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 doprocesso com o valor 
do setpoint. 
 
9.Explique a diferença entre a malha de controle aberta e a malha de controle 
fechada: 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 
Instrumentação e Metrologia 
 
98 
 
10.Explique a principal diferença entre as duas figuras abaixo: 
 
 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 
Instrumentação e Metrologia 
 
99 
5 Medidores de Pressão, Vazão, Temperatura e 
Nível 
Instrumentação e Metrologia 
 
100 
 
Nesta unidade, serão abordados os principais tipos de medidores de pressão, 
vazão, temperatura e nível que são utilizados nos instrumentos industriais de 
medição. 
 
Objetivos da unidade: 
 
Fornecer o conhecimento básico dos principais tipos de medidores industriais, 
como o princípio de funcionamento, construção e utilização desses instrumentos. 
 
Plano da unidade: 
 Instrumentos de Pressão 
 Instrumentos de Vazão 
 Instrumentos de Temperatura 
 Instrumentos de Nível 
 
 
 
Bons estudos! 
Instrumentação e Metrologia 
 
101 
 
Instrumentos de pressão 
 
Instrumentos de Pressão 
A medição de pressão é o mais importante padrão de medida, uma vez que as 
medidas de vazão, nível e outras podem ser feitas utilizando-se os mesmos 
princípios. 
A pressão é definida como uma força aplicada perpendicularmente a uma 
unidade de área. 
A pressão total é dada pelo somatório da pressão estática e da pressão 
dinâmica. Em que a pressão estática é a pressão exercida em um ponto por fluidos 
estáticos de modo a produzir a mesma força em todos os pontos, já a pressão 
dinâmica é a pressão exercida por um fluido em movimento (CHAVES, 2002). 
A pressão medida pode ser absoluta, manométrica ou diferencial. 
A pressão absoluta trata-se da pressão positiva medida com referência ao 
vácuo perfeito, já a pressão manométrica é a pressão medida com base na pressão 
atmosférica do local, e a pressão diferencial é a diferença entre a medida de duas 
pressões, conforme mostrado na figura abaixo. 
 
 
Figura 66: Relação entre os tipos de medida de pressão (CHAVES, 2002). 
Instrumentação e Metrologia 
 
102 
 
Unidades de Pressão 
A pressão possui vários tipos de unidade. Os sistemas de unidade MKS, CGS, 
gravitacional e de coluna de líquido são utilizados tendo como referência a pressão 
atmosférica e escolhidos, dependendo da área de utilização, tipos de medida de 
pressão, faixa de medição. 
 
 
Figura 67: Conversão de Unidades de Pressão (CHAVES, 2002). 
 
Medição de Pressão 
Os medidores de pressão, geralmente, são compostos por três elementos: 
Elemento de recepção: recebe a pressão a ser medida e a transforma em 
deslocamento ou força; Elemento de transferência: Aquele que amplia o 
deslocamento ou a força do elemento de recepção; Elemento de indicação: Aquele 
que recebe o sinal do elemento de transferência e indica ou registra a pressão 
medida (CHAVES, 2002). 
 
Instrumentação e Metrologia 
 
103 
 
Manômetros 
Os manômetros podem ser classificados de acordo com os seus elementos de 
recepção, conforme a figura abaixo. 
 
 
Figura 68: Classificação dos manômetros (CHAVES, 2002). 
 
Manômetros de líquido 
É constituído por tubo de vidro com área seccional uniforme, uma escala 
graduada, um líquido de enchimento e suportados por uma estrutura de 
sustentação. O valor de pressão medida é obtido pela leitura da altura de coluna do 
líquido deslocado em função da intensidade da referida pressão aplicada (CHAVES, 
2002). 
Qualquer líquido com baixa viscosidade, e não volátil nas condições de 
medição, pode ser utilizado como líquido de enchimento, sendo que o mais usado 
é a água destilada. A faixa de medição é de 0 a 2000 mmH2O caso se utilize água 
destilada, devido a altura máxima de coluna disponível no mercado (CHAVES, 
2002). 
Instrumentação e Metrologia 
 
104 
 
Tubo em U 
No manômetro com tubo em U, a pressão medida está relacionada à altura (h) 
da coluna, podendo o zero da escala ficar no mesmo plano horizontal que a 
superfície do líquido quando as pressões P1 e P2 são iguais (a). A leitura é feita, 
somando a quantidade deslocada a partir do zero nos lados de alta e baixa pressão. 
Em (b), tem o exemplo de o zero ficar ajustado em relação ao lado da alta pressão e 
em (c) a leitura é feita a partir do ponto mínimo da superfície do líquido no lado de 
alta pressão, subtraída do ponto máximo do lado de baixa pressão (CHAVES, 2002). 
 
