens, o instrumento de 
medição e controle 
1. não fica aborrecido ou nervoso, 
2. não reclama, 
3. não fica distraído ou atraído por pessoas 
bonitas, 
4. não assiste a um jogo de futebol na 
televisão nem o escuta pelo rádio, 
5. não pára para almoçar ou ir ao banheiro, 
6. não fica cansado de trabalhar, 
7. não tem problemas emocionais, 
8. não abusa seu corpos ou sua mente, 
9. não tem sono, 
10. não folga do fim de semana ou feriado, 
11. não sai de férias, 
12. não reivindica aumento de salário. 
Instrumentação 
 4
Porém, como desvantagens, o 
instrumento 
1. sempre apresenta erro de medição 
2. opera adequadamente somente quando 
estiver nas condições previstas pelo 
fabricante, 
3. requer calibrações e ajustes periódicos, 
para se manter exato 
4. requer manutenção corretiva, preventiva 
ou preditiva, para que sua precisão se 
mantenha dentro dos limites 
estabelecidos pelo fabricante 
5. é provável que algum dia ele falhe e pela 
lei de Murphy, esta falha geralmente 
acontece na pior hora possível e pode 
acarretar grandes complicações. 
2.1. Qualidade do Produto 
A maioria dos produtos industriais é 
fabricada para satisfazer determinadas 
propriedades físicas e químicas. Quanto 
melhor a qualidade do produto, menores 
devem ser as tolerâncias de suas 
propriedades. Quanto menor a tolerância, 
maior a necessidade dos instrumentos para 
a medição e o controle automático. 
Os fabricantes executam testes físicos e 
químicos em todos os produtos feitos ou, 
pelo menos, em amostras representativas 
tomadas aleatoriamente das linhas de 
produção, para verificar se as 
especificações estabelecidas foram 
atingidaspela produção. Para isso, são 
usados instrumentos tais como indicadores 
de densidade e viscosidade, espectrômetros 
de massa, analisadores de infravermelho, 
cromatógrafos e outros. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 1.1.1. Transmissor de pH 
 
 
Os instrumentos possibilitam a 
verificação, a garantia e a repetibilidade da 
qualidade dos produtos. 
Atualmente, o conjunto de normas ISO 
9000 exige que os instrumentos que 
impactam a qualidade do produto tenham 
um sistema de monitoração, onde estão 
incluídas a manutenção e calibração 
documentada deles. 
2.2. Quantidade do Produto 
As quantidades das matérias primas, 
dos produtos finais e das utilidades devem 
ser medidas e controladas para fins de 
balanço do custo e do rendimento do 
processo. Também é freqüente a medição 
de produtos para venda e compra entre 
plantas diferentes. 
Os instrumentos de indicação, registro e 
totalização da vazão e do nível fazem a 
aquisição confiável dos dados através das 
medições de modo continuo e preciso. 
Os instrumentos asseguram a 
quantidade desejada das substâncias. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 1.1.2. Instrumentos de medição de nível 
 
2.3. Economia do Processo 
O controle automático economiza a 
energia, pois elimina o superaquecimento 
de fornos, de fornalhas e de secadores. O 
controle de calor está baseado geralmente 
na medição de temperatura e não existe 
nenhum operador humano que consiga 
sentir a temperatura com a precisão e a 
sensitividade do termopar ou da resistência. 
Os instrumentos garantem a 
conservação da energia e a economia do 
processo . 
Instrumentação 
 5
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 1.1.3. Instrumentação aplicada à indústria 
 
2.4. Ecologia 
Na maioria dos processos, os produtos 
que não são aproveitáveis e devem ser 
jogados fora, são prejudiciais às vidas 
animal e vegetal. A fim de evitar este 
resultado nocivo, devem ser adicionados 
agentes corretivos para neutralizar estes 
efeitos. Pela medição do pH dos efluentes, 
pode se economizar a quantidade do agente 
corretivo a ser usado e pode se assegurar 
que o efluente esteja não agressivo. 
Os instrumentos garantem efluentes 
limpos e inofensivos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 1.1.2. Incêndio em área industrial 
 
 
 
2.5. Segurança da Planta 
Muitas plantas possuem uma ou várias 
áreas onde podem estar vários perigos, tais 
como o fogo, a explosão, a liberação de 
produtos tóxicos. Haverá problema, a não 
ser que sejam tomados cuidados especiais 
na observação e no controle destes 
fenômenos. Hoje são disponíveis 
instrumentos que podem detectar a 
presença de concentrações perigosas de 
gases e vapores e o aparecimento de 
chama em unidades de combustão. Os 
instrumentos protegem equipamentos e 
vidas humanas. 
2.6. Proteção do Processo 
O processo deve ter alarme e proteção 
associados ao sistema de medição e 
controle. O alarme é realizado através das 
mudanças de contatos elétricos, 
monitoradas pelos valores máximo e mínimo 
das variáveis do processo. Os contatos dos 
alarmes podem atuar (ligar ou desligar) 
equipamentos elétricos, dispositivos sonoros 
e luminosos. 
Os alarmes podem ser do valor absoluto 
do sinal, do desvio entre um sinal e uma 
referência fixa e da diferença entre dois 
sinais variáveis. 
É útil o uso do sistema de desligamento 
automático ou de trip do processo. Deve-se 
proteger o processo, através de um sistema 
lógico e seqüencial que sinta as variáveis do 
processo e mantenha os seus valores 
dentro dos limites de segurança, ligando ou 
desligando os equipamentos e evitando 
qualquer seqüência indevida que produza 
condição perigosa. 
Os primeiros sistemas de 
intertravamento utilizavam contatos de reles, 
contadores, temporizadores e integradores. 
Hoje, são utilizados os Controladores 
Lógicos Programáveis (CLP), a base de 
microprocessadores, que possuem grande 
eficiência em computação matemática, 
seqüencial e lógica, que são os parâmetros 
básicos do desligamento para garantir a 
segurança da planta. 
 
 
 
 
 
 Apostilas\Instrumentação. 11 Introdução.doc 23 MAR 01 (Substitui 03 SET 00) 
 
 6
 
1.2 
Símbolos e Identificação 
 
 
 
1. Introdução 
A simbologia de instrumentação 
analógica e digital, compartilhada e 
integral, distribuída e centralizada se 
baseia nas seguintes normas americanas 
(geralmente traduzidas para o português) : 
1. ISA S5.1, Instrumentation Symbols 
and Identification, 1984 
2. ISA S5.3, Graphic Symbols for 
Distributed Control/Shared Display 
Instrumentation, Logic and Computer 
Systems, 1983 
2. Aplicações 
Os símbolos de instrumentação são 
encontrados principalmente em 
1. fluxogramas de processo e de 
engenharia, 
2. desenhos de detalhamento de 
instrumentação instalação, 
diagramas de ligação, plantas de 
localização, diagramas lógicos de 
controle, listagem de instrumentos, 
3. painéis sinópticos e semigráficos na 
sala de controle, 
4. diagramas de telas de vídeo de 
estações de controle. 
3. Roteiro da identificação 
3.1. Geral 
Cada instrumento ou função a ser 
identificada é designado por um conjunto 
alfanumérico, chamado de tag. A parte de 
identificação da malha correspondente ao 
número é comum a todos os instrumentos 
da mesma malha. O tag pode ainda ter 
sufixo para completar a identificação. 
 
3.2. Tag completo típico 
 
TIC 103 Identificação do instrumento ou tag 
do instrumento 
T... Primeira letra: variável da malha, 
Temperatura 
...C Última letra: identificação funcional: 
Controlador 
...I... Modificador ou complemento da 
função: Indicador 
 103 Número da malha de temperatura 
 
 
O número da malha do instrumento 
pode incluir o código da informação da 
área . Por exemplo, o TIC 500-103, TIC 
500-104, aos dois controladores 
indicadores de temperatura, ambos da 
área 500 e os números seqüenciais são 
103 e 104. 
3.3. Identificação funcional 
A identificação funcional do instrumento 
ou seu equivalente funcional consiste de 
Símbolos e Identificação 
 7
letras da Tab. 1.2.5 e inclui uma primeira 
letra, que é a variável do processo medida 
ou de inicialização. A primeira letra pode 
ter um modificador opcional. Por exemplo, 
PT é o transmissor de pressão e PDT é o 
transmissor de pressão diferencial. 
A identificação funcional do instrumento 
é feita de acordo com sua função e não de 
sua construção. Assim, um transmissor de 
pressão diferencial para medir nível tem o 
tag LT (transmissor de nível) e não o de 
PDT, transmissor de pressão diferencial. 
Embora o transmissor seja construído e 
realmente meça pressão diferencial, seu 
tag depende de sua aplicação e por isso 
pode ser LT, quando mede nível ou FT, 
quando mede vazão. Outro exemplo, uma 
chave atuada por pressão ligada à saída 
de um transmissor pneumático de nível 
tem tag LS, chave de nível e não PS, 
chave de pressão. 
O tag também não depende da variável 
manipulada, mas sempre da variável 
inicializada ou medida. Assim, uma válvula 
que manipula a vazão de saída de um 
tanque para controlar nível, tem tag de LV 
ou LCV e não de FV ou FCV. 
A segunda letra tipicamente é a função 
do instrumento. FT é o tag de um 
transmissor (T) de vazão (F). Também a 
segunda letra pode ter um ou mais 
modificadores. FIA é o tag de um indicador 
de vazão, com alarme. Alarme é o 
modificador da função indicação. Também 
pode se detalhar o tipo de alarme, p. ex., 
FIAL é o tag de um indicador de vazão 
com alarme de baixa. 
O tag pode ter modificador da variável 
(primeira letra) e da função (segunda letra). 
Por exemplo, PDIAL é um indicador de 
pressão diferencial (modificador de 
pressão) com alarme (modificador do 
indicador) de baixa (modificador do 
alarme). 
Quando o tag possuir várias letras, 
pode-se dividi-lo em dois tags. O 
instrumento é simbolizado por dois balões 
se tangenciando e o tag por ser, por 
exemplo, TIC-3 para o controlador 
indicador de temperatura e 
TSH-3 para a chave manual associada ao 
controlador.Todas as letras de identificação de 
instrumentos são maiúsculas. Por isso, 
deve-se evitar usar FrC para controlador 
de relação de vazões e usar FFC, 
controlador de fração de vazões. 
As funções de computação (+. -, x, ÷, 
√), seleção (<, >), lógica e covnersão (i/p, 
p/i) deve ter os símbolos ao lado do balão, 
para esclarecer a função executada. 
3.4. Identificação da malha 
A identificação da malha geralmente é 
feita por um número, colocado ao final da 
identificação funcional do instrumento 
associado a uma variável de processo. A 
numeração pode ser serial ou paralela. 
Numeração paralela começa de 0 ou para 
cada variável, TIC-100, FIC-100, LIC-100 e 
AI-100. Numeração serial usa uma única 
seqüência de números, de modo que se 
tem TIC-100, FIC-101, LIC-102 e AI-103. A 
numeração pode começar de 1 ou 
qualquer outro número conveniente, como 
101, 1001, 1201. 
Quando a malha tem mais um 
instrumento com a mesma função, 
geralmente a função de condicionamento, 
deve-se usar apêndice ou sufixo ao 
número. Por exemplo, se a mesma malha 
de vazão tem um extrator de raiz quadrada 
e um transdutor corrente para pneumático, 
o primeiro pode ser FY-101-A e o segundo 
FY-101-B. Quando se tem um registrador 
multiponto, com n pontos, é comum 
numerar as malhas como TE-18-1, TE-18-
2, TE-18-3 até TE-18-n. 
Quando um registrador tem penas 
dedicadas para vazão, pressão, 
temperatura, seu tag pode ser FR-2, PR-5 
e TR-13. Se ele registra três temperaturas 
diferentes, seu tag pode ser TR-7/8/9. 
Acessórios de instrumentos, como 
medidores de purga, regulador de pressão, 
pote de selagem e poço de temperatura, 
que às vezes nem é mostrado 
explicitamente no diagrama, precisam ser 
identificados e ter um tag, de acordo com 
sua função e deve ter o mesmo número da 
malha onde é utilizado. Esta identificação 
não implica que o acessório deva ser 
representado no diagrama. Também pode 
usar o mesmo tag da malha e colocando-
se a palavra de sua função, como SELO, 
POÇO, FLANGE, PURGA. Há acessório 
que possui letra correspondente, como W 
para poço termal. 
Símbolos e Identificação 
 8
Pode haver diferenças de detalhes de 
identificação. Por exemplo, para a malha 
301 de controle de temperatura, pode-se 
ter a seguinte identificação: 
 
TE-301 sensor de temperatura 
TT – 301 transmissor de temperatura 
TIC-301 controlador de temperatura 
TCV-301 válvula controladora (ou de 
controle) de temperatura 
 
Porém, há quem prefira e use: 
 
TIC-301-E sensor de temperatura 
TIC – 301-T transmissor de temperatura 
TIC-301-C controlador de temperatura 
TIC-301-V válvula controladora (ou de 
controle) de temperatura 
 
Também é possível encontrar em 
diagramas o tag de TIC ou TC para o 
controlador de temperatura. Como 
praticamente todo controlador é também 
indicador, é comum simplificar e usar TC. 
Alguns projetistas usam pequenas 
diferenças de tag para distinguir válvulas 
auto controladas (reguladoras) de válvulas 
convencionais que recebem o sinal do 
controlador. Assim, a válvula auto 
controlada de temperatura tem tag de TCV 
e a válvula convencional de TV. 
4. Simbologia de Instrumentos 
A normalização dos símbolos e 
identificações dos instrumentos de 
medição e controle do processo, que inclui 
símbolos e códigos alfa numéricos, torna 
possível e mais eficiente a comunicação do 
pessoal envolvido nas diferentes áreas de 
uma planta manutenção, operação, projeto 
e processo. Mesmo os não especialistas 
em instrumentação devem saber a 
identificação dos instrumentos. 
4.1. Parâmetros do Símbolo 
A simbologia correta da instrumentação 
deve conter os seguintes parâmetros 
1. identificação das linhas de 
interligação dos instrumentos, p. 
ex.., eletrônica física , eletrônica por 
configuração, pneumática. 
2. determinação do local de instalação 
dos instrumentos, acessível ou não 
acessível ao operador de processo. 
3. filosofia da instrumentação, quanto 
ao instrumento ser dedicado a cada 
malha ou compartilhado por um 
conjunto de malhas de processo 
4. identificação (tag) do instrumento, 
envolvendo a variável do processo, 
a função do instrumento e o numero 
da malha do processo. 
5. outras informações adicionais. 
4.2. Alimentação dos instrumentos 
A maioria absoluta dos instrumentos de 
medição e de controle requer alguma fonte 
de alimentação, que lhe forneça algum tipo 
de energia para seu funcionamento. 
Os tipos mais comuns de alimentação 
são a elétrica e a pneumática, porém há 
muitas outras disponíveis. 
As seguintes abreviações são 
sugeridas para denotar os tipos de 
alimentação. Opcionalmente, elas podem 
indicar também tipos de purga. 
 
AS Suprimento de ar (Air supply) 
ES Suprimento elétrico (Electric supply) 
GS Suprimento de gás (Gas supply) 
HS Suprimento hidráulico 
NS Suprimento de Nitrogênio 
SS Suprimento de Vapor (Steam supply) 
WS Suprimento de água (Water supply) 
 
O nível de alimentação pode ser 
adicionado à linha de alimentação do 
instrumento. Por exemplo, AS 100 kPa 
(alimentação pneumática de 100 kPa), ES 
24 V cc (alimentação de 24 V cc para 
instrumento elétrico). 
Símbolos e Identificação 
 9
Tab. 1.2.1. Válvulas de controle 
 
 
 
 
 
 
Válvula de controle com 
atuador pneumático 
 
 
 
 
 
Válvula atuada por 
cilindro (ação dupla) 
 
 
 
 
 
Válvula auto regulada ou 
reguladora 
 
 
 
 
 
Reguladora com tomada 
de pressão externa 
 
 
 
 
 
 
 
Reguladora de vazão 
autocontida 
 
 
 
 
 
 
 
Válvula solenóide com 
três vias com reset 
 
 
 
 
 
 
Atuada por diafragma 
com pressão balanceada 
 
 
 
 
 
 
 
Válvula com atuador a 
diafragma e posicionador 
 
 
 
 
 
 
Ação da válvula 
FC – Falha fechada 
FO – Falha aberta 
 
 
 
 
 
 
Válvula de controle com 
atuador manual 
 
Tab. 1.2.2. Válvulas manuais 
 
(*) 
 
 
Válvula gaveta 
(*) Pode ser acoplado 
atuador ao corpo 
(*) 
 
 
 
Válvula globo 
 
 
 
 
Válvula retenção 
 
 
 
 
Válvula plug 
 
 
 
 
Válvula controle manual 
(*) 
 
 
 
Válvula esfera 
(*) 
 
 
 
Válvula borboleta ou 
damper 
 
 
 
 
Válvula de retenção e 
bloqueio 
 
 
 
 
Válvula de blowdown 
(*) 
 
 
 
Válvula diafragma 
(*) 
 
 
 
Válvula ângulo 
(*) 
 
 
 
Válvula três vias 
 
 
 
 
Válvula quatro vias 
 Corpo de válvula isolado 
 
 
 
 
 
Válvula agulha 
 
 
 
Outras válvulas com 
abreviatura sob o corpo 
 
S 
R 
FO ou FC 
IhV 
NV 
TSO 
Símbolos e Identificação 
 
Tab. 1.2.3. Miscelânea 
 
 
 
 
 
 
Válvula de segurança de 
pressão, ajuste em 100 
kPa 
 
 
 
 
 
 
Válvula de segurança de 
vácuo, ajuste em 50 mm 
H2O vácuo 
 
 
 
 
 
Disco de ruptura 
(pressão) 
 
 
 
 
 
Disco de ruptura (vácuo) 
 
 
 
 
 
C = selo químico 
P = amortecedor de 
pulsação 
S = sifão 
 
 
 
 
Plug 
 
 
 
 
Mangueira 
 
 
 
 
Filtro, tipo Y 
 
 
 
 
 
Purgador de vapor 
 
 
 
 
 
 
 
 
Dreno contínuo 
 
 
 
 
Código item #1234 
 
 
 
 
Funil de dreno 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Filtro tipo T 
 
 
 
 
 
 
 
Placa de orifício com flange 
 
 
 
 
Totalizador indicador de 
vazão a DP 
 
 
 
 
Indicador de vazão tipo área 
variável 
 
 
 
 
 
Tubo venturi ou bocal 
medidor de vazão 
 
 
 
 
 
Turbina medidora de vazão 
ou elemento propelente 
 
 
 
 
 
Placa de orifício em porta 
placa 
 
 
 
 
 
 
Tubo pitot ou Annubar 
 
 
 
 
 
Espetáculo cego instalado 
com anel em linha 
(passagem livre) 
 
 
 
 
 
Espetáculo cego instalado 
com disco em linha 
(bloqueado) 
 
 
 
 
 
 
 
 
Transmissor de nível a 
pressão diferencial 
 
 
PSV 
PSV 
PSE 
PSE 
C 
T 
LSV 
T 
LSV 
o 
FE 
FQI 
FI 
FE 
FE 
FE 
FE 
LT 
10
(Ver abreviaturas) 
Instrumento de nível tipo 
deslocador, montado 
externamente ao tanque 
LT 
Símbolos e Identificação 
 11
4.3. Linhas entre os Instrumentos 
As linhas de ligações entre os instrumentos devem ser mais finas que as linhas de 
processo e são simbolizadas como mostrado a seguir. 
 
 Sinal indefinido: conexão com processo, elo mecânico ou 
alimentação do instrumento 
 Sinalpneumático, típico de 20 a 100 kPa (3 a 15 psi) 
 Sinal eletrônico, típico de 4 a 20 mA cc 
 Sinal de ligação por programação ou elo de comunicação 
 Elo mecânico 
 ~ ~ ~ Sinal eletromagnético ou sônico (guiado) 
 ~ ~ ~ Sinal eletromagnético ou sônico (não guiado) 
 L L L Sinal hidráulico 
 Tubo capilar 
 Linha de processo 
 
4.4. Balão do Instrumento 
O instrumento completo é simbolizado por um pequeno balão circular, com diâmetro 
aproximado de 12 mm. Porem, os avanços nos sistemas de controle com instrumentação 
aplicando microprocessador, computador digital, que permitem funções compartilhadas em 
um único instrumento e que utilizam ligações por programação ou por elo de comunicação, 
fizeram surgir outros símbolos de instrumentos e de interligações. 
 
Tab. 1.2.4. Representação dos instrumentos em Diagramas P&I 
 
 Sala de Controle Central Local Auxiliar Campo 
 Acessível ao 
operador 
Atras do painel 
ou inacessível 
ao operador 
Acessível ao 
operador 
Atras do painel 
ou inacessível 
ao operador 
Montado 
no campo 
Equipamento 
Instrumento 
discreto 
 
 
Equipamento 
compartilhado 
Instrumento 
compartilhado 
 
Software 
Função de 
computador 
 
 
Lógica 
compartilhada 
Controle Lógico 
Programável 
 
Instrumentos compartilhando o mesmo invólucro. Não é 
mandatório mostrar uma caixa comum. 
 
 
 
 
Tab. 1.2.5. Letras de Identificação 
 
Símbolos e Identificação 
 12
Primeira letra Letras subsequentes 
 Variável Modificador Função display Função saída Modificador 
A Análise (5,19) Alarme 
B Queimador Escolha (1) Escolha (1) Escolha (1) 
C Escolha (1) Controle (13) 
D Escolha (1) Diferencial 
E Tensão (f.e.m.) Elemento sensor 
F Vazão (flow) Fração ou relação (4) 
G Escolha (1) Visor (9) ou 
indicador local 
 
H Manual (hand) Alto (high) 
(7, 15, 16) 
I Corrente Indicação (10) 
J Potência Varredura (scan) (7) 
K Tempo Tempo de mudança 
(4, 21) 
 Estação controle 
(22) 
 
L Nível (level) Lâmpada (11) Baixo (low) 
(7, 15, 16) 
M Escolha (1) Momentâneo Médio (7, 15) 
N Escolha (1) Escolha (1) Escolha (1) Escolha (1) 
O Escolha (1) Orifício ou 
Restrição 
 
P Pressão, Vácuo Ponto de teste 
Q Quantidade Integral, Total (4) 
R Radiação Registro (17) 
S Velocidade ou 
Freqüência 
Segurança (8) Chave (13) 
T Temperatura Transmissão (18) 
U Multivariável (6) Multifunção (12) Multifunção (12) Multifunção (12) 
V Vibração, Análise 
mecânica 
 Válvula, damper 
(13) 
 
W Peso, Força Poço (well) 
X Não classificado (2) 
Variável a definir 
Eixo X Não 
classificado (2) 
Não classificado (2) Não 
classificado (2) 
Y Evento, Estado 
Função a definir 
Eixo Y Relé, computação 
(13, 14, 18) 
 
Z Posição ou Dimensão Eixo Z Elemento final 
 
Símbolos e Identificação 
 13
Notas para a Tabela das Letras de Identificação 
1. Uma letra de escolha do usuário tem o objetivo de cobrir significado não listado que é necessário em uma determinada aplicação. Se usada, a letra 
pode ter um significado como de primeira letra ou de letras subsequentes. O significado precisa ser definido uma única vez em uma legenda. Por exemplo, 
a letra N pode ser definida como módulo de elasticidade como uma primeira letra ou como osciloscópio como letra subsequente. 
2. A letra X não classificada tem o objetivo de cobrir significado não listado que será usado somente uma vez ou usado em um significado limitado. 
Se usada, a letra pode ter qualquer número de significados como primeira letra ou como letra subsequente. O significado da letra X deve ser definido do 
lado de fora do círculo do diagrama. Por exemplo, XR pode ser registrador de consistência e XX pode ser um osciloscópio de consistência. 
3. A forma gramatical do significado das letras subsequentes pode ser modificado livremente. Por exemplo, I pode significar indicador, ou indicação; 
T pode significar transmissão ou transmissor. 
4. Qualquer primeira letra combinada com as letras modificadoras D (diferencial), F (relação), M (momentâneo), K (tempo de alteração) e Q 
(integração ou totalização) representa uma variável nova e separada e a combinação é tratada como uma entidade de primeira letra. Assim, os 
instrumentos TDI e TI indicam duas variáveis diferentes: diferença de temperatura e temperatura. As letras modificadoras são usadas quando aplicável. 
5. A letra A (análise) cobre todas as análises não descritas como uma escolha do usuário. O tipo de análise deve ser especificado fora do circulo de 
identificação. Por exemplo, análise de pH, análise de O2. Análise é variável de processo e não função de instrumento, como muitos pensam principalmente 
por causa do uso inadequado do termo analisador. 
6. O uso de U como primeira letra para multivariável em lugar de uma combinação de outras primeiras letras é opcional. É recomendável usar as 
primeiras letras especificas em lugar da letra U, que deve ser usada apenas quando o número de letras for muito grande. Por exemplo, é preferível usar 
PR/TR para indicar um registrador de pressão e temperatura em vez de UR. Porém, quando se tem um registrador multiponto, com 24 pontos e muitas 
variáveis diferentes, deve-se usar UR. 
7. O uso dos termos modificadores alto (H), baixo (L), médio (M) e varredura (J) é opcional. 
8. O termo segurança se aplica a elementos primários e finais de proteção de emergência. Assim, uma válvula auto atuada que evita a operação de 
um sistema de fluido atingir valores elevados, aliviando o fluido do sistema tem um tag PCV (válvula controladora de pressão). Porém, o tag desta válvula 
deve ser PSV (válvula de segurança de pressão) se ela protege o sistema contra condições de emergência, ou seja, condições que são perigosas para o 
pessoal ou o equipamento e que são raras de aparecer. A designação PSV se aplica a todas as válvulas de proteção contra condições de alta pressão de 
emergência, independente de sua construção, modo de operação, local de montagem, categoria de segurança, válvula de alívio ou de segurança. Um 
disco de ruptura tem o tag PSE (elemento de segurança de pressão). 
9. A função passiva G se aplica a instrumentos ou equipamentos que fornecem uma indicação não calibrada, como visor de vidro ou monitor de 
televisão. Costuma-se aplicar TG para termômetro e PG para manômetro, o que não é previsto por esta norma. 
10. A indicação normalmente se aplica a displays analógicos ou digitais de uma medição instantânea. No caso de uma estação manual, a indicação 
pode ser usada para o dial ou indicador do ajuste. 
11. Uma lâmpada piloto que é parte de uma malha de instrumento deve ser designada por uma primeira letra seguida pela letra subsequente L. Por 
exemplo, uma lâmpada piloto que indica o tempo expirado deve ter o tag KQL (lâmpada de totalização de tempo). A lâmpada para indicar o funcionamento 
de um motor tem o tag EL (lâmpada de voltagem), pois a voltagem é a variável medida conveniente para indicar a operação do motor ou YL (lâmpada de 
evento) assumindo que o estado de operação está sendo monitorado. Não se deve usar a letra genérica X, como XL 
12. O uso da letra U para multifunção, vem vez da combinação de outras letras funcionais é opcional. Este designador não específico deve ser usado 
raramente. 
13. Um dispositivo que liga, desliga ou transfere um ou mais circuitos pode ser uma chave, um relé, um controlador liga-desliga ou uma válvula de 
controle, dependendo da aplicação. Se o equipamento manipula uma vazão de fluido do processo e não é uma válvula manual de bloqueio liga-desliga, ela 
é projetada como válvula de controle. É incorreto usar o tag CV para qualquer coisa que não seja uma válvula de controle auto atuada. Para todas as 
aplicações que não tenham vazão de fluido de processo, o equipamento é projetado como: 
a) Chave, se for atuada manualmente. 
b) Chave ou controlador liga-desliga, se for automático e for o primeiro dispositivo na malha. O termo chave é geralmente usadose o dispositivo é 
aplicado para alarme, lâmpada piloto, seleção, intertravamento ou segurança. O termo controlador é usado se o dispositivo é aplicado para o controle de 
operação normal. 
c) Relé, se for automático e não for o primeiro dispositivo na malha, mas atuado por uma chave ou por um controlador liga-desliga. 
14. As funções associadas com o uso de letras subsequentes Y devem ser definidas do lado de fora do circulo de identificação. Por exemplo, FY 
pode ser o extrator de raiz quadrada na malha de vazão; TY pode ser o conversor corrente para pneumático em uma malha de controle de temperatura. 
Quando a função é evidente como para uma válvula solenóide ou um conversor corrente para pneumático ou pneumático para corrente a definição pode 
não ser obrigatória. 
15. Os termos modificadores alto, baixo, médio ou intermediário correspondem aos valores da variável medida e não aos valores do sinal. Por 
exemplo, um alarme de nível alto proveniente de um transmissor de nível com ação inversa deve ser LAH, mesmo que fisicamente o alarme seja atuado 
quando o sinal atinge um valor mínimo crítico. 
16. Os termos alto e baixo quando aplicados a posições de válvulas e outras dispositivos de abrir e fechar são assim definidos: 
a) alto significa que a válvula está totalmente aberta 
b) baixo significa que a válvula está totalmente fechada 
17. O termo registrador se aplica a qualquer forma de armazenar permanentemente a informação que permita a sua recuperação por qualquer modo. 
18. Elemento sensor, transdutor, transmissor e conversor são dispositivos com funções diferentes, conforme ISA S37.1. 
19. A primeira letra V, vibração ou análise mecânica, destina-se a executar as tarefas em monitoração de máquinas que a letra A executa em uma 
análise mais geral. Exceto para vibração, é esperado que a variável de interesse seja definida fora das letras de tag. 
20. A primeira letra Y se destina ao uso quando as respostas de controle ou monitoração são acionadas por evento e não acionadas pelo tempo. A 
letra Y, nesta posição, pode também significar presença ou estado. 
21. A letra modificadora K, em combinação com uma primeira letra como L, T ou W, significa uma variação de taxa de tempo da quantidade medida 
ou de inicialização. A variável WKIC, por exemplo, pode representar um controlador de taxa de perda de peso. 
22. A letra K como modificador é uma opção do usuário para designar uma estação de controle, enquanto a letra C seguinte é usada para descrever 
controlador automático ou manual. 
 
Símbolos e Identificação 
 14
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
(a) Representação detalhada 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
(b) Representação simplificada 
 
Fig. 1.2.1. Representação detalhada de uma malha de controle de pressão (a) e a equivalente, simplificada 
(b). 
PIC 
211 
PT 
211 
½" 
0-300 
PIC 
211 
S.P. 
C-#2 
(PI) PAH 
dp/dt AO-21 AI-
PY 
211 
AS 
AS P 
PCV 
211 
FC 
Símbolos e Identificação 
 15
 
 
Fig. 1.2.2. Simbologia total 
 
 
 
 
 
Fig. 1.2.3. Simbologia de modo simplificado 
 
 
Fluido do 
trocador de 
calor 
PT 
2 
FT 
1 
PR FR 
FY 
TV 
3 
RTD 
TRC
21
1
3
TAL TSL 
3 3
Fluido do 
trocador de calor 
PR 
2 
FR 
1 
TV 
3 TRC
3
TAL 
4
Símbolos e Identificação 
 16
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 1.2.4. Diagrama funcional detalhado típico de malha de controle 
 
 
∆ 
Σ 
Τ 
< > 
 
∫ 
 
K 
I T A I 
FE 
FT 
FR 
I/P 
ELEMENTO DE VAZÃO 
TRANSMISSOR DE VAZÃO CAMPO 
PAINEL 
REGISTRADOR 
PAINE
L
CAMPO 
EXTRATOR DE RAIZ QUADRADA 
MEDIÇÃO 
FEEDFORWARD 
CONTROLADOR 
ESTAÇÃO AUTO-MANUAL 
TRANSDUTOR I/P 
VÁLVULA COM ATUADOR PNEUMÁTICO 
DIFERENÇA (ERRO) PONTO DE AJUSTE 
AÇÃO INTEGRAL 
AÇÃO PROPORCIONAL 
RELÉ TRANSFERÊNCIA A/M 
LIMITADOR AJUSTÁVEL H e L 
SOMADOR 
TRANSFERÊNCI
MANUAL 
SAÍDA
MANUAL EMERGÊNCIA 
 K 
Símbolos e Identificação 
 17
Tab. 1.2.6. Elementos do Diagrama Funcional 
 
 
 
 
Transmissor de vazão 
 
 
 
 
 
Transmissor de nível 
 
 
 
 
Transmissor de pressão 
 
 
 
 
Transmissor de temperatura 
 
 
 
 
Transmissor de análise 
 
 
 
Lâmpada de painel 
 
 
 
 
Indicador da variável X 
 
 
 
 
Registrador da variável X 
 
 
 
Bobina de relé 
 
 
 
Chave de transferência 
 
 
 
Relé de transferência ou trip 
 
 
 
Seletor de sinal alto 
 
 
 
Seletor de sinal baixo 
 
 
 
 
Conversor analógico/digital 
 
 
 
 
Conversor digital/analógico 
 
 
 
 
Operador motorizado 
 
 
 
 
Operador não especificado 
 
 
 
 
Extrator de raiz quadrada 
 
 
 
 
Multiplicador 
 
 
 
 
Divisor 
 
 
 
Polarização, adição ou subtração 
 
 
 
 
Comparador, diferença 
 
 
 
 
Adicionador, somador 
 
 
 
 
Tirador de média 
 
 
 
 
Integrador 
 
 
 
Contato normalmente aberto 
 
 
 
Contato normalmente fechado 
 
 
 
 
Gerador de sinal analógico 
 
 
 
 
Gerador de sinal manual 
 
 
 
 
Atuador solenoide 
 
 
 
 
Limitador de sinal alto 
 
 
 
 
Limitador de sinal baixo 
 
 
 
Transdutor ar pneumático para corrente 
 
 
 
Válvula com atuador pneumático 
 
 
 
 
Ação de controle proporcional 
 
 
 
 
Ação de controle integral 
 
 
 
Ação de controle derivativa 
5. Malha de controle 
A Fig. 1.2.1 (a). ilustra como os 
símbolos anteriores são combinados para 
descrever uma determinada malha de 
controle. Há vários níveis de 
detalhamento. À esquerda, tem-se a 
malha com todos os detalhes e à direita, 
a malha simplificada. 
FT 
LT 
PT 
AT 
TT 
XI 
XR 
T 
T 
 
 T 
 > 
 < 
A/D 
D/A 
× 
÷ 
± 
∆ 
Σ 
Σ/n 
Σ/t 
S 
MO
A 
 > 
 < 
 P/I 
K 
∫
d/dt f(x) 
Símbolos e Identificação 
 18
Esta malha de controle e indicação de 
pressão (PIC) é controlada por um 
sistema de controle distribuído 
compartilhado O ponto de ajuste deste 
controlador é estabelecido por um 
computador supervisório através de um 
highway de dados compartilhados que 
fornece o elo de programação entre o 
computador e o sistema de controle 
compartilhado. O número da malha de 
controle é único e igual a 211, que pode 
indicar a 11a malha da área 200. Todos 
os componentes da malha possuem este 
mesmo número, ou seja, 
1. transmissor PT 211 
2. transdutor i/p PY 211 
3. controlador PIC 211 
O transmissor PT 211 está ligado ao 
processo através de uma válvula de 
bloqueio de ½ " (13 mm) e sente a 
pressão de 0 a 300 psi e gera na saída o 
sinal padrão de corrente eletrônica de 4 a 
20 mA cc. O sinal de saída do 
transmissor é recebido e identificado no 
multiplexador do sistema compartilhado 
como a entrada analógica #17 (AI- 17). O 
controlador PIC 211 se encontra no 
console #2 (C-2) do sistema 
compartilhado e tem as funções de 
controle PI. O sistema compartilhado 
também fornece um sinal de alarme de 
alta e uma variação de pressão de alta 
(dP/dt) desta medição (PAH). No lado da 
saída do controlador, o sinal que deixa o 
multiplexador do sistema é identificada 
como a saída analógica (AO-21), que 
ainda é o sinal de 20 mA cc que é 
recebido por um transdutor i/p, que o 
converte para o sinal pneumático de 20 a 
100 kPa (0,2 a 1,0 kgf/cm2 ou 3 a 15 
psi), que está montado na válvula de 
controle PCV 211. A válvula em si é 
linear, em falha ela fecha (fail close - FC) 
e possui um posicionador (P). O 
transdutor i/p requer a alimentação 
pneumática (AS - air supply), típica de 
140 kPa (22 psi). 
O diagrama da Fig. 1.2.1 (b) mostra 
uma malha de controle de pressão, digital 
e compartilhada, PIC. 
6. Sistemas completos 
A seguir são mostrados outros 
exemplos com símbolos de 
instrumentação. As Fig. 1.2.2. e Fig. 1.2.3 
mostram o mesmo sistema de controle 
com diferentes graus de detalhamento. 
Na Fig. 1.2.3 todos os elementos são 
mostrados. 
O registro da vazão é obtido de 
1. uma placa de orifício (elemento de 
vazão, FE-1, não mostrado), 
2. transmissor de vazão, montado no 
campo, FT-1, 
3. extrator de raiz quadrada, montado 
atrás do painel do operador 
4. registrador com duas penas, umapara a vazão (FR-1) e outra para a 
pressão (PR-2), montado no painel 
de leitura. 
O registro da pressão é obtido de 
1. transmissor de pressão, PT-2, 
montado no campo. A tomada da 
pressão usa a tomada de alta ou de 
baixa da placa de orifício. 
Todos os sinais envolvidos são 
pneumáticos, padrão de 20 a 100 kPa. 
A temperatura da saída do gás é 
medida por um detector de temperatura a 
resistência (RTD), montada em um poço, 
ligado diretamente ao registrador e 
controlador de temperatura (TRC-3). A 
saída elétrica do controlador (4 a 20 mA 
cc) modula a abertura de uma válvula 
esfera (TV-3), com atuador a cilindro. O 
controlador registrador de temperatura 
tem uma chave de temperatura 
(termostato TSL-3), que atua um alarme 
no painel (TAL-3), com a temperatura 
baixa. 
A Fig. 1.2.3 usa uma simbologia 
simplificada para mostrar que um gás é 
aquecido e sua temperatura é controlada 
por um controlador de painel. O fluido de 
aquecimento é modulado por uma válvula 
de controle e registra a vazão do gás, 
pressão e temperatura de saída e há um 
alarme que atua com temperatura baixa. 
 
 
 
 19
 
 
 
 
Fig. 1.2.5. Instrumentação para um sistema de distilação 
 
Alimentação
Símbolos e Identificação 
 20
 
 
 
 
Fig. 1.2.6. Instrumentação para um sistema de reação 
 
 
 
Sistemas de Instrumentação 
 21
A Fig. 1.2.5. mostra a descrição 
simbólica completa de um processo de 
distilação. 
A vazão de alimentação é medida (FE-3, 
FT-3) e registrada (FR-3), mas não 
controlada A taxa de entrada de calor é 
proporcional à taxa de alimentação vezes 
um ganho de relé (FY-3B), que ajusta o 
ponto de ajuste do controlador de vazão do 
óleo quente (FRC-1). 
O produto leve da torre é condensado, 
com a temperatura do condensado 
controlada mantendo-se constante a 
pressão da coluna (PRC-11). A saída do 
produto leve tem vazão controlada (FRC-4). 
O ponto de ajuste do controlador é ajustado 
por um relé divisor (UY-6), cujas entradas 
são a vazão de alimentação, como 
modificada pelo relé função (FY-3A) e a 
saída do controlador de análise dos 
produtos leves (ARC-5). O controlador de 
análise recebe a análise do produto de seu 
transmissor, que também transmite o sinal 
para uma chave de análise dual (alta/baixa), 
que por sua vez, atua em alarmes 
correspondentes. 
O nível do acumulador é mantido 
constante (LIC-7) através da manipulação 
da vazão de refluxo (LV-7), que é uma 
válvula com falha aberta (FO). Uma chave 
de nível separada atua um alarme de nível 
do acumulador em alta e baixa (LSH/L 9). 
Há uma indicação de nível local através de 
visor (LG 10). 
São medidas temperaturas em vários pontos do 
processo e os valores são registrados (6 pontos - TJR 
8-1 a 8-6) e indicados (3 pontos - TJI 9-1 a 9-3). 
Alguns dos pontos de registro possuem chaves de 
acionamento de temperatura baixa e alta (por 
exemplo, TJSH 8-2, TAH 8-2 e TJSL 9-5 e TAL 8-5), 
com respectivos alarmes 
A Fig. 1.2.6. ilustra o sistema de controle 
para um reator químico. O reagente A é 
alimentado com vazão controlada (FC-1). As 
vazões de A e B são controladas com razão 
constante, através do relé de ganho (FY-1), 
ajustando o ponto de ajuste do controlador 
de vazão B (FIC-2). O nível do reator é 
mantido constante (LIC-3) modulando a 
saída dos produtos pesados (LC-3). Se o 
nível é alto, ele automaticamente fecha as 
válvulas de alimentação dos reagentes (FV-
1 e FV-2) através de válvulas solenóides 
(UY-7A e UY-7B) e atua um alarme de nível 
alto (LSH-3 e LAH-3). Um alarme separado 
é atuado por nível baixo do reator (LSL-3 e 
LAL3). A reação é exotérmica e a 
temperatura é controlada (T4) modulando a 
pressão do refrigerante na jaqueta do 
reator. Isto é feito pelo controlador de 
temperatura do reator ajustando o ponto de 
ajuste do controlador de pressão da jaqueta 
(PRC-5), que controla a pressão do vapor 
gerado pela transferência de calor para a 
água de refrigeração. A temperatura do 
reator, se alta, atua um alarme. Se a 
temperatura fica muito alta, ela fecha as 
válvulas de alimentação A (FV-1) e B (FV-2) 
e a de pressão (PV-5), enquanto abre a 
alimentação d'água e as válvulas de retorno 
através de válvulas piloto solenóides de 
intertravamento (UY-7A, B, C, D). Estas 
válvulas de alta temperatura podem também 
ser atuadas por uma chave manual (HS-6). 
Um nível constante do refrigerante é 
mantido na jaqueta modulando a 
alimentação de água e o nível baixo da 
jaqueta atua um alarme (LSL-11 e LAL-11). 
A pressão do reator é controlada modulando 
o venting dos não condensáveis formados 
na reação enquanto um disco de ruptura 
protege o reator contra altas pressões 
perigosas (PSE-10). 
 
 
 
 
 
 Apostilas\Automação SimbologiaISA.DOC 24 NOV 98 (Substitui 01 SET 96) 
 
 22
 
1.3 
Sistemas de Instrumentação 
 
 
 
1. Classes de Instrumentos 
Os instrumentos de medição e controle 
de processo podem ser classificados de 
acordo com a seguinte dialética: 
1. manual ou automático 
2. alimentado ou sem alimentação 
externa 
3. pneumático ou eletrônico 
4. analógico ou digital 
5. burro ou inteligente 
6. montado no campo ou na sala de 
controle 
7. modular ou integral 
8. dedicado ou compartilhado 
9. centralizado ou distribuído 
2. Manual e Automático 
Com relação à intervenção humana, a 
medição instrumento pode ser manual ou 
automática. 
A medição mais simples é feita 
manualmente, com a interferência direta de 
um operador. A medição manual geralmente 
é feita por um instrumento portátil. Exemplos 
de medição manual: medição de um 
comprimento por uma régua, medição de 
uma resistência elétrica através de um 
ohmímetro, medição de uma voltagem com 
um voltímetro. As medições feitas 
manualmente geralmente são anotadas pelo 
operador, para uso posterior. 
A medição pode ser feita de modo automático e 
continuo, sem interferência humana direta. O 
instrumento fica ligado diretamente ao processo, 
sentindo a variável e indicando continuamente o seu 
valor instantâneo. Quando o operador quiser saber o 
valor medido, ele se aproxima adequadamente do 
instrumento e faz a leitura. Também neste caso, ele 
pode anotar a leitura feita para uso posterior. 
Quando se necessita do registro continuo da variável, 
usa-se um registrador, que opera continuamente. 
Atualmente é possível, num sistema de aquisição de 
dados, a medição contínua de muitas variáveis e a 
emissão de relatórios de medição através de 
impressoras de computador. 
 
 
 
Fig. 1.3.1. Instrumentos portáteis (HP) 
 
 
3. Alimentação dos 
Instrumentos 
A energia está associada aos 
instrumentos de dois modos: através da 
alimentação e do método de transdução. 
Qualquer instrumento para funcionar 
necessita de uma fonte de energia. Esta 
fonte de energia pode ser externa e 
explícita, quando o instrumento é 
alimentado. As duas fontes clássicas de 
alimentação de instrumentos são a 
eletrônica e a pneumática. 
Instrumentos eletrônicos são 
alimentados por uma fonte externa de 
voltagem, típica de 24 V cc. Esta 
alimentação geralmente é feita por um único 
Sistemas de Instrumentação 
 23
par de fios que simultaneamente conduz a 
informação e a alimentação. Por questão 
econômica e de segurança, raramente se 
usa um instrumento de medição no campo 
alimentado com uma bateria integral 
(colocado no seu interior). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 1.3.2. Alimentação do transmissor eletrônico 
 
 
Instrumentos pneumáticos são 
alimentados por uma fonte externa de ar 
comprimido, típica de 140 kPa (20 psi). 
Cada instrumento pneumático montado no 
campo é alimentado individualmente através 
de um conjunto filtro-regulador ajustável ou 
fixo. O filtro elimina, num estágio final, as 
impurezas, umidade e óleo contaminantes 
do ar comprimido. O regulador, ajustável ou 
fixo, geralmente abaixa a pressão mais 
elevada de distribuição para o valor típico 
de 140 kPa. O sinal padrão de transmissão 
pneumática é de 20 a 100 kPa. 
Existem ainda instrumentos demontagem local que não necessitam de 
nenhuma alimentação externa para seu 
funcionamento. Eles são chamados de auto-
alimentados. Eles utilizam a própria energia 
do processo para seu funcionamento. 
Exemplos de indicadores e registradores 
que não necessitam de alimentação externa 
são: 
1. indicador local de pressão, com 
elemento sensor tipo bourdon C, 
helicoidal, espiral, helicoidal ou fole. 
2. indicador local de temperatura com 
elemento sensor tipo bimetal. 
3. indicador ou registrador local de vazão 
com elemento sensor de pressão 
diferencial (diafragma). 
 
 
 
Fig. 1.3.3. Manômetro, sem alimentação externa 
 
4. Pneumático ou Eletrônico 
Os instrumentos de medição e controle 
necessitam de uma fonte de energia externa 
para o seu funcionamento adequado. 
Dependendo da natureza desta fonte de 
energia, os instrumentos podem ser 
classificados em: 
1. pneumáticos, onde estão incluídos os 
puramente mecânicos. 
2. eletrônicos, ou também chamados de 
elétricos. 
Ambos os tipos de instrumentos podem 
executar as mesmas funções, apresentando 
vantagens e desvantagens, quando 
comparados. Esta comparação já foi 
clássica, na década de 1970, mas hoje há 
uma predominância da instrumentação 
eletrônica sobre a analógica. 
A escolha entre pneumático ou 
eletrônico não é apenas a escolha de um 
instrumento isolado, mas de todo um 
sistema de instrumentação de controle do 
processo. A escolha pode depender do tipo 
de processo e das variáveis envolvidas. 
A escolha do sistema de instrumentação 
influi e implica na definição de outros 
equipamentos e sistemas. Ou seja, quando 
se escolhe uma instrumentação pneumática, 
há a necessidade de se ter um compressor 
de ar de instrumento, de capacidade 
adequada à quantidade de instrumentos, 
com filtros, secadores, estágios de redução 
e todo um sistema de interligações e 
distribuição através de tubos plásticos ou de 
cobre. Quando se escolhe uma 
instrumentação eletrônica, deve-se 
considerar o sistema de alimentação 
elétrica, com eventual opção de reserva de 
bateria para suprir a energia na falta da 
alimentação alternada principal. Mesmo com 
toda a instrumentação eletrônica, deve ser 
considerado o uso do compressor de ar de 
instrumento, para alimentar, no mínimo, os 
transdutores I/P, pois as válvulas de 
controle são atuadas pneumaticamente. 
Sistemas de Instrumentação 
 24
4.1. Instrumento pneumático 
O instrumento pneumático é aquele que 
necessita, para seu funcionamento, da 
alimentação de ar comprimido, pressão 
típica de 120 kPa (20 psig). O sinal padrão 
de informação pneumática é o de 20 a 100 
kPa (0,2 a 1,0 kgf/cm2 ou 3 a 15 psi). 
O dispositivo para gerar o sinal padrão é 
o conjunto bico palheta. A distância entre o 
bico que sopra e a palheta que se move em 
função da variável medida modula o sinal de 
saída entre 20 e 100 kPa. O dispositivo para 
detectar o sinal padrão é o fole receptor. 
 
 
 
Fig. 1.3.4. Transmissor pneumático (Foxboro) 
 
 
Mesmo com o uso intensivo e extensivo 
de instrumentos eletrônicos, ainda hoje se 
usa muito a válvula de controle com atuador 
pneumático. Por sua simplicidade, 
confiabilidade e economia, a válvula de 
controle com atuador pneumático ainda será 
usada como elemento final de controle 
padrão por muitos anos. 
4.2. Instrumento eletrônico 
O instrumento eletrônico é alimentado 
por energia elétrica, geralmente de 24 V cc. 
Mesmo quando ele é alimentado pela linha 
alternada de 120 V ca, seus circuitos 
internos a semicondutores necessitam de 
corrente contínua para sua polarização e 
portanto todos os instrumentos possuem 
uma fonte de alimentação integralizada. 
O sinal padrão para a transmissão de 
corrente eletrônica é 4 a 20 mA cc. Já foi 
usado o sinal de 10-50 mA cc, porém, por 
causa da segurança e compatibilidade com 
computadores digitais, ele desapareceu. 
Existe também o sinal padrão de 
transmissão de 1 a 5 V cc, porém ele não é 
adequado para grandes distancias, pois a 
resistência parasita da fiação atenua o sinal 
transmitido. 
A alimentação dos instrumentos 
eletrônicos de campo é feita através do 
mesmo par de fios que conduz o sinal 
padrão de informação. Tais transmissores 
são chamados de 2-fios. Pretendeu-se 
diminuir o sinal padrão para faixa menor que 
4 a 20 mA, para que a alimentação fosse de 
5 V cc, porém, isso não se realizou. 
 
 
 
Fig. 1.3.5. Medidor vortex, eletrônico (Foxboro) 
 
 
Atualmente, quando se tem todo o 
sistema digital, a transmissão é feita 
digitalmente. Ainda não há um protocolo 
padrão de transmissão digital e os 
fabricantes usam os seus protocolos 
proprietários, como HART, da Fisher-
Rosemount, FOXCOM, da Foxboro. Em 
outubro de 1996 deverá ser assinado uma 
tentativa de padronização do Fieldbus. 
O instrumento eletrônico pode ser uma 
fonte de energia e por isso ele não é 
seguro, a não ser que sejam tomados 
cuidados especiais de fabricação e 
instalação. Ele deve possuir uma 
classificação elétrica especial, compatível 
com a classificação de área do local onde 
ele vai operar. 
Há basicamente dois tipos de 
instrumentos eletrônicos: à base de corrente 
e à base de tensão. 
 
 
Sistemas de Instrumentação 
 25
 
Fig. 1.3.6. Instrumentos eletrônicos 
 
 
As características dos instrumentos à 
base de corrente são: 
1. todos os instrumentos devem ser ligados 
em serie. Para garantir a integridade do 
sistema, devem existir dispositivos de 
proteção que possibilitem a retirada ou 
colocação de componentes da malha, 
sem interrupção ou interferência de 
funcionamento. Caso não haja essa 
proteção, quando um instrumento da 
malha é retirado, ou mesmo se estraga, 
toda a malha fica desligada. 
2. a ligação em serie também influi no valor 
máximo da impedância da malha. A 
malha de instrumentos à base de 
corrente, onde todos são ligados em 
serie, a soma das impedâncias de 
entrada de todos os instrumentos é 
limitada por um valor máximo, que é 
função geralmente do nível de 
alimentação da malha. Desse modo, é 
limitado o número de instrumentos 
ligados em serie numa malha. Quando 
esse limite é ultrapassado, a solução é 
usar o instrumento repetidor de corrente, 
também chamados, casadores de 
impedância. 
3. as impedâncias de entrada dos 
instrumentos são baixas (dezenas a 
centenas de ohms) e portanto as 
correntes circulares são relativamente 
elevadas (mA). Isso eqüivale a dizer que 
o consumo de energia é elevado e há 
grande dissipação de calor. 
As características dos instrumentos à base 
de tensão são: 
1. todos os instrumentos são ligados em 
paralelo. Os diagramas de ligação, como 
conseqüência, são mais simples, pois 
podem ser unifilares. 
2. os componentes apresentam alta 
impedância de entrada, de modo que a 
retirada, colocação ou defeito dos 
instrumentos do sistema não interferem 
no seu funcionamento normal. 
3. como os instrumentos possuem 
altíssimas impedâncias de entrada (MΩ) 
as correntes circulantes são baixíssimas 
(µA ou pA). O nível de energia dissipada 
é baixo e o calor dissipado é desprezível. 
Como recomendação: utiliza-se instrumento 
à base de corrente para a transmissão de 
sinais, pois não há problemas de atenuação 
com as distancias envolvidas e utiliza-se o 
sistema com instrumentos à base de tensão 
para a manipulação local dos sinais, dentro 
do painel, para usufruir das vantagens de 
baixo consumo, baixa dissipação de calor, 
facilidade de ligações, flexibilidade de 
conexões. 
5. Analógico ou Digital 
O conceito de analógico e digital se 
refere a 
1. sinal 
2. tecnologia 
3. display 
4. função matemática. 
5.1. Sinal 
Sinal é uma indicação visual, audível ou 
de outra forma que contem informação. 
Sinal analógico é aquele que vária de 
modo continuo, suave, sem saltos em 
degrau. O parâmetro fundamental do sinal 
analógico é sua amplitude. Medir um sinal 
analógico é determinar o valor de sua 
amplitude. São exemplos de sinal analógico: 
1. Sinal padrão pneumático de 20-100 
kPa, onde o 20 kPa corresponde a 0% e 
100 kPa a 100%.2. Sinal padrão eletrônico de 4-20 mA 
cc, onde o 4 mA cc corresponde a 0% e 
20 mA a 100%. 
3. As variáveis de processo são 
analógicas. Uma temperatura pode 
variar de 20 a 50 oC, assumindo todos 
os infinitos valores intermediários. Uma 
pressão de processo pode variar de 20 a 
100 kPa, de modo contínuo. 
Sinal binário ou discreto é aquele que só 
pode assumir valores descontínuos. O sinal 
digital é constituído de pulsos ou de bits. 
Pulsos só podem ser contados; bits podem 
ser manipulados. 
Sistemas de Instrumentação 
 26
A saída de pulsos da turbina medidora 
de vazão, onde cada pulso escalonada 
pode corresponder, por exemplo, a 1 
litro/segundo de vazão é um sinal binário. 
Um sinal digital de 8 bits pode ser 
10011101. 
5.2. Display 
O display ou readout é a apresentação 
visual dos dados. Ele pode ser analógico ou 
digital. 
Display analógico é aquele constituído, 
geralmente, de uma escala fixa e um 
ponteiro móvel (pode haver escala móvel e 
ponteiro fixo). O ponteiro se move 
continuamente sobre a escala graduada, 
possibilitando a leitura do valor medido. 
Display digital é aquele constituído por 
números ou dígitos. Os números variam de 
modo discreto, descontinuo, possibilitando a 
leitura do valor medido. 
O fator mais importante favorecendo o 
instrumento digital, quando comparado com 
o analógico, é a facilidade de leitura. 
Quando o operador lê um instrumento 
analógico, ele deve se posicionar 
corretamente, fazer interpolação, usar 
espelho da escala, ou seja, ter um bom 
olho. A leitura analógica é suscetível a erro, 
subjetiva e demorada. 
 
 
(a) 
 
 
(b) 
Fig. 1.3.7. Display (a) analógico e (b) digital 
 
5.3. Tecnologia 
A tecnologia eletrônica pode ser 
analógica ou digital. 
A base dos circuitos analógicos é o 
amplificador operacional, que manipula e 
computada variáveis analógicas (corrente e 
voltagem). Os componentes passivos 
(resistência, capacitor e indutor) servem 
para polarizar os circuitos. Os componentes 
ativos (transistores, amplificadores 
operacionais) operam na região de 
amplificação linear. 
Instrumento digital usa circuitos e 
técnicas lógicas para fazer a medição ou 
para processar os dados. Basicamente, um 
instrumento digital pode ser visto como um 
arranjo de portas lógicas que mudam os 
estados em velocidades muito elevadas 
para fazer a medição. A base dos circuitos 
digitais são os circuitos integrados digitais, 
constituídos de portas lógicas (AND, OR, 
NAND, NOR, NOT), multivibradores (flip-
flop), contadores e temporizadores. 
Atualmente, todos estes circuitos e lógicas 
estão integradas no microprocessador. Os 
circuitos digitais podem também executar as 
tarefas analógicas de amplificar e filtrar. 
Necessariamente, eles devem ter um 
estágio de conversão analógico-digital e 
eventualmente, de digital-analógico. 
 
 
 
Fig. 1.3.8. Totalização (digital) por meio analógico 
 
5.4. Função Matemática 
Há funções ou tarefas que são 
tipicamente analógicas, como registro e 
controle de processo. Só é possível registrar 
um sinal analógico. Por exemplo, quando se 
quer registrar a vazão, tendo-se uma turbina 
medidora com saída de pulsos, deve-se 
converter o sinal de pulsos em analógico. O 
controle é também uma função analógica. O 
seu algoritmo fundamental, PID, é 
matematicamente analógico e continuo. O 
controle liga-desliga é um caso particular, 
com uma saída discreta (digital). Um 
controlador digital envolve uma tecnologia 
digital para executar a função analógica de 
controle. 
Funções tipicamente digitais são alarme, 
contagem de eventos e totalização de 
vazão. Quando se totalizam pulsos 
Sistemas de Instrumentação 
 27
escalonados de medição de vazão, basta 
contá-los. Quando se totaliza um sinal 
analógico proporcional à vazão, é 
necessário converter o sinal para digital e 
depois contar os pulsos correspondentes. 
Um exemplo relacionando todos estes 
conceitos é a medição do tempo pelo 
relógio. O tempo é uma grandeza analógica. 
O tempo pode ser medido por um relógio 
mecânico, com tecnologia analógica e 
mostrador analógico. Tem-se engrenagens, 
molas, pinos acionando um ponteiro que 
percorre uma escala circular graduada. O 
ponteiro se move continuamente. Este 
mesmo tempo pode ser medido por um 
relógio eletrônico, com tecnologia digital 
mas com mostrador analógico. A tecnologia 
do relógio é digital pois tem um 
microprocessador e um cristal oscilante. A 
indicação é analógica, pois é constituída de 
escala e ponteiro. Porem, o ponteiro se 
move com pequenos saltos, mostrando que 
está sendo acionado por pulsos. 
Finalmente, o tempo pode ser indicado por 
um relógio digital. A tecnologia do relógio é 
digital e o indicador é também digital. O 
display são números que variam 
discretamente. Resumindo: a variável 
analógica tempo pode ser indicada através 
de relógio analógico (mecânico) ou digital 
(eletrônico) com display analógico (escala e 
ponteiro) ou digital (números). 
5.5. Comparação Analógica Versus 
Digital 
Deve-se diferenciar um instrumento 
digital e um instrumento com display digital. 
Instrumento digital é aquele em que o 
circuito necessário para obter a medição é 
de projeto digital. Um instrumento com 
display digital é aquele que o circuito de 
medição é de projeto analógico e somente a 
indicação é de projeto digital. 
Um instrumento analógico com leitura 
digital geralmente não é mais preciso que o 
mesmo instrumento analógico com leitura 
analógica. 
A principal vantagem do display digital é 
a conveniência de leitura, quando não se 
tem a preocupação de cometer erro de 
paralaxe, quando se posiciona erradamente 
em relação ao instrumento de leitura. Os 
psicólogos garantem que se cansa menos 
quando se fazem múltiplas leituras digitais. 
Porém, a leitura de instrumento 
analógico é de mais rápida e fácil 
interpretação, principalmente quando se tem 
comparações entre duas medições. Por 
isso, mesmo a instrumentação eletrônica 
sofisticada com tecnologia digital possui 
medidores que simulam indicações 
analógicas. Por exemplo, o controlador 
single loop possui indicações da medição e 
do ponto de ajuste feitas através de gráfico 
de barras. Os relógios digitais foram muito 
populares na década de 80, porque eles 
eram novidade e mais baratos. Atualmente, 
há o reaparecimento de relógios com 
display analógico, com ponteiros e escala, 
porque sua leitura é mais rápida e fácil, pois 
se sabe o significado de certas posições dos 
ponteiros das horas e dos minutos. 
A precisão é uma segunda vantagem do 
instrumento digital sobre o analógico. 
Embora a precisão dependa da qualidade e 
do projeto do instrumento, em geral, o 
instrumento digital é mais preciso que o 
analógico de mesmo custo. Tipicamente, a 
precisão do digital é de 0,1% e do analógico 
é de 1%. 
A exatidão de qualquer instrumento está 
relacionada com a calibração. Como a 
precisão de um instrumento digital depende 
da percentagem do valor medido e de mais 
ou menos alguns dígitos menos 
significativos (erro de quantização), o 
instrumento digital requer calibrações mais 
freqüentes que o instrumento analógico, 
cuja precisão depende apenas da 
percentagem do fundo de escala. 
Os instrumentos digitais fornecem melhor 
resolução que os analógicos. A maior 
resolução dos instrumentos digitais reduz o 
número de faixas necessárias para cobrir a 
faixa de medição. 
 
 
 
Fig. 1.3.9. Instrumentos inteligentes (Foxboro) 
Sistemas de Instrumentação 
 28
6. Burro ou inteligente 
Os instrumentos convencionais de leitura 
apresentam os resultados para o operador, 
que deve interpretá-los. Esta interpretação 
envolve o uso da unidade de engenharia 
apropriada, linearização, alguma 
computação matemática e a conclusão final. 
Obviamente, para isso se requer um 
operador esperto ou inteligente. 
Com o uso intensivo e extensivo do 
microprocessador na instrumentação, 
tornou-se possível passar para o 
instrumento esta capacidade humana de 
computação matemática e interpretação de 
resultados. Em 1983