INSTRUMENTACAO E METODOLOGIA

Prévia do material em texto

Instrumentação e Metrologia 
1 
Instrumentação e 
Metrologia 
Marla Souza Freitas 
1ª
 e
di
çã
o 
Instrumentação e Metrologia 
2 
 
DIREÇÃO SUPERIOR 
Chanceler Joaquim de Oliveira 
Reitora Marlene Salgado de Oliveira 
Presidente da Mantenedora Wellington Salgado de Oliveira 
Pró-Reitor de Planejamento e Finanças Wellington Salgado de Oliveira 
Pró-Reitor de Organização e Desenvolvimento Jefferson Salgado de Oliveira 
Pró-Reitor Administrativo Wallace Salgado de Oliveira 
Pró-Reitora Acadêmica Jaina dos Santos Mello Ferreira 
Pró-Reitor de Extensão Manuel de Souza Esteves 
 
DEPARTAMENTO DE ENSINO A DISTÂNCIA 
Gerência Nacional do EAD Bruno Mello Ferreira 
Gestor Acadêmico Diogo Pereira da Silva 
 
FICHA TÉCNICA 
Texto: 
Revisão Ortográfica: Rafael Dias de Carvalho Moraes & Christina Corrêa da Fonseca 
Projeto Gráfico e Editoração: Antonia Machado, Eduardo Bordoni, Fabrício Ramos e Victor Narciso 
Supervisão de Materiais Instrucionais: Antonia Machado 
Ilustração: Eduardo Bordoni e Fabrício Ramos 
Capa: Eduardo Bordoni e Fabrício Ramos 
 
COORDENAÇÃO GERAL: 
Departamento de Ensino a Distância 
Rua Marechal Deodoro 217, Centro, Niterói, RJ, CEP 24020-420 www.universo.edu.br 
 
Ficha catalográfica elaborada pela Biblioteca Universo – Campus Niterói 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Bibliotecária: ELIZABETH FRANCO MARTINS – CRB 7/4990 
 
Informamos que é de única e exclusiva responsabilidade do autor a originalidade desta obra, não se r esponsabilizando a ASOEC 
pelo conteúdo do texto formulado. 
© Departamento de Ensi no a Dist ância - Universidade Salgado de Oliveira 
Todos os direitos reservados. Nenhuma parte desta publicação pode ser reproduzida, arquivada ou transmitida de nenhuma forma 
ou por nenhum meio sem permissão expressa e por escrito da Associação Salgado de Oliveira de Educação e Cultura, mantenedora 
da Univer sidade Salgado de Oliveira (UNIVERSO). 
 
 
Instrumentação e Metrologia 
3 
 
Palavra da reitora 
Acompanhando as necessidades de um mundo cada vez mais complexo, 
exigente e necessitado de aprendizagem contínua, a Universidade Salgado de 
Oliveira (UNIVERSO) apresenta a UNIVERSOEAD, que reúne os diferentes 
segmentos do ensino a distância na universidade. Nosso programa foi 
desenvolvido segundo as diretrizes do MEC e baseado em experiências do gênero 
bem-sucedidas mundialmente. 
São inúmeras as vantagens de se estudar a distância e somente por meio 
dessa modalidade de ensino são sanadas as dificuldades de tempo e espaço 
presentes nos dias de hoje. O aluno tem a possibilidade de administrar seu próprio 
tempo e gerenciar seu estudo de acordo com sua disponibilidade, tornando-se 
responsável pela própria aprendizagem. 
O ensino a distância complementa os estudos presenciais à medida que 
permite que alunos e professores, fisicamente distanciados, possam estar a todo o 
momento, ligados por ferramentas de interação presentes na Internet através de 
nossa plataforma. 
Além disso, nosso material didático foi desenvolvido por professores 
especializados nessa modalidade de ensino, em que a clareza e objetividade são 
fundamentais para a perfeita compreensão dos conteúdos. 
A UNIVERSO tem uma história de sucesso no que diz respeito à educação a 
distância. Nossa experiência nos remete ao final da década de 80, com o bem-
sucedido projeto Novo Saber. Hoje, oferece uma estrutura em constante processo 
de atualização, ampliando as possibilidades de acesso a cursos de atualização, 
graduação ou pós-graduação. 
Reafirmando seu compromisso com a excelência no ensino e compartilhando 
as novas tendências em educação, a UNIVERSO convida seu alunado a conhecer o 
programa e usufruir das vantagens que o estudar a distância proporciona. 
Seja bem-vindo à UNIVERSOEAD! 
Professora Marlene Salgado de Oliveira 
Reitora. 
 
Instrumentação e Metrologia 
4 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Instrumentação e Metrologia 
5 
 
Sumário 
 
Apresentação da disciplina ................................................................................................ 7 
Plano da disciplina .............................................................................................................. 9 
Unidade 1 Introdução à Metrologia.................................................................................. 11 
Unidade 2 Instrumentos de Medição ............................................................................... 25 
Unidade 3 Máquinas de Medir e Medidores de Deslocamento.................................... 55 
Unidade 4 Sistemas de Instrumentação Para Controle e Automação ........................ 77 
Unidade 5 Medidores de pressão, vazão, temperatura e nível ..................................... 99 
Unidade 6 Analisadores de processos e Válvulas de Controle...................................... 129 
Considerações finais ........................................................................................................... 151 
Conhecendo a autora ......................................................................................................... 152 
Referências ........................................................................................................................... 153 
Anexos .................................................................................................................................. 157 
 
 
Instrumentação e Metrologia 
6 
Instrumentação e Metrologia 
7 
da 
Apresentação da Disciplina 
 
Nesta disciplina, serão discutidos diversos tópicos de instrumentação e 
metrologia para que o aluno adquira uma visão geral da realização de medições, 
do principio de funcionamento dos sistemas de medição e instrumentação e da 
seleção de instrumentos. 
Os tópicos de metrologia se iniciam com a definição das unidades de medida, 
conceitos básicos como calibração, validação, estabilidade, dentre outros, 
tolerância geométrica e dimensional também serão abordados. Os instrumentos 
de precisão como paquímetro, micrometro, bloco-padrão, instrumentos auxiliares 
de medição e medidores de deslocamento terão seus princípios de funcionamento 
e utilização discutidos. 
Serão discutidas também as simbologias, os critérios de instrumentação e as 
malhas de controle aberta e fechada como introdução à instrumentação. Para que 
na sequência os instrumentos de pressão, temperatura, vazão e nível sejam 
abordados, tendo como foco os principais tipos, e a visão geral do princípio de 
medição de acordo com o tipo de elemento sensível utilizado. 
Por fim, há uma rápida abordagem sobre os principais tipos de analisadores de 
processo e válvulas de controle, com a citação do princípio de funcionamento dos 
mesmos. 
Espera-se que o aluno adquira um embasamento teórico sobre o assunto a 
partir deste material, de forma a ser capaz de utilizar instrumentos de precisão e 
controle. 
Bons Estudos! 
 
Instrumentação e Metrologia 
8 
Instrumentação e Metrologia 
9 
 
Plano da disciplina 
 
Caro aluno, 
Na unidade 1, serão apresentados os conceitos básicos de metrologia para 
auxiliar na seleção de instrumentos e entendimento dos conhecimentos discutidos 
nos capítulos seguintes. 
Na unidade 2, o estudo de tolerâncias geométricas, blocos padrão, 
paquímetros e micrômetros serão abordados para que o aluno compreenda a 
utilidade das tolerâncias geométricas e dos blocos padrão na confecção de peças, 
assim como manusear paquímetros e micrômetros para realizar medições com 
esses instrumentos de forma precisa. 
A unidade 3 aborda os medidores de deslocamento, instrumentos auxiliares 
de medição e máquinas de medir, citando seus princípios de funcionamento, 
aspectos construtivos e seus principais tipos. 
A unidade 4 apresenta uma introdução aos sistemas de instrumentação para 
automação e controle, discutindo as simbologias utilizadas para representar os 
sistemas deinstrumentação e as malhas de controle. 
Já a unidade 5 apresenta os principais tipos de medidores de pressão, vazão, 
temperatura e nível que são utilizados nos instrumentos industriais de medição. 
Finalmente, a unidade 6 aborda os princípios básicos dos analisadores de 
processos e alguns tipos de válvulas, citando o princípio de funcionamento das 
válvulas de controle, seus diferentes tipos e suas características construtivas. 
 
Bons estudos! 
 
Instrumentação e Metrologia 
10 
 
 
Instrumentação e Metrologia 
 
11 
Introdução à Metrologia 1 
Instrumentação e Metrologia 
 
12 
 
Nesta unidade, serão apresentados os conceitos básicos de metrologia para 
auxiliar no entendimento dos assuntos a serem discutidos posteriormente. 
 
Objetivos da unidade: 
 
Entender os conceitos iniciais de metrologia para seleção de instrumentos de 
medição e discussão de outros assuntos posteriormente, como tolerância 
geométrica. 
 
Plano da unidade: 
Conceitos iniciais de metrologia. 
 Definição de Unidades de Medida. 
 Medição. 
 Aferição. 
 Calibração. 
 Validação. 
 Precisão. 
 Exatidão. 
 Reprodutibilidade. 
 Repetibilidade. 
 Estabilidade. 
 Erros de medição. 
 
Bons estudos! 
Instrumentação e Metrologia 
 
13 
 
Conceitos iniciais de metrologia 
 
Definição de Unidades de Medida 
Para determinar o valor numérico de uma grandeza, é necessário que se 
disponha de outra grandeza de mesma natureza, definida e adotada por 
convenção, para fazer a comparação com a primeira (URL1). 
 
Medição 
Medir é comparar uma grandeza com outra, de mesma natureza, tomada 
como padrão, utilizando certo tipo de escala. Medição é, portanto, o conjunto de 
operações que tem por objetivo determinar o valor de uma grandeza (URL 1). 
 
 
Figura 1: Representação de uma medição por comparação (RUBIO, 2000). 
As medições são realizadas a partir de um sistema de medidas, semelhante ao 
representado pelo diagrama de blocos abaixo, composto por sensores, 
conversores de sinais e mostradores analógicos ou digitais. 
 
Figura 2: Diagrama de blocos de um sistema de medição (RUBIO, 2000). 
Instrumentação e Metrologia 
 
14 
 
O elemento sensor está em contato direto com o mensurando, ou a variável a 
ser medida, podendo essa ser elétrica, mecânica, pneumática ou de qualquer outra 
natureza. Já a unidade de conversão de sinais é responsável por amplificar, filtrar e 
processar o sinal. O mostrador recebe o sinal condicionado e exibe o mesmo ao 
observador, podendo ser na forma escrita, visual ou sonora. 
 
Calibração 
Trata-se da relação entre os valores indicados por um instrumento e os valores 
correspondentes das grandezas estabelecidos por padrões, isto é, valores gerados 
por instrumentos de referência. O resultado da calibração é registrado em um 
certificado de calibração (ALBERTAZZI, 2008). 
Quando o sistema analisado não está em conformidade com as normas ou 
padrões do meio de medição é necessário que o sistema passe por um processo de 
ajuste ou regulagem até o mesmo alcançar a conformidade. 
Os padrões utilizados nas calibrações devem ser rastreáveis, ou seja, devem ser 
calibrados por outros padrões de qualidade sucessivamente melhor e estar em 
conformidade com os padrões internacionais através de uma cadeia continua e 
sucessiva de padrões a fim de garantir uma uniformidade nas medições em 
qualquer local do mundo (ALBERTAZZI, 2008). 
 
Validação 
Verificar se os requisitos especificados são adequados para determinado uso. 
Por exemplo, verificar se a temperatura de uma autoclave (equipamento) está 
ajustada corretamente para que o seu uso seja liberado para esterilizar material. 
 
Precisão 
Qualidade da medição que representa a dispersão dos vários resultados, 
correspondentes a repetições de medições quase iguais, em torno do valor central. 
É usualmente associado ao erro padrão (RUBIO, 2000). 
Instrumentação e Metrologia 
 
15 
 
Exatidão 
Qualidade da medição que assegura que a medida coincida com o valor real 
da grandeza considerada. Quando o valor real ou correto é conhecido, a exatidão 
garante a rastreabilidade da medição. Isso significa que o valor pode passar de um 
laboratório para outro, sempre mantendo a medida exata (RUBIO, 2000). 
Na figura abaixo, é possível visualizar a diferença entre as duas características, 
em que a precisão se relaciona com a proximidade dos pontos e a exatidão com a 
proximidade dos pontos com o centro ou alvo. 
 
Figura 3: Relação entre precisão e exatidão (RUBIO, 2000). 
 
Reprodutibilidade 
Exprime a intensidade dos erros aleatórios em medidas repetidas do mesmo 
mensurando realizadas sob condições variadas de medição, como diferentes 
operadores, métodos de medição, sistemas de medição, padrões de referência, 
momentos diferentes, locais de medição (ALBERTAZZI, 2008). 
Instrumentação e Metrologia 
 
16 
 
Repetibilidade 
É a capacidade do instrumento de reproduzir as mesmas saídas, quando as 
mesmas entradas são aplicadas, na mesma sequência e nas mesmas condições 
ambientais (RUBIO, 2000). A repetitividade exprime a intensidade dos erros 
aleatórios em condições especiais de utilização, que nem sempre exprime a 
realidade (ALBERTAZZI, 2008). 
 
 
Figura 4: Representação de Repetibilidade (RUBIO, 2000). 
 
Linearidade 
Em sistemas lineares, a relação entre a entrada e a saída do sistema de 
medição deveria ser uma linha reta, porém, isso geralmente não ocorre devido às 
limitações construtivas ou dos fenômenos físicos que o sistema está submetido. A 
figura abaixo exibe a curva com a resposta real e o quanto ela se afasta da resposta 
ideal (ALBERTAZZI, 2008). 
Instrumentação e Metrologia 
 
17 
 
 
Figura 5: Representação do erro de linearidade (ALBERTAZZI, 2008). 
 
Histerese 
A histerese trata-se das diferenças entre as saídas, quando os valores de 
entrada estão aumentando e quando os valores de entrada estão diminuindo, 
conforme a Figura abaixo (RUBIO, 2000). 
 
 
Figura 6: Representação de histerese. (RUBIO, 2000). 
Instrumentação e Metrologia 
 
18 
 
Estabilidade 
Quando as características metrológicas de um sistema de medição são 
mantidas constantes ao longo do tempo ou em relação à outra grandeza de 
interesse, como temperatura (ALBERTAZZI, 2008). 
 
Erros de medição 
Os erros de medição são as diferenças entre o valor medido pelo sistema de 
medição e o valor verdadeiro do mensurando, que podem ser causados pelas 
imperfeiçoes dos sistemas de medição, limitações do operador, condições 
ambientais, dentre outros motivos. O erro pode ser sistemático, quando o mesmo é 
previsível ou aleatório, em que não é possível prever a ocorrência do erro 
(ALBERTAZZI, 2008). 
 
O erro sistemático é a parcela de erro sempre presente nas medições 
realizadas em idênticas condições de operação, por exemplo, o ponteiro torto de 
um relógio sempre fará a medição errada enquanto o ponteiro estiver torto. O erro 
sistemático afeta a exatidão do sistema. 
Es = MI – VVC; 
Es = erro sistemático; 
MI = média das indicações; 
VVC = valor verdadeiro convencional; 
O erro aleatório é observado quando as medições são repetidas diversas vezes, 
nas mesmas condições e há variações nos valores obtidos, afetando a precisão do 
sistema de medição. 
Eai = Ii - MI 
Eai = erro aleatório da i-ésima indicação; 
Ii = indicação da i-ésima indicação individual; 
Instrumentação e Metrologia 
 
19 
MI = média das indicações. 
 
Na figura abaixo, há um exemplo dos erros sistemáticos e aleatórios em um 
teste de balística. Observa-se que o atirador acertou o alvo A com grandes erros 
sistemáticos e aleatórios, visto que os tiros foram muito espalhados, já no alvo B 
tem-se um erro aleatório grande, visto que se tem um espalhamento dos tiros, mas 
todos tendem a mesma localização. O alvo C apresenta apenas erro sistemático, 
visto que está distante do alvo, mas todos concentrados no mesmoponto, e o alvo 
D não apresenta erro sistemático e pequeno erro aleatório. 
 
Figura 7: Erros sistemáticos e aleatórios em um teste de balística. 
 
Nesta unidade, foram ensinados os conceitos básicos de metrologia e 
instrumentação para serem utilizados nos próximos capítulos. No capitulo a seguir, 
será apresentado os conceitos de tolerância geométrica, paquímetro, micrômetro e 
blocos padrão. 
 
É hora de se avaliar 
Lembre-se de realizar as atividades desta unidade de estudo. Elas irão 
ajudá-lo a fixar o conteúdo, além de proporcionar sua autonomia no processo de 
ensino-aprendizagem. 
Instrumentação e Metrologia 
 
20 
 
Exercícios – unidade 1 
 
1. Assinale a alternativa correta: 
 
a) Medir é comparar uma grandeza com a outra de mesma natureza. 
b) Medir é comparar uma grandeza com a outra de natureza diferente. 
c) Medição e validação são sinônimos. 
d) A estabilidade não é importante para a medição. 
e) A medição é utilizada para comparar grandezas de naturezas diferentes, 
enquanto que a validação é para comparar grandezas de mesma 
natureza. 
 
2.Com base nos conhecimentos de calibração, assinale a alternativa correta: 
 
a) Trata-se da dispersão dos valores medidos. 
b) Trata-se da diferença entre as saídas, quando ocorre variação das 
entradas. 
c) Trata-se da relação dos valores medidos por instrumentos e os valores de 
referência. 
d) Trata-se da capacidade do instrumento repetir as saídas, tendo os 
procedimentos de medição se alterados. 
e) Procedimento realizado para ajustar os sistemas de medição. 
 
Instrumentação e Metrologia 
 
21 
 
3.Os erros de medição são: 
a) São sempre evitados; 
b) É a diferença entre o valor medido e o valor verdadeiro; 
c) São sempre aleatórios. 
d) São sempre previsíveis. 
e) Estão relacionados somente com os erros de medição do operador. 
 
4.Tendo a figura abaixo como base, pode-se dizer: 
 
a) O alvo A é muito preciso e exato. 
b) O alvo B é muito preciso, mas não é exato. 
c) O alvo C é muito preciso e exato. 
d) O alvo C é exato, mas não é preciso. 
e) O alvo D é preciso e exato. 
Instrumentação e Metrologia 
 
22 
 
5.Sobre a figura da questão anterior, assinale a alternativa correta: 
a) O alvo A apresenta erro sistemático e é preciso. 
b) O alvo B apresenta erro sistemático e é exato; 
c) O alvo C apresenta erro sistemático e é preciso; 
d) O alvo D apresenta erro sistemático e erro aleatório; 
e) O alvo C apresenta erro aleatório e é exato; 
 
6.O sistema de medição é composto de três elementos, sobre esses assinale a 
alternativa correta: 
a) O elemento sensor está em contato direto com o mensurando e é 
responsável por amplificar o sinal. 
b) O condicionador de sinal é responsável por amplificar, filtrar e processar o 
sinal. 
c) O mostrador de sinal é responsável por realizar a medição e exibir o 
resultado. 
d) O sistema de medição não precisa ter elemento sensor, apenas 
condicionador de sinal. 
e) Geralmente o sistema de medição é composto, nesta sequência, do 
elemento sensor, condicionador de sinal e mostrador, mas essa 
sequência pode ser modificada. 
Instrumentação e Metrologia 
 
23 
 
7.Assinale a alternativa correta: 
Os sistemas lineares sempre apresentam a relação entre a entrada e saída 
como uma reta. 
 
a) A relação de entrada e saída de um sistema linear é uma curva não linear. 
b) A Repetibilidade exprime a intensidade dos erros sistemáticos. 
c) A estabilidade do sistema não interfere na resposta dos sistemas de 
medição. 
d) O erro aleatório é a diferença entre a média das medidas e o valor 
verdadeiro. 
 
8.Qual a diferença entre calibração e validação. 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
Instrumentação e Metrologia 
 
24 
9.Explique a diferença entre precisão e exatidão. 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
10.Explique a diferença entre repetibilidade e reprodutibilidade. 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
Instrumentação e Metrologia 
 
25 
2Instrumentos de Medição 
Instrumentação e Metrologia 
 
26 
 
Nesta unidade será feito o estudo de tolerâncias geométricas, blocos padrão, 
paquímetros e micrômetros. 
 
Objetivos da unidade: 
Permitir o estudante aprender o significado e utilidade das tolerâncias 
geométricas e blocos padrão na confecção de peças, assim como manusear 
paquímetros e micrômetros para realizar medições com esses instrumentos de 
forma precisa. 
 
Plano da unidade: 
Tolerâncias Geométricas 
 Tolerância Geométrica Dimensional 
 Tolerância Geométrica de Forma 
 Tolerância Geométrica de Posição 
 Blocos padrão 
 
Paquímetro 
 Leitura do Paquímetro: Sistema métrico 
 Leitura do Paquímetro: Sistema Inglês 
Micrômetro 
 Leitura do Micrômetro com resolução de 0,01 mm 
 Leitura do Micrômetro com resolução de 0,001 mm 
 
Bons estudos! 
Instrumentação e Metrologia 
 
27 
 
Tolerâncias Geométricas 
 
Tolerância Geométrica Dimensional 
No processo de fabricação de peças em série, é necessário que essas sigam as 
especificações das peças originais para que, no processo de montagem das 
mesmas, não seja necessário a realização de ajustes suplementares. Porém, sabe-se 
que é impossível a produção ilimitada de peças com 100% de exatidão, devido à 
inexatidão das maquinas, dos dispositivos e dos instrumentos de medição. 
Portanto é necessário que tolerâncias e ajustes sejam selecionados para garantir 
que as peças sejam intercambiáveis, independentemente do lote ou data de 
fabricação (URL 2). 
As peças para serem produzidas precisam possuir um desenho técnico com 
cotas indicativas das dimensões nominais, isto é, valores reais da dimensão da peça 
e o indicativo dos desvios aceitáveis dessas dimensões. Esses desvios são 
denominados de afastamentos (URL 3). 
 
Figura 8: Peça com indicativo da dimensão nominal e os afastamentos superior e inferior (URL 3). 
 
Com base na figura acima, tem-se que a dimensão nominal da peça é de 20 
mm, o afastamento de maior valor (0,28 mm) refere-se ao afastamento superior e o 
afastamento de menor valor (0,18 mm) refere-seao afastamento inferior da peça. 
O somatório do afastamento superior com a dimensão nominal fornece a 
dimensão máxima da peça (20,28 mm) e o somatório do afastamento inferior com 
 
Instrumentação e Metrologia 
 
28 
a dimensão nominal fornece a informação de dimensão mínima (20,18 mm). Desta 
forma, a peça após o processo de fabricação deve possuir uma dimensão 
intermediária a dimensão máxima e dimensão mínima (URL 3). 
A diferença entre a dimensão máxima e dimensão mínima é denominada de 
tolerância, que pode ser obtida, também, a partir da diferença entre o afastamento 
superior e afastamento inferior. Utilizando a figura acima como exemplo, tem-se 
que a tolerância desta peça é de 0,13 mm (0,28 – 0,15 = 0,13 mm). 
Algumas peças são compostas por eixos ou furos, em que os eixos são partes 
das peças que funcionam alojadas em outras peças e os furos são partes internas 
das peças que funcionam para receber os eixos (URL 3). 
Geralmente, eixos e furos devem possuir a mesma dimensão nominal para se 
acoplarem, tendo variações nos afastamentos, o que será determinante no tipo de 
ajuste, de acordo com a aplicação das peças. 
 
 
Figura 9: Furo (imagem da esquerda); Eixo (imagem da direita). Ajuste com folga (URL 3). 
 
O ajuste entre o eixo e o furo pode ocorrer com folga, permitindo que o eixo 
deslize livremente, conforme a figura acima. Esse tipo de ajuste é denominado 
ajuste com folga (URL 3). 
Instrumentação e Metrologia 
 
29 
 
Há também o ajuste com interferência, em que o eixo encaixa no furo com 
dificuldade, ficando fixo no furo, conforme figura abaixo. E o ajuste incerto, em que 
o encaixe do eixo no furo pode ser com folga ou interferência, dependendo das 
dimensões reais das peças após a fabricação. 
 
 
Figura 10: Furo(imagem da esquerda); Eixo (imagem da direita). Ajuste com interferência 
(URL 3). 
Para um ajuste com folga o eixo e o furo devem ter a mesma dimensão 
nominal e a dimensão máxima do eixo tem que ser menor que a dimensão mínima 
do furo (URL 3). Observando a figura abaixo, tem que a dimensão nominal de 
ambas peças é de 25 mm, e a dimensão máxima do eixo é de 24,80 mm e a 
dimensão mínima do furo de 25 mm. 
 
Figura 11: Furo(imagem da esquerda); Eixo (imagem da direita). Ajuste com folga (URL 3). 
Instrumentação e Metrologia 
 
30 
Já o ajuste com interferência, a dimensão mínima do eixo tem que ser maior 
que a dimensão mínima do furo. 
As tolerâncias e os ajustes são determinados com base na norma ABNT/NBR 
6158:1995, em que a precisão ou qualidade de trabalho das medidas das peças são 
determinadas. A norma prevê 18 qualidades de trabalho, que são acompanhadas 
pelas letras IT (I de ISO e T de tolerância). As qualidades podem variar de mecânica 
extra precisa, utilizadas para instrumentos de alta precisão, até mecânica grosseira, 
que são peças isoladas que não exigem grande precisão (URL 3). 
Além da qualidade de trabalho, a norma estabelece o campo de tolerância, 
que é um conjunto de valores aceitáveis para a confecção das peças que variam da 
dimensão mínima até a dimensão máxima. Os campos de tolerância são 
representados por 28 letras do alfabeto, em que as letras minúsculas são usadas 
para eixos e as letras maiúsculas para furos. 
 
Figura 12: Representação do eixo e furo conforme NBR 6158 (URL 3). 
 
De acordo com a NBR 6158, as cotas devem indicar as dimensões do eixo e do 
furo, conforme a figura acima, em que a dimensão nominal do eixo e furo é de 25 
mm (URL 3). A tolerância do furo é H8 e do eixo g7, ou seja, não há indicação direta 
dos afastamentos superior e inferior. Utilizando tabelas especificas é possível obter 
as dimensões máximas e mínimas. 
Utilizando a Figura 8, observa-se na primeira coluna a qualidade de trabalho, 
que para o exemplo de 25g7, a qualidade de trabalho é 07 e está localizado na 
tabela primeira coluna 10ª linha. Observando a primeira linha da tabela, têm-se as 
dimensões nominais em milímetros, em que o 25 está na primeira linha 7ª coluna. 
Buscando o ponto de cruzamento de ambos, obtêm-se a tolerância de 21 µm. 
Nas Figuras 9 e 10 de afastamentos superior e inferior para eixo, descritos em 
micrometro (µm), a primeira coluna descreve as dimensões nominais e a primeira 
Instrumentação e Metrologia 
 
31 
linha os campos de tolerância, em que se observa que as letras da tabela de 
afastamento superior não se repetem na tabela de afastamento inferior. 
Semelhantemente, têm-se as tabelas de afastamentos superior e inferior para furo. 
Desta forma, a letra do campo de tolerância determinará a tabela a ser 
utilizada, para o exemplo a letra g está descrita na primeira linha 11ª coluna da 
Figura 9, tabela de afastamento superior, realizando o cruzamento desta coluna 
com a 9ª linha, em que está a dimensão nominal 25, tem-se o afastamento superior 
-7 µm. 
Tendo a tolerância e o afastamento superior, pode-se obter o afastamento 
inferior, e vice-versa, diante da equação abaixo: 
T = as - ai, 
Em que T trata-se da tolerância, as é o afastamento superior e ai é o 
afastamento inferior. 
Dando continuidade a resolução do exemplo acima, tem-se: 
T = as - ai, 
ai = - T + as 
ai = - 21 - 7 
ai = - 28 µm 
 
Tendo os valores de afastamento superior de - 21 µm e afastamento inferior de 
- 28 µm, tem-se: 
dimensão máxima = 25 mm - 21 µm = 25 mm - 0,021 mm = 24, 979 mm. 
dimensão mínima = 25 mm - 28 µm = 25 mm - 0,028 mm = 24, 972 mm. 
 
Instrumentação e Metrologia 
 
32 
 
 
Figura 13: Tolerâncias dimensionais (URL 2). 
 
Instrumentação e Metrologia 
 
33 
 
 
 
 
Figura 14: Afastamentos Superiores (URL 2) 
Instrumentação e Metrologia 
 
34 
 
 
 
 
Figura 15: Afastamentos Superiores (URL 2). 
 
Instrumentação e Metrologia 
 
35 
 
Tolerância Geométrica de Forma 
A diferença, medida perpendicularmente, entre a superfície real da peça e a 
forma geométrica teórica é denominado de erro de forma. Esses erros são 
causados por vibrações, defeitos nos mancais ou imperfeições na geometria da 
máquina, que podem ser verificados por réguas, micrômetros, comparadores. 
A forma é considerada correta quando cada um dos seus pontos é igual ou 
menor que o valor da tolerância dada. 
Esses erros e suas formas de medição são padronizados pela ABNT NBR ISO 
4287:2002, em que os erros podem ser divididos em dois grupos: 
Erros macrogeométricos: detectáveis por instrumentos convencionais. 
Exemplos: ondulações acentuadas, conicidade, ovalização etc. 
Erros microgeométricos: detectáveis somente por rugosímetros, perfiloscópios 
etc. São também definidos como rugosidade. 
 
 
Figura 16: Tipos de erros de forma (ROSA). 
 
Instrumentação e Metrologia 
 
36 
 
Retilineidade 
Símbolo: 
 
É a condição pela qual cada linha deve estar limitada dentro do valor de 
tolerância especificada. 
Se o valor da tolerância (t) for precedido pelo símbolo , o campo de 
tolerância será limitado por um cilindro “t”, conforme figura. 
 
Figura 17: Tolerância de retilineidade (ROSA). 
 
Planeza 
Símbolo: 
 
 
É a condição pela qual toda superfície deve estar limitada pela zona de 
tolerância “t”, compreendida entre dois planos paralelos, distantes de “t”. 
Quando a tolerância de planeza não é especificada no desenho, admite-se que 
sua variação pode ser igual ou menor que a tolerância dimensional. 
 
Figura 18: Tolerância de planeza (ROSA). 
Instrumentação e Metrologia 
 
37 
Circularidade 
Símbolo: 
 
É a condição pela qual qualquer círculo deve estar dentro de uma faixa 
definida por dois círculos concêntricos, distantes no valor da tolerância 
especificada. 
O campo de tolerância em qualquer seção transversal é limitado por dois 
círculos concêntricos e distantes 0,5mm. 
 
Figura 19: Tolerância de circularidade (ROSA). 
 
Geralmente, os erros de circularidade não precisam ser especificados por 
serem menores que a tolerância dimensional, mas há situações queos erros de 
circularidade, embora muito pequenos, prejudicam a funcionalidade da peça, 
como cilindros de motores de combustão interna, que a tolerância de circularidade 
tem de ser estreita, para evitar vazamentos. 
Cilindricidade 
Símbolo: 
 
 
É a condição pela qual a zona de tolerância especificada é a distância radial 
entre dois cilindros coaxiais. 
A circularidade é um caso particular de cilindricidade, quando se considera a 
seção transversal do cilindro. 
 
Instrumentação e Metrologia 
 
38 
 
Forma de uma linha qualquer 
Símbolo: 
 
O campo de tolerância é limitado por duas linhas envolvendo círculos cujos 
diâmetros sejam iguais à tolerância especificada e cujos centros estejam situados 
sobre o perfil geométrico correto da linha. 
Forma de uma superfície qualquer 
 
Símbolo: 
 
 
 
O campo de tolerância é limitado por duas superfícies envolvendo esferas de 
diâmetro igual à tolerância especificada e cujos centros estão situados sobre uma 
superfície que tem a forma geométrica correta. 
 
Tolerância Geométrica de Posição 
A tolerância de posição estuda a relação entre dois ou mais elementos. Essa 
tolerância estabelece o valor permissível de variação de um elemento da peça em 
relação à sua posição teórica, estabelecida no desenho do produto. No estudo das 
diferenças de posição será suposto que as diferenças de forma dos elementos 
associados são desprezíveis em relação à suas diferenças de posição. 
As tolerâncias de posição por orientação estão resumidas na tabela abaixo: 
 
Instrumentação e Metrologia 
 
39 
Figura 20: Erros de posição e orientação (ROSA). 
 
Paralelismo 
Símbolo: 
 
 
Paralelismo é a condição de uma linha ou superfície ser equidistante em todos 
os seus pontos de um eixo ou plano de referência. 
 
Perpendicularidade 
Símbolo: 
 
 
É a condição pela qual o elemento deve estar dentro do desvio angular, 
tomado como referência o ângulo reto entre uma superfície, ou uma reta, e tendo 
como elemento de referência uma superfície ou uma reta, respectivamente. 
Inclinação 
Símbolo: 
A tolerância de inclinação pode ser especificada pelo ângulo máximo e ângulo 
mínimo, ou pela especificação do elemento que será medido e sua referência. 
Posição de um elemento 
Símbolo: 
 
 
A tolerância de posição pode ser definida, de modo geral, como desvio 
tolerado de um determinado elemento (ponto, reta, plano) em relação a sua 
posição teórica. 
Instrumentação e Metrologia 
 
40 
 
Concentricidade 
Símbolo: 
 
 
Define-se concentricidade como a condição segundo a qual os eixos de duas 
ou mais figuras geométricas, tais como cilindros, cones etc., são coincidentes. 
 
Simetria 
Símbolo: 
 
 
A tolerância de simetria é semelhante à de posição de um elemento, porém 
utilizada em condição independente, isto é, não se leva em conta a grandeza do 
elemento. O campo de tolerância é limitado por duas retas paralelas, ou por dois 
planos paralelos, distantes no valor especificado e dispostos simetricamente em 
relação ao eixo (ou plano) de referência. 
Instrumentação e Metrologia 
 
41 
 
Blocos Padrão 
 
Os blocos padrão são muito utilizados como padrões de referência em 
sistemas de medição, confecção de peças e máquinas operatrizes. Os conjuntos de 
blocos padrão são compostos de diversas quantidades de peças e variação de 
valores dos blocos (GIORGIANO). 
Os blocos devem ser manipulados sempre com os blocos protetores, de 
espessura de 2 mm e muito resistentes para evitar o desgaste dos blocos e 
interferência na exatidão dos mesmos. 
 
Figura 21: Exemplo de Kit de Bloco Padrão (GIORGIANO) 
 
Os blocos padrão devem ser empilhados, durante a sua utilização, de forma 
cruzada um sobre o outro para que as superfícies fiquem em contato e toda a 
camada de ar entre os blocos seja eliminada. Geralmente, realiza-se duas 
montagens para obter os limites máximo e mínimo das dimensões que se deseja 
calibrar (GIORGIANO). 
Exemplo da composição de um jogo de blocos-padrão, contendo 114 peças, já 
incluídos dois blocos protetores: 
2 - blocos-padrão protetores de 2,00 mm de espessura; 
1 - bloco-padrão de 1,0005 mm; 
9 - blocos-padrão de 1,001; 1,002; 1,003 .......... 1,009 mm; 
Instrumentação e Metrologia 
 
42 
 
49 - blocos-padrão de 1,01; 1,02; 1,03 .......... 1,49 mm; 
49 - blocos-padrão de 0,50; 1,00; 1,50; 2,00 .......... 24,5 mm; 
4 - blocos-padrão de 25; 50; 75 e 100 mm. 
 
Para verificar a dimensão de uma peça de limite máximo 12, 578 mm e limite 
mínimo 12, 573 mm, por exemplo, é necessário fazer duas montagens de blocos-
padrão, buscando uma combinação entre os blocos de forma regressiva e 
procurando utilizar o menor número de blocos possível, de acordo com as peças 
que compõe o conjunto de blocos-padrão. 
 
Figura 22: Cálculo para definir os blocos-padrão que serão utilizados (GIORGIANO). 
Instrumentação e Metrologia 
 
43 
 
Figura 23: Montagem usando os blocos-padrão (GIORGIANO). 
 
Paquímetro 
 
O Paquímetro é um instrumento utilizado para realizar medições lineares 
precisas de medidas internas, externas e de profundidade, composto de diversas 
partes, conforme mostrado pela figura abaixo. 
 
Figura 24: Partes do paquímetro. 
Instrumentação e Metrologia 
 
44 
 
A figura abaixo ilustra a aplicação do paquímetro na realização de algumas 
medições de partes internas, profundidade ou medições externas. 
 
Figura 25: Exemplos de aplicação do paquímetro. 
 
Leitura do Paquímetro: Sistema Métrico 
A leitura feita na escala fixa antes do zero da escala móvel corresponde à 
leitura em milímetro, depois realiza a contagem da quantidade de traços da escala 
móvel até ocorrer a coincidência de um traço da escala móvel com um traço da 
escala fixa (URL 3). E finalmente, realiza o somatório das leituras da escala móvel e 
escala fixa. 
A leitura na escala móvel será dependente da resolução da mesma. No 
exemplo abaixo a resolução é de 1 mm, pois a escala possui 10 divisões: 
Instrumentação e Metrologia 
 
45 
 
 
Figura 26: Paquímetro com resolução de 1 mm (URL 3). 
 
Leitura da escala fixa: 1,0 mm (Apenas 1 traço antes do zero) 
Leitura da escala móvel: 0,3 mm (Terceiro traço coincidente) 
Leitura Final: 1,3 mm 
 
 
 
Figura 27: Paquímetro com resolução de 0,5 mm (URL 3). 
 
Leitura da escala fixa: 73,0 mm 
Leitura da escala móvel: 0,65 mm 
Leitura Final: 73,65 mm 
Instrumentação e Metrologia 
 
46 
 
Leitura do Paquímetro: Polegada Milesimal 
Neste sistema, cada polegada do paquímetro possui 40 divisões para a escala 
fixa, ou seja, a resolução da escala fixa é de 0,025”. Já a escala móvel possui 25 
divisões, portanto tem uma resolução de 0,001”. O procedimento de leitura será o 
mesmo que foi utilizado para o sistema métrico. 
 
Figura 28: Paquímetro com resolução de 0,025” (URL 3). 
 
Leitura da escala fixa: 0,050” ou 2 X 0,025” = 0,050” (número de traços X 
resolução). 
Leitura da escala móvel: 0,014” ou 14 X 0,001” = 0,014” (número de traços X 
resolução). 
Leitura Final: 0,064”. 
 
Micrômetro 
Os micrômetros são caracterizados de acordo com a sua capacidade, resolução 
e aplicação, em que a capacidade pode variar de 25 mm a 2000 mm, já a resolução 
podem variar de 0,01 mm a 0,001. As partes do micrômetro podem variar de 
acordo com a utilização do mesmo, podendo ter um arco profundo, discos nas 
hastes, ou hastes de extensão para medição de profundidade (GIORGIANO). 
 
Figura 29: Definição das partes do Micrômetro (URL 4). 
Instrumentação e Metrologia 
 
47 
 
A figura acima exibe as partes do micrômetro, em que o mesmo é constituído 
pelo arco feito de aço fundido, o isolante térmico, fixado ao arco para evitar 
transmissão de calor, as faces de medição que estarão em contato com a peça a ser 
medida, a bainha que tem a escala fixa dos milímetros e o tambor que localiza a 
escala dos centésimos de milímetros (GIORGIANO). 
 
Leitura do Micrômetro com resoluçãode 0,01 mm 
A leitura feita na escala fixa (bainha) corresponde à leitura em milímetro, 
depois realiza a leitura dos centésimos de milímetros no tambor. E finalmente, 
realiza o somatório das leituras da escala móvel e escala fixa. 
 
Figura 30: Micrômetro com resolução de 0,01 mm (GIORGIANO). 
 
Leitura dos mm na bainha: 17,5 mm. 
Leitura dos centésimos no tambor: 0,32mm 
Leitura Final: 17,82 mm. 
 
Leitura do Micrômetro com resolução de 0,001mm 
Os micrômetros com essa resolução possuem o nônio, além da bainha e do 
tambor. O procedimento de leitura será o mesmo, acrescentando a leitura dos 
milésimos de milímetros medidos pelo nônio. 
 
Instrumentação e Metrologia 
 
48 
 
Figura 31: Micrômetro com resolução de 0,001 mm (GIORGIANO). 
 
Leitura dos mm na bainha (A+B): 20,5 mm. 
Leitura dos centésimos no tambor (C): 0,11 mm 
Leitura dos milésimos no nônio (D): 0,008 mm 
Leitura Final: 20,618 mm. 
 
 
Figura 32: Micrômetro com resolução de 0,001 mm (GIORGIANO). 
 
 
 Leitura dos mm na bainha (A+B): 6 mm. 
 Leitura dos centésimos no tambor (C): 0,04 mm 
 Leitura dos milésimos no nônio (D): 0,003 mm 
 Leitura Final: 6,043 mm 
 
Instrumentação e Metrologia 
 
49 
Nesta unidade, foram abordados os tópicos de tolerância dimensional, 
montagem dos blocos padrão, paquímetros com escala no sistema métrico e de 
polegada milesimal e micrômetros com resolução centesimal e milesimal. Na 
unidade seguinte, abordaremos calibradores, máquinas de medir e medidores de 
deslocamento. 
 
É hora de se avaliar 
Lembre-se de realizar as atividades desta unidade de estudo. Elas irão 
ajudá-lo a fixar o conteúdo, além de proporcionar sua autonomia no processo de 
ensino-aprendizagem. 
 
Instrumentação e Metrologia 
 
50 
 
Exercícios – unidade 2 
 
1.Assinale a opção que apresenta o ajuste com folga para a peça com as 
dimensões especificadas: 
a) diâmetro do eixo: 50,012 mm; diâmetro do furo: 50,015 mm; 
b) diâmetro do eixo: 50,016 mm; diâmetro do furo: 50,008 mm; 
c) diâmetro do eixo: 50,008 mm; diâmetro do furo: 50,002 mm; 
d) diâmetro do eixo: 50,011 mm; diâmetro do furo: 50,006 mm; 
e) diâmetro do eixo: 50,035 mm; diâmetro do furo: 50,001 mm; 
 
2.Determine a tolerância geométrica da peça abaixo: 
 
a) 0,10 mm 
b) 0,21 mm 
c) 0,05 mm 
d) 0,61mm 
e) 0,35 mm 
 
Instrumentação e Metrologia 
 
51 
 
3.Assinale a alternativa que determina a leitura do paquímetro, representado 
na figura abaixo: 
 
a) 4,1 mm 
b)4,4 mm 
c) 4,5 mm 
d)4,0 mm 
e) 5,0 mm 
 
4.Assinale a alternativa que determina a leitura do paquímetro, representado 
na figura abaixo: 
 
a) 1,1” 
b) 1,8” 
c) 0,12” 
d) 0,175” 
e) e. 0,01” 
Instrumentação e Metrologia 
 
52 
 
5.Assinale a alternativa que determina a leitura do paquímetro, representado 
na figura abaixo: 
 
a) 4” 
b) 0,4” 
c) 0,45” 
d) 0,35” 
e) 0,525” 
 
6.Assinale a alternativa que determina a leitura do paquímetro, representado 
na figura abaixo: 
 
a) 70,0 mm 
b) 70,73 mm 
c) 70,76 mm 
d) 70,70 mm 
e) 71 mm 
Instrumentação e Metrologia 
 
53 
 
7.Assinale a alternativa que determina a leitura do micrômetro, representado 
na figura abaixo: 
 
 
a) 42,5 mm 
b) 43 mm 
c) 42,97 mm 
d) 42,47 mm 
e) 43,03 mm 
 
8.Assinale a alternativa que determina a leitura do micrômetro, representado 
na figura abaixo: 
 
 
a) 43,0 mm 
b) 3,5 mm 
c) 3,509 mm 
d) 3,930 mm 
e) 3,43 mm 
Instrumentação e Metrologia 
 
54 
 
9.Monte os blocos padrão para comparar as dimensões abaixo. Utilize o menor 
número de blocos, tem como base o conjunto de blocos padrão citado na unidade. 
E utilize bloco protetor de 2 mm. Assinale a quantidade de blocos necessários para 
a dimensão 14,578 ± 0,001 mm. 
 
 
 
 
 
 
 
10.Monte os blocos padrão para comparar as dimensões abaixo. Utilize o 
menor número de blocos, tem como base o conjunto de blocos padrão citado na 
unidade. E utilize bloco protetor de 2 mm. Assinale a quantidade de blocos 
necessários para a dimensão 23,245 ± 0,005. 
Instrumentação e Metrologia 
 
55 
3 Máquinas de Medir e Medidores de Deslocamento 
 
Instrumentação e Metrologia 
 
56 
 
Nesta unidade, serão abordados medidores de deslocamento, instrumentos 
auxiliares de medição e máquinas de medir, citando seus princípios de 
funcionamento, aspectos construtivos e seus principais tipos. 
 
Objetivos da unidade: 
 
O intuito desta unidade é que o aluno conheça os tipos de medidores de 
deslocamento e as máquinas de medir, além dos instrumentos auxiliares de 
medição como réguas, esquadros e desempenos. E que relembre os conceitos 
abordados nas unidades anteriores como tolerância geométrica. 
 
Plano da unidade: 
 
 Medidores de Deslocamento 
 Instrumentos Auxiliares de Medição e Calibradores 
 Máquinas de Medir 
 
 
Bons estudos! 
Instrumentação e Metrologia 
 
57 
 
Medidores de deslocamento 
 
A medição de deslocamento de um corpo esta relacionado com a mudança de 
posição de um corpo tridimensionalmente, para isso é necessário medir a posição 
do corpo nas três direções em relação a sua origem utilizando variados sensores, 
podendo ser mecânicos, pneumáticos, resistivos, indutivos. A faixa de medição 
varia de nanômetros ao metro (URL 5). 
Medidor Diferencial 
O medidor diferencial é utilizado para verificar pequenos deslocamentos em 
deslocamentos amplificados de um ponteiro, da ordem de décimos de 
micrômetros. Para a realização da medida, utiliza-se de um relógio comparador e 
um bloco padrão para ajuste do sistema (URL 6). 
Conforme mostrado na figura abaixo, prende o relógio comparador em um 
suporte (A), coloca-se o padrão sob o sensor de deslocamento (B), zera o relógio (C) 
e depois insere a peça a ser medida (D) e realiza a leitura da diferença. 
 
Figura 33: Medidor diferencial (URL 6). 
 
Instrumentação e Metrologia 
 
58 
 
Principio construtivo do relógio comparador 
Os relógios comparadores são constituídos de um apalpador (que toca na 
peça), de um mecanismo de amplificação baseado em um sistema 
cremalheira/trem de engrenagens e um mostrador circular onde se desloca um ou 
dois ponteiros, à semelhança de relógios. 
 
Figura 34: Construção de um relógio comparador (URL 6). 
 
O mostrador giratório (EP) permite que o "zero" da escala principal coincida 
com o ponteiro para realizar a indicação inicial do zero. Além da escala principal, há 
a escala auxiliar (EA) com um ponteiro pequeno (PP) para indicar quantas voltas 
completas o ponteiro principal realizou. Para reduzir o grau de histerese, utiliza-se 
uma mola espiral (ME) que atua sobre a engrenagem auxiliar (EAX) para que o 
contato entre os “dentes” das engrenagens ocorra sem folga (URL 6). 
Instrumentação e Metrologia 
 
59 
 
Figura 35: Exemplo comercial de relógio comparador (URL 7). 
 
Medidores Pneumáticos 
Os medidores pneumáticos de deslocamento são mais utilizados em locais 
com campo magnético e radiação nuclear, em que o deslocamento é transformado 
em variações de pressão de ar. 
O principio de funcionamento esta ilustrado na figura abaixo, em que uma 
pressão constante H é injetada no orifício G (tamanho constante) e chega à câmara 
A. O ar deve seguir pelo orifício S, de tamanho proporcional ao deslocamento d. Se 
d variar, haverá variação de S e h, de forma linear, que permite extrair a informação 
de deslocamento. 
 
Figura 36: Funcionamento do medidor pneumático (URL 6). 
Instrumentação e Metrologia 
 
60 
Medidores resistivos 
Os medidores resistivos de deslocamento utilizam potenciômetros para medir 
o deslocamento, uma vez que esse dispositivo possui um cursor que ao ser 
movimentado altera o valor da resistência. Assim a variação da resistência será 
proporcional ao deslocamento (URL 5). 
 
Figura 37: Funcionamento dos medidores resistivos (URL 6). 
 
Medidores capacitivos 
Esses sensores trabalham com a variação da capacitância de um capacitorde 
placas paralelas a partir do deslocamento do dielétrico em seu interior, ou seja, do 
afastamento ou aproximação das placas (URL 5). 
 
Figura 38: Medidores capacitivos de placas paralelas (URL 8). 
Instrumentação e Metrologia 
 
61 
Medidores indutivos 
Os medidores indutivos estão relacionados com a variação da indutância 
mutua entre as bobinas de acordo com a posição do núcleo móvel (URL 5). 
O transdutor indutivo de variação de indutância própria constituído de um só 
indutor possui uma característica não linear, por isso geralmente utilizam-se dois 
indutores de forma diferencial, isto é, à medida que a indutância de um indutor 
aumenta, diminui a indutância do outro proporcionalmente. 
A figura abaixo mostra as principais características deste tipo de medidor. 
 
Figura 39: Características dos medidores indutivos (URL 6) 
 
Instrumentos auxiliares de medição 
 
Para realizar determinadas medições, é mais conveniente ter um plano de 
medição ou uma reta considerados perfeitos, para isso utilizam-se de desempenos, 
réguas e esquadros (URL 6). 
 
Desempenos 
Os desempenos são placas fabricadas de ferro fundido ou material que tenha 
uma boa rigidez, apoiados em três pés dispostos de forma a obter a mínima flexão 
pelo próprio peso. 
Instrumentação e Metrologia 
 
62 
Dimensões e erros admissíveis são normalizados pela DIN 876 e NBR 7263. Os 
erros admissíveis de planeza, relativos a um plano ideal médio da placa em questão 
são verificados com o auxilio de uma régua montada sobre dois blocos padrão de 
mesmo tamanho. A distância entre a régua e a placa é medida em vários pontos 
com blocos padrão e a diferença entre as medidas indica os erros de planeza (URL 
6). 
A retilineidade pode ser medida também utilizando métodos eletrônicos, em 
que várias direções são analisadas e o erro de planeza é determinado. 
 
Figura 40: Desempeno com a régua sobre os blocos padrão (URL 6). 
 
Os desempenos podem ser usados também para desempenar superfícies, a 
partir da comparação entre a superfície do desempeno e da superfície em questão, 
pintando uma das superfícies com uma fina camada de tinta para evidenciar as 
imperfeições da outra superfície. Trata-se de uma técnica não muito precisa, pois 
ambas as superfícies podem sofrer uma compensação, além da espessura da 
camada de tinta que pode interferir na precisão da medida (URL 6). 
Réguas 
As réguas são empregadas para representação de eixos de referência e linhas 
retas, confeccionadas em aço, ferro fundido ou granito, podem ser de seção 
retangular, em L, triangular, quatro cantos e outras. 
Instrumentação e Metrologia 
 
63 
 
Régua de fio 
Utilizada na verificação da planicidade de superfícies, em que a face do fio é 
colocado em contato com a superfície e verificado se há passagem de luz 
(GIORGIANO). 
 
Figura 41: Exemplo de régua de fio (GIORGIANO). 
 
Régua triangular 
Possui canais côncavos no centro e fios arredondados para ser utilizada em 
superfícies placa que a régua de fio não pode ser usada. 
 
 
Figura 42: Exemplo de régua triangular (GIORGIANO). 
Instrumentação e Metrologia 
 
64 
 
Régua de desempeno ou quatro cantos 
Esse tipo de régua é usado para desempenar superfícies estreitas, porém 
compridas com nervuras de reforço em formas parabólicas, e é fabricada com a 
mesma classe de erro das placas de desempenar. 
 
Figura 43: Exemplo de régua de quatro cantos (URL 6). 
 
Esquadros 
Os esquadros possuem ângulos retos que são utilizados na medição ou 
traçagem de planos e/ou retas perpendiculares, confeccionados em granito ou aço 
(URL 6). 
 
Figura 44: Exemplo de esquadros (GIORGIANO). 
Instrumentação e Metrologia 
 
65 
São classificados quanto ao tamanho, conforme a tabela abaixo e quanto à 
forma, conforme a figura abaixo. 
 
Figura 45: Tabela de dimensões dos esquadros (GIORGIANO). 
 
 
Figura 46: Tipos de esquadros (URL 6). 
 
Calibradores 
 
Os calibradores são padrões geométricos que estabelecem os limites máximos 
e mínimos das dimensões que se deseja comparar, por isso denominados de 
passa/não passa. 
Os calibradores podem ter formatos especiais para medição de roscas, furos e 
eixos, são fabricados em aço-carbono e com tolerâncias que não devem exceder de 
um quinto a um décimo das tolerâncias da dimensão a verificar. Os calibradores 
devem ser bastante resistentes a abrasão devido o seu constante contato com as 
peças (GIORGIANO; URL 6). 
Abaixo segue alguns tipos de calibradores: 
Calibrador tampão 
Utilizado para medição de furos, em que o lado passa deve se encaixar no furo 
e não encaixar o lado não passa. O lado não passa tem uma marca vermelha para 
facilitar a identificação. 
Instrumentação e Metrologia 
 
66 
 
Figura 47: Exemplo de calibrador tampão (GIORGIANO). 
 
Calibrador de boca 
Esse calibrador tem duas bocas para controle: uma passa, com a medida 
máxima, e a outra não passa, com a medida mínima. 
 
Figura 48: Exemplo de calibrador de boca (GIORGIANO). 
 
Calibrador de bocas ajustável 
 O calibrador ajustável para eixo tem dois ou quatro parafusos de fixação e 
pinos de aço temperado e retificado. É confeccionado de ferro fundido, em forma 
de ferradura. A dimensão máxima pode ser ajustada entre os dois pinos anteriores, 
enquanto a dimensão mínima é ajustada entre os dois pinos posteriores. 
Instrumentação e Metrologia 
 
67 
 
Figura 49: Exemplo de calibrador de bocas ajustável (GIORGIANO). 
 
Calibrador de rosca 
O calibrador de rosca é composto por dois anéis, sendo que um lado passa e o 
outro não passa, para a verificação da rosca externa e o outro calibrador serve para 
a verificação de rosca interna. A extremidade de rosca mais longa do calibrador 
tampão verifica o limite mínimo: ela deve penetrar suavemente, sem ser forçada, 
na rosca interna da peça que está sendo verificada. Diz-se lado passa. A 
extremidade de rosca mais curta, não passa, verifica o limite máximo. 
 
Figura 50: Exemplo de calibrador de roscas externas (GIORGIANO). 
 
 
Figura 51: Exemplo de calibrador de roscas internas (GIORGIANO). 
 
Instrumentação e Metrologia 
 
68 
 
Máquinas de Medir 
 
Máquina de medir é o nome corrente para sistemas de medição geométricos 
de porte razoável e que se assemelham às máquinas-ferramenta no que se refere à 
estrutura. As máquinas de medir por coordenadas, são totalmente universais em 
suas aplicações, assumirem com vantagens os trabalhos realizados pelas máquinas 
dedicadas. 
Microscópios de Medição 
Utiliza um sistema ótico semelhante ao do microscópio para localizar ponto 
(aresta) de medição sobre a peça que está sendo medida. Estes sistemas de 
medição destinam-se, principalmente para peças pequenas e dispõe de medidores 
de deslocamentos linear e angular. Uma aplicação bastante rotineira para 
microscópio é a medição de ângulos de rosca de peças em geral, inclusive de 
calibradores de rosca. 
Os microscópios, assim como os projetores de perfil podem operar pelos 
métodos de projeção episcópica e diascópica, conforme estejam a fonte de luz e 
imagem projetada do mesmo lado ou em lados opostos em relação à peça, 
respectivamente (URL 6). 
 
Projetores de perfil 
O problema de medição de peças pequenas reside, muitas vezes, no acaso do 
instrumento de medir até o ponto desejado. Uma forma de solucionar o problema 
é medir sobre ou com auxílio de uma imagem ampliada. 
Os projetores de perfil podem operar com diferentes graus de ampliação da 
imagem, sendo comumente adotados os fatores 10x, 20x e 50x. As principais 
fontes de erro nos projetores de perfil são: ampliação, posicionamento da 
mesa/feixe luminoso (URL 6). 
Instrumentação e Metrologia 
 
69 
 
 
Figura 52: Sistema de projeção de imagem (URL9). 
 
Na projeção diascópica, a iluminação transpassa a peça que será examinada. 
Com isso, obtemos na tela uma silhueta escura, limitada pelo perfil que se deseja 
verificar. Geralmente utilizadoem medição de peças como pequenas engrenagens, 
ferramentas, roscas. Já a projeção episcópica (superfície), tem a iluminação 
concentrada na superfície da peça, cujos detalhes aparecem na tela. Eles se tornam 
ainda mais evidentes se o relevo for nítido e pouco acentuado. Esse sistema é 
utilizado na verificação de moedas, circuitos impressos, gravações, acabamentos 
superficiais (URL 9). 
 
Máquinas dedicadas 
Para facilitar a medição de determinadas peças de geometria complexa, foram 
desenvolvidas ao longo de muitos anos, algumas máquinas especiais, de forma 
que o processo de medição simplifica-se grandemente, evitando a realização de 
intensivos e complexos cálculos (URL 6). 
 
Medição por coordenadas 
 Com base nos sistemas de medição de deslocamento das máquinas de medir 
por coordenadas, é possível conhecer a posição que um elemento localizador 
ocupa dentro do espaço de trabalho da máquina (URL 6). 
 
 
Instrumentação e Metrologia 
 
70 
A determinação das coordenadas dos pontos sobre a peça serve de base para 
a determinação dos parâmetros de elementos geométricos (dimensão, forma e 
posição) como a distância entre superfícies, o diâmetro e a posição de um círculo, e 
outros. 
Para determinar o comprimento de um bloco prismático, é suficiente conhecer 
as coordenadas dos pontos sobre as faces extremas (URL 6). 
A base para a medição por coordenadas é o sistema cartesiano, utilizando a 
representação de cada ponto em um sistema ortogonal de coordenadas (x, y, z). A 
partir desta informação de posição, registrada diretamente do componente, é 
possível avaliar as características dimensionais do projeto (URL5). 
A estrutura da MMC é formada pela mesa, estrutura dos eixos e mancais. Esses 
componentes são responsáveis pela rigidez estática e dinâmica bem como da 
estabilidade com o tempo da MMC. Uma das principais fontes de incerteza da MMC 
é o sistema de apalpação, o que requer cuidados especiais na escolha adequada da 
configuração do apalpador (MAAS, 2001). 
O sistema do apalpador consiste de uma chave comutadora segurada em sua 
posição por uma mola, que altera seu estado de tensão elétrica quando submetida 
a um deslocamento. No momento em que a alteração da tensão é detectada, são 
adquiridas simultaneamente as coordenadas das três escalas, representando a 
posição do centro da esfera do apalpador (URL 5). 
 
Figura 53: Máquina de medir por coordenadas (URL10). 
Instrumentação e Metrologia 
 
71 
 
Nesta unidade, foram ensinados os conceitos de medidores de deslocamento 
resistivos, pneumáticos e capacitivos. Os instrumentos auxiliares de medição como 
réguas, esquadros e calibradores também foi discutido, além das máquinas de 
medir como projetores de perfil e máquinas de medir por coordenadas. No 
capítulo seguinte, serão discutidos os sistemas de instrumentação para controle e 
automação de processos. 
 
É hora de se avaliar 
Lembre-se de realizar as atividades desta unidade de estudo. Elas irão 
ajudá-lo a fixar o conteúdo, além de proporcionar sua autonomia no processo de 
ensino-aprendizagem. 
 
Instrumentação e Metrologia 
 
72 
 
Exercícios – unidade 3 
 
1.As réguas de controle destinam-se à verificação de superfície: 
a) plana-padrão; 
b) plana; 
c) perpendicular; 
d) circular; 
e) esférica. 
 
2.O esquadro é utilizado para verificar superfícies em ângulos: 
a. menor que 90º; 
b. maior que 90º; 
c. igual a 90º; 
d. igual a 100º. 
e. Igual a 180º. 
 
3.As dimensões de furo cilíndrico estarão dentro das tolerâncias quando o 
calibrador tampão (passa/não passa): 
a. passar o diâmetro menor e não passar o diâmetro maior; 
b. não passar o diâmetro menor; 
c. não passar os dois diâmetros; 
d. passar os dois diâmetros. 
e. passar o diâmetro maior e o diâmetro menor. 
 
Instrumentação e Metrologia 
 
73 
 
4.As dimensões de um eixo estarão dentro das tolerâncias quando o calibrador 
de bocas (passa/não passa): 
a) passar na boca menor e não passar na boca maior; 
b) passar na boca maior e não passar a boca menor; 
c) passar na boca maior e na boca menor; 
d) não passar a boca menor e na boca maior. 
e) não passar em ambas as bocas. 
 
5.Para comparar o diâmetro interno de um furo cilíndrico e o diâmetro médio 
de uma rosca externa, usam-se os calibradores: 
a) de boca ajustável e regulável; 
b) tampão e regulável; 
c) de boca escalonada e chata; 
d) tampão e chato; 
e) rosca, de boca. 
 
6.O projetor de perfil se destina a: 
a) medir peças complexas; 
b) medir peças grandes com formato complexo; 
c) verificar peças pequenas com formato complexo; 
d) verificar rugosidade; 
e) medir peças simples. 
Instrumentação e Metrologia 
 
74 
 
7.A ampliação mínima obtida em um projetor de perfil é: 
a) 10 vezes; 
b) 20 vezes; 
c) 50 vezes; 
d) 5 vezes; 
e) 100 vezes. 
 
8.O sistema de projeção diascópica e episcópica faz, respectivamente, 
projeções: 
a) de superfície e de contorno; 
b) angular e linear; 
c) de contorno e angular; 
d) esférica e de contorno; 
e) de contorno e de superfície. 
Instrumentação e Metrologia 
 
75 
 
9.Explique a diferença entre os medidores de deslocamento capacitivos e os 
medidores de deslocamento pneumáticos. 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 
10.Explique brevemente, o princípio de funcionamento do sistema apalpador das 
máquinas de medir por coordenadas. 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 
Instrumentação e Metrologia 
 
76 
Instrumentação e Metrologia 
 
77 
 
4 Sistemas de Instrumentação para Controle e Automação 
Instrumentação e Metrologia 
 
78 
 
Nesta unidade será feita uma introdução aos sistemas de instrumentação para 
automação e controle, aprendendo as simbologias utilizadas para representar os 
sistemas de instrumentação e as malhas de controle. 
 
Objetivos da unidade: 
 
O intuito desta unidade é permitir que o aluno conheça os símbolos de 
representação dos instrumentos e as malhas de controle para projetar ou entender 
desenhos esquemáticos das plantas de controle e automação. 
 
Plano da unidade: 
 Simbologia de Instrumentação 
 Elementos de uma malha de controle 
 
 
 
Bons estudos! 
Instrumentação e Metrologia 
 
79 
 
Simbologia de Instrumentação 
 
Os símbolos gráficos para representar os instrumentos e suas funções nas 
malhas de instrumentação, são estabelecidos pela norma NBR 8190 da ABNT 
(Associação Brasileira de Normas Técnicas) e pela ISA (Instrument Society of 
America). Ficando a critério de cada empresa e/ou instituição decidir qual norma 
seguir. 
Nesta apostila será abordada apenas a simbologia determinada pela NBR 
8190, conforme descrito a seguir. 
Tipos de Conexões 
 
Instrumentação e Metrologia 
 
80 
 
Código de Identificação de Instrumentos 
Todo instrumentopode ser identificado por um conjunto de letras e números 
para identificar a funcionalidade e as malhas de controle respectivamente (URL 11). 
A identificação funcional é representada pela primeira letra, que identifica a 
variável medida pelo instrumento e as letras subsequentes, que descrevem as 
funcionalidades adicionais do instrumento. Já os números, identificam a malha de 
controle, sendo que todos os instrumentos da mesma malha devem apresentar o 
mesmo número (URL 11). 
Abaixo, segue um exemplo de um registrador controlador de temperatura da 
malha 2. 
 
Figura 54: Identificação do instrumento (URL 11). 
 
A norma NBR 8190 apresenta uma tabela que descreve todo o sistema de 
letras. 
Instrumentação e Metrologia 
 
81 
 
 
Figura 55: Significado das letras de identificação (URL 11). 
Instrumentação e Metrologia 
 
82 
 
Observação: 
Os números entre parênteses se referem às notas relativas que são dadas a 
seguir. 
Notas relativas 
1) As letras indefinidas são próprias para indicação de variáveis não listadas 
que podem ser repetidas em um projeto particular. Se usada, a letra deverá ter um 
significado como primeira letra e outro significado como letra subsequente. O 
significado precisará ser definido somente uma vez e uma legenda para aquele 
respectivo projeto. Por exemplo: a letra N pode ser definida como Módulo de 
Elasticidade na primeira letra na letra subsequente. 
2) A letra não classificada, X, é própria para indicar variáveis que serão usadas 
uma vez, ou de uso limitado. Se usada, a letra poderá ter qualquer número de 
significados como primeira letra e qualquer número de significados como letra 
subsequente. Exceto para seu uso como símbolos específicos, seu significado 
deverá ser definido fora do círculo de identificação no fluxograma. Por exemplo: 
XR-3 pode ser um “registrador de vibração”, XR-2 pode ser um “registrador de 
tensão mecânica” e XX4 pode ser um “osciloscópio de tensão mecânica”. 
3) Qualquer primeira letra, se usada em combinação com as letras 
modificadoras D (diferencial), F (razão) ou Q (totalização ou integração), ou 
qualquer combinação, será tratada como uma entidade primeira letra. Então, 
instrumentos TDI e TI medem duas diferentes variáveis, que são: temperatura 
diferencial e temperatura. 
4) A primeira letra A, para análise, cobre todas as análises não listadas na 
Tabela 1 e não cobertas pelas letras indefinidas. Cada tipo de análise deverá ser 
definido fora do seu círculo de indefinição no fluxograma. Símbolos 
tradicionalmente conhecidos como pH, O2, e CO, têm sido usados opcionalmente 
em lugar da primeira letra A. Esta prática pode causar confusão particularmente 
quando as designações são datilografadas por máquinas que usam somente letras 
maiúsculas. 
 
Instrumentação e Metrologia 
 
83 
 
5) O uso da primeira letra U para multivariáveis em lugar de uma combinação 
de primeira letra é opcional. 
6) O uso dos termos modificadores alto, baixo, médio ou intermediário e 
varredura ou seleção é preferido, porém opcional. 
7) O termo segurança se aplicará somente para elementos primários de 
proteção de emergência e elementos finais de controle de proteção de 
emergência. Então, uma válvula auto-operada que previne a operação de um 
sistema acima da pressão desejada, aliviando a pressão do sistema, será uma PCV, 
mesmo que a válvula não opere continuamente. Entretanto esta válvula será uma 
PSV se seu uso for para proteger o sistema contra condições de emergência, isto é, 
condições que colocam em risco o pessoal e o equipamento, ou ambos e que não 
se esperam acontecer normalmente. A designação PSV aplica-se para todas as 
válvulas que são utilizadas para proteger contra condições de emergência em 
termos de pressão, não importando se a construção e o modo de operação da 
válvula enquadram-se como válvula de segurança, válvula de alívio ou válvula de 
segurança e alívio. 
8) A função passiva 
visor aplica-se a instrumentos que dão uma visão direta e não calibrada do 
processo. 
9) O termo indicador é aplicável somente quando houver medição de uma 
variável. Um ajuste manual, mesmo que tenha uma escala associada, porém 
desprovido de medição de fato, não deve ser designado indicador. 
10) Uma lâmpada-piloto, que é a parte de uma malha de instrumentos, deve 
ser designada por uma primeira letra seguida pela letra subsequente. Entretanto, 
se é desejado identificar uma lâmpada-piloto que não é parte de uma malha de 
instrumentos, a lâmpada-piloto pode ser designada da mesma maneira ou 
alternadamente por uma simples letra L. Por exemplo: a lâmpada que indica a 
operação de um motor elétrico pode ser designada com EL, assumindo que a 
tensão é a variável medida ou XL assumindo a lâmpada é atuada por contatos 
elétricos auxiliares do sistema de partida do motor, ou ainda simplesmente L. A 
ação de uma lâmpada-piloto pode ser acompanhada por um sinal audível. 
Instrumentação e Metrologia 
 
84 
 
11) O uso da letra subsequente U para multifunção em lugar de uma 
combinação de outras letras funcionais é opcional. 
12) Um dispositivo que conecta, desconecta ou transfere um ou mais circuitos 
pode ser, dependendo das aplicações, uma chave, um relé, um controlador de duas 
posições, ou uma válvula de controle. Se o dispositivo manipula uma corrente 
fluida de processo e não é uma válvula de bloqueio comum atuada manualmente, 
deve ser designada como uma válvula de controle. Para todas as outras aplicações 
o equipamento é designado como: 
a) uma chave, quando é atuado manualmente; 
b) uma chave ou um controlador de duas posições se é automático e se é 
atuado pela variável medida. O termo chave é, geralmente, atribuído ao dispositivo 
que é usado para atuar um circuito de alarme, lâmpada-piloto seleção, 
intertravamento ou segurança. O termo controlador é, geralmente, atribuído ao 
equipamento que é usado para operação de controle normal; 
c) um relé se é automático e não atuado pela variável medida, isto é, ele é 
atuado por uma chave ou por um controlador de duas posições. 
13) Sempre que necessário, as funções associadas como o uso da letra 
subsequente Y devem ser definidas fora do círculo de identificação. Não é 
necessário esse procedimento quando a função é por si só evidente, tal como no 
caso de uma válvula solenoide. 
14) O uso dos termos modificadores alto, baixo, médio ou intermediário, deve 
corresponder a valores das variáveis medidas e não dos sinais, a menos que de 
outra maneira seja especificado. Por exemplo: um alarme de nível alto derivado de 
um transmissor de nível de ação reversa é um LAH, embora o alarme seja atuado 
quando o sinal alcança um determinado valor baixo. Os termos podem ser usados 
em combinações apropriadas. 
15) Os termos alto e baixo, quando aplicados para designar a posição de 
válvulas, são definidos como: 
Alto - denota que a válvula está em ou aproxima-se da posição totalmente 
aberta; 
Instrumentação e Metrologia 
 
85 
 
Baixo - denota que a válvula está em ou aproxima-se da posição totalmente 
fechada (VIANA, 1999). 
 
Simbologia de Identificação de Instrumentos de Campo e Painel 
 
Figura 56: Simbologia de instrumentos (VIANA, 1999). 
 
Instrumentação de vazão 
 
 
Placa de Orifício 
 
Medidor Venturi 
 
Tubo Pitot 
Instrumentação e Metrologia 
 
86 
Figura 57: Simbologia de instrumentos de vazão (VIANA, 1999). 
Válvula de Controle 
 
Figura 58: Simbologia de válvulas de controle (VIANA, 1999). 
 
Instrumentação e Metrologia 
 
87 
Alguns Arranjos Típicos de Instrumentos 
Figura 59: Simbologia de instrumentos de vazão (VIANA, 1999). 
Medidor de linha (Rotâmetro) – malha 301. 
Vazão 
 
Medidor de linha (Rotâmetro) – malha 
301. 
 
Indicador de vazão (montagem local) 
– malha 401. 
 
Registrador montado no painel e 
transmissor local com transmissão 
pneumática – malha 201. 
 
 
Pressão 
 
Indicador de pressão (manômetro) 
(montagemlocal) – malha 101. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Instrumentação e Metrologia 
 
88 
 
Registrador-controlador de pressão, 
comandando válvula de controle, com 
transmissão pneumática. Registrador 
no painel e transmissor local – malha 
301. 
Figura 60: Simbologia de instrumentos de pressão (VIANA, 1999). 
 
Temperatura 
 
Indicador de temperatura no painel 
com transmissão elétrica. 
 
Indicador e registrador de 
temperatura no painel, com 
transmissão elétrica. 
Figura 61: Simbologia de instrumentos de temperatura (VIANA, 1999). 
Nível 
 
Visor de Nível 
Instrumentação e Metrologia 
 
89 
 
Instrumento combinado: controlador, 
indicador de nível e transmissor, 
comandando válvula de controle, com 
indicador no painel e com transmissão 
pneumática. 
Figura 62: Simbologia de instrumentos de nível (VIANA, 1999). 
 
Elementos de uma malha de controle 
 
O desempenho de um processo pode ser afetado por varias condições 
internas e externas ao processo, como temperatura, volume, nível, pressão, vazão. 
Para controlar o processo, é necessário que a variável que representa o estado 
desejado seja monitorada e as demais sejam ajustadas a fim de obter o resultado 
esperado, não se esquecendo de considerar os fatores ambientais como 
temperatura e umidade do ambiente (CHAVES,2002). 
Para facilitar o entendimento, será utilizado como exemplo um sistema de 
aquecimento de água, que tem a finalidade de fornecer água aquecida a uma 
determinada vazão. Portanto, a variável controlada é a temperatura da água. 
Já o meio controlado é a água, por ser a energia ou o material no qual a 
variável é controlada. A variável manipulada, que é aquela sobre a qual o 
controlador atua para mantê-la no valor desejado é a vazão do vapor e o agente de 
controle é o vapor, por se tratar da energia ou material do processo (CHAVES,2002). 
 Resumidamente, as principais variáveis do processo são: 
 variável controlada: temperatura da água; 
 meio controlado: água na saída do processo; 
 variável manipulada: vazão de vapor; 
Instrumentação e Metrologia 
 
90 
 agente de controle: vapor. 
A malha de controle trata-se de um sistema que realiza a medição de uma 
variável do processo e compara esta informação com um valor pré-estabelecido, 
denominado de setpoint, a fim de obter a diferença entre ambos e trabalha para 
reduzir essa diferença (CHAVES,2002). 
A malha de controle aberta não utiliza a informação sobre a variável 
controlada para ajustar qualquer entrada do sistema. Utilizando o exemplo de 
 
 
aquecimento de agua, na malha de controle aberta, a informação da 
temperatura do líquido de saída não afeta o controle de entrada de vapor 
(CHAVES,2002). 
 
Figura 63: representação de malha de controle aberta (chaves,2002). 
 
A malha fechada utiliza a comparação do valor desejado com a informação da 
variável controlada para manipular as variáveis do processo. Conforme mostrado 
na figura abaixo, a temperatura do líquido de saída implica na regulação da 
entrada de vapor. Caso a temperatura do líquido esteja baixa, a válvula de vapor é 
aberta e caso a temperatura do líquido esteja alta, a válvula de vapor é fechada 
(CHAVES,2002). 
Instrumentação e Metrologia 
 
91 
 
 
Figura 64: Representação de malha de controle aberta (CHAVES,2002). 
 
Os elementos de controle são divididos em dois grupos, dispositivos de campo 
e de painel. 
Os dispositivos de campo são subdividos em elementos primários, transmissor 
e elemento final de controle. Os elementos primários detectam as alterações na 
variável do processo, os transmissores realizam a medição e envia a informação 
para um instrumento do painel e elemento final de controle atua e modifica o valor 
da variável manipulada (CHAVES,2002). 
Os dispositivos de painel são compostos pelo indicador, registrador, 
conversor, e controlador. O indicador fornece uma indicação visual das variáveis do 
processo, podendo ser digital ou analógico. O registrador tem a função de registrar 
a variável e o conversor tem o papel de converter o sinal recebido em outra forma 
de sinal, isto é, converter um sinal elétrico em um sinal pneumático. Por fim, tem-se 
o controlador que fornece um sinal de saída para o processo, tentando manter a 
variável do processo dentro do valor ajustado (setpoint) (CHAVES,2002). 
O controlador pode ser analógico, digital – single-loop, que controla apenas 
uma malha e digital – multi-loop, que controla simultaneamente várias malhas. 
Instrumentação e Metrologia 
 
92 
 
Figura 65: Elementos de controle (CHAVES,2002). 
Nesta unidade foi realizada uma introdução aos sistemas de instrumentação 
para automação e controle, discutindo simbologias utilizadas para representar os 
sistemas de instrumentação e as malhas de controle. No capítulo seguinte, serão 
abordados os medidores de pressão, vazão, temperatura, nível. 
 
É hora de se avaliar 
Lembre-se de realizar as atividades desta unidade de estudo. Elas irão 
ajudá-lo a fixar o conteúdo, além de proporcionar sua autonomia no processo de 
ensino-aprendizagem. 
 
Instrumentação e Metrologia 
 
93 
 
Exercícios – unidade 4 
 
1.Com base na figura abaixo, determine a função de cada componente da 
malha abaixo: 
 
 
 
a) Registrador de vazão. 
b) Indicador de vazão. 
c) Registrador de pressão. 
d) Transmissor de vazão, montado em campo. 
e) Transmissor de vazão, montado em painel. 
 
2.Com base na figura abaixo, determine a função de cada componente da 
malha abaixo: 
 
a) Registrador de vazão. 
b) Indicador de pressão, montado em campo. 
c) Registrador de pressão, montado em campo. 
d) Transmissor de vazão, montado em campo. 
e) Transmissor de vazão, montado em painel. 
Instrumentação e Metrologia 
 
94 
 
3.Com base na figura abaixo, determine a função de cada componente da 
malha abaixo: 
 
 
 
a) Visor de nível, montado em campo. 
b) Indicador de nível, montado em campo. 
c) Registrador de nível, montado em campo. 
d) Transmissor de vazão, montado em campo. 
e) Transmissor de vazão, montado em painel. 
Instrumentação e Metrologia 
 
95 
 
4.Com base na figura abaixo, determine a função de cada componente da 
malha abaixo: 
 
 
 
a. Válvula controladora de pressão ou vácuo. 
b. Válvula de pressão ou vácuo. 
c. Transmissor de pressão ou vácuo. 
d. Transmissor controlador de temperatura. 
e. Indicador de Pressão ou vácuo. 
 
5.Com base na figura do exercício anterior, determine o tipo de componente 
utilizado: 
 
a) Válvula com atuador elétrico (senoidal ou motor). 
b) Válvula com atuador hidráulico ou pneumático tipo pistão. 
c) Válvula manual. 
d) Válvula auto-operada de diafragma. 
e) Válvula com atuador pneumático de diafragma. 
Instrumentação e Metrologia 
 
96 
 
6.Conhecendo as variáveis de um processo de controle e automação, 
verifique a alternativa incorreta: 
 
a) Variável controlada. 
b) Meio controlado. 
c) Variável manipulada. 
d) Agente de controle. 
e) Setpoint. 
 
7.Com base no conhecimento dos dispositivos de campo, assinale a 
alternativa correta: 
a) Os elementos primários detectam as alterações na variável do 
processo. 
b) O elemento final de controle realiza a medição e envia a informação 
para um instrumento do painel. 
c) Os transmissores realizam o controle e modifica o valor da variável 
manipulada. 
d) Os dispositivos de campo não são essenciais em um processo de 
controle e automação. 
e) O indicador também faz parte dos dispositivos de campo. 
Instrumentação e Metrologia 
 
97 
 
8.Com base no conhecimento dos dispositivos de painel, assinale a alternativa 
correta: 
 
a) O registrador fornece uma indicação visual das variáveis do processo. 
b) O controlador pode ser somente multi-loop. 
 
c) O controlador single-loop, é assim denominado por controlar apenas 
uma malha. 
d) O controlador não é essencial no processo de automação. 
e) O controlador realiza a soma do valor da variável do