 
Figura 69: Classificação dos manômetros (CHAVES, 2002). 
 
Tubo reto 
No tubo reto, tem-se um ramo de maior área, que a receber pressão provoca 
um pequeno deslocamento no líquido, mas que provoca um grande deslocamento 
no outro ramo devido à área reduzida do mesmo. Desta forma, a pressão 
diferencial é medida a partir da altura da coluna reta (CHAVES, 2002). 
Instrumentação e Metrologia 
 
105 
 
Figura 70: Manômetro tipo coluna reta vertical (CHAVES, 2002). 
 
Tubo inclinado 
Este Manômetro é utilizado para medir baixas pressões na ordem de 50 
mmH2O. Sua construção é feita inclinando um tubo reto de pequeno diâmetro, de 
modo a medir, com boa precisão, pressões em função do deslocamento do líquido 
dentro do tubo. A vantagem adicional é a de expandir a escala de leitura o que é 
muitas vezes conveniente para medições de pequenas pressões com boa precisão 
(± 0,02 mmH2O) (CHAVES, 2002). 
 
Figura 71: Manômetro tipo tubo inclinado (CHAVES, 2002). 
 
Instrumentação e Metrologia 
 
106 
 
Manômetro Elástico tipo tubo de Bourdon 
O manômetro de Bourdon consiste em um tubo, que disposto em forma de 
“C”, espiral ou helicoidal conforme Figura X tem uma de suas extremidades fechada 
e a outra aberta à pressão a ser medida. Com pressão agindo em seu interior, o 
tubo tende a tomar uma seção circular, resultando em movimento em sua 
extremidade fechada. Este movimento, através de engrenagens, é transmitido a 
um ponteiro, que irá indicar uma medida de pressão em uma escala graduada. 
 
Figura 72: Manômetro tipo Bourdon (CASTELETTI, 2010). 
 
Manômetro Elástico tipo diafragma ou Fole 
Esse tipo de manômetro baseia-se na lei de Hooke que enuncia: “o módulo da 
força aplicada em um corpo é proporcional à deformação provocada”. 
O manômetro elástico mede a deformação elástica sofrida quando está 
submetido a uma força resultante da pressão aplicada sobre uma área específica. 
Essa deformação provoca um deslocamento linear que é convertido de forma 
proporcional a um deslocamento angular através de mecanismo específico. Ao 
deslocamento angular é anexado um ponteiro que percorre uma escala linear e 
cuja faixa representa a faixa de mediçãodo manômetro. 
Esses medidores de pressão são submetidos a valores de pressão sempre 
abaixo do limite de elasticidade para que cessada a força aplicada, o medidor 
retorne a sua posição inicial sem perder suas características. 
Instrumentação e Metrologia 
 
107 
 
 
Figura 73: Manômetro tipo diafragma e tipo fole (CASTELETTI, 2010). 
 
Transmissores de pressão 
Os instrumentos de transmissão de sinal de pressão têm a função de enviar 
informações à distância das condições atuais de processo desta variável. 
Os Transmissores eletrônicos analógicos utilizam elementos de transferência 
que convertem o sinal de pressão detectado em sinal elétrico padronizado de 4 a 
20 mA dc. 
 
Fita Extensiométrica (Strain Gauge) 
É um dispositivo que mede a deformação elástica sofrida pelos sólidos quando 
estes são submetidos ao esforço de tração ou compressão. Ao ter os valores de 
resistência da fita mudada com a pressão, esta sofre desbalanceamento 
proporcional à variação desta pressão. Este tipo é utilizado como padrão para 
pressão maior que 3000 kgf/cm2. 
 
Sensor Piezoelétrico 
A medição de pressão utilizando este tipo de sensor baseia-se no fato dos 
cristais assimétricos, ao sofrerem uma deformação elástica ao longo do seu eixo 
axial, produzirem internamente um potencial elétrico causando um fluxo de carga 
 
Instrumentação e Metrologia 
 
108 
elétrica em um circuito externo. A quantidade elétrica produzida é proporcional à 
pressão aplicada, ou seja, esta relação é linear o que facilita sua utilização. 
 
 
Figura 74: Construção sensor piezoelétrico (CHAVES, 2002). 
 
Sensor Capacitivo (Célula Capacitiva) 
É o sensor mais utilizado em transmissores de pressão. Nele, um diafragma de 
medição move-se entre dois diafragmas fixos. Entre os diafragmas fixos e o móvel, 
existe um líquido de enchimento que funciona como um dielétrico. Como um 
capacitor de placas paralelas, é constituído por estas, separadas por um meio 
dielétrico. Ao sofrer o esforço de pressão, o diafragma móvel (que vem a ser uma 
das placas do capacitor) tem sua distância em relação ao diafragma modificada. 
Isto provoca modificação na capacitância de um círculo de medição e, tem-se, 
então, a medição de pressão (CHAVES, 2002). 
 
Figura 75: Transmissor de pressão tipo célula capacitiva (VIANA, 1999). 
Instrumentação e Metrologia 
 
109 
 
Instrumentos de vazão 
 
A medição de vazão inclui no seu sentido mais amplo, a determinação da 
quantidade de líquidos, gases e sólidos que passa por um determinado local na 
unidade de tempo. A quantidade total movimentada pode ser medida em 
unidades de volume (litros, mm3, cm3, m3, galões, pés cúbicos) ou em unidades de 
massa (g, Kg, toneladas, libras) (CHAVES, 2002). 
Existem dois tipos de medidores de vazão, os medidores de quantidade e os 
medidores volumétricos. 
 
Medidores de quantidade 
São aqueles que, em qualquer instante, permitem saber que quantidade de 
fluxo passou, mas não a vazão do fluxo que está passando, como as balanças 
industriais ou bombas de gasolina (CHAVES, 2002). 
 
Medidores volumétricos 
São aqueles que exprimem a vazão por unidade de tempo. 
 
Medição de Vazão por Pressão Diferencial 
A pressão diferencial é produzida por vários tipos de elementos primários, 
colocados na tubulação de forma tal que o fluido passa através deles. Sua função é 
aumentar a velocidade do fluido diminuindo a área da seção em um pequeno 
comprimento para haver uma queda de pressão. A vazão pode então, ser medida a 
partir desta queda, utilizando um dispositivo para medir a diferença das pressões 
P1 e P2 (CHAVES, 2002). 
 
Instrumentação e Metrologia 
 
110 
 
figura 76: medidor de vazão utilizando pressão diferencial (casteletti, 2010). 
 
 
figura 77: variação de pressão no medidor de vazão (casteletti, 2010). 
 
Placa de Orifício 
Consiste em uma placa precisamente perfurada, e instalada 
perpendicularmente ao eixo de tubulação, de fácil instalação, econômica, de 
simples construção e manutenção, porém apresenta alta perda de carga e baixa 
rangeabilidade (CHAVES, 2002). 
 
Figura 78: Exemplo de placa de orifício (CHAVES, 2002). 
Instrumentação e Metrologia 
 
111 
 
A placa de orifício pode ter um pequeno furo adicional para a passagem de 
gases ou condensado. Ela é inserida entre flanges e a tomada de pressão é 
realizada na região de alta pressão e baixa pressão, sendo a diferença de pressão 
verificada por um manômetro, conforme a figura a seguir. 
 
Figura 79: Instalação de uma placa de orifício (CASTELETTI, 2010). 
 
Tubo Venturi 
O tubo Venturi combina dentro de uma unidade simples uma garganta 
estreitada entre duas seções cônicas e está usualmente instalado entre duas 
flanges, em tubulações. Seu propósito é acelerar o fluido e temporariamente baixar 
sua pressão estática (CHAVES, 2002). 
 
Instrumentação e Metrologia 
 
112 
 
 
Figura 80: Exemplo de tubo venturi (CHAVES, 2002). 
 
 
Bocal de Vazão 
Os bocais de vazão são projetados de forma a guiar a veia até atingir a seção 
estrangulada do elemento de medição, permite sua aplicação em serviços em que 
o fluido é abrasivo e corrosivo. Seu principal uso é em medição de vapor com alta 
velocidade, recomendado para tubulações > 50 mm (CHAVES, 2002). 
 
 
Figura 81: Exemplo de bocal de vazão (CHAVES, 2002). 
 
Instrumentação e Metrologia 
 
113 
Tubo Pitot 
Realiza a medição da vazão verificando a diferença da pressão total e a pressão 
estática, que resulta na pressão dinâmica que é proporcional ao quadrado da 
velocidade (CHAVES, 2002). 
 
 
Figura 82: Exemplo de tubo de pitot (CHAVES, 2002). 
 
Medidor tipo Annubar 
O Annubar é um dispositivo de produção de pressão diferencial, que ocupa 
todo o diâmetro do tubo. É projetado para medir a vazão total, de forma diferente 
dos dispositivos tradicionais de pressão diferencial. 
Instrumentação e Metrologia 
 
114 
 
 
Figura 83: Exemplo de Annubar (CHAVES, 2002). 
 
 
Rotâmetros 
São medidores de vazão por área variável, nos quais um flutuador varia sua 
posição dentro de um tubo cônico, proporcionalmente à vazão do fluido. 
O fluido passa através do tubo da base para o topo. Quando não há vazão, o 
flutuador permanece na base do tubo e seu diâmetro maior é, em geral, 
selecionado de tal maneira que bloqueia a pequena extremidade do tubo quase 
que completamente. Quando a vazão começa e o fluido atinge o flutuador, o 
empuxo torna o flutuador mais leve, porém, como o flutuador tem uma densidade 
maior que a do fluido, o empuxo não é suficiente para levantar o flutuador. A área 
de passagem oferece resistência à vazão e a queda de pressão do fluido começa a 
aumentar. Quando a pressão diferencial, somada ao efeito de empuxo do líquido, 
excede a pressão devido ao peso do flutuador, então o flutuador sobe e flutua na 
corrente fluida (CHAVES, 2002). 
 
Instrumentação e Metrologia 
 
115 
 
Figura 84: Exemplo de rotâmetro (CHAVES, 2002). 
 
Medidor eletromagnético de vazão 
O medidor magnético de vazão é constituído de ideais para medição de 
produtos químicos altamente corrosivos, fluidos com sólidos em suspensão, lama, 
água, polpa de papel etc. Sua aplicação estende-se desde saneamento até 
indústrias químicas, papel e celulose, mineração e indústrias alimentícias. A única 
restrição é que o fluido tem que ser eletricamente condutivo. Tem, ainda, como 
limitação o fato de fluidos com propriedades magnéticas adicionarem um certo 
erro de medição (CHAVES, 2002). 
Instrumentação e Metrologia 
 
116 
 
 
Figura 85: Exemplo de medidor eletromagnético de vazão (CASTELETTI, 2010). 
 
O princípio de funcionamento do medidor eletromagnético de vazão está na 
relação entre o campo magnético, criado a partir da alimentação das bobinas, no 
movimento do fluido e na força eletromotriz induzida, que é captada pelos 
eletrodos, conforme mostrado na figura anterior (CASTELETTI, 2010). 
 
Medidortipo turbina 
O medidor é constituído por um rotor montado axialmente na tubulação. O 
rotor é provido de aletas que o fazem girar quando passa um fluido na tubulação 
do processo. 
Uma bobina captadora com um ímã permanente é montada fora da trajetória 
do fluido. Quando este se movimenta através do tubo, o rotor gira a uma 
velocidade determinada pela velocidade do fluido e pelo ângulo das lâminas do 
rotor. A medida que cada lâmina passa diante da bobina e do ímã, ocorre um 
variação da relutância do circuito magnético e do fluxo magnético total a que está 
submetida a bobina. Verifica-se, então, a indução de um ciclo de tensão alternada. 
A frequência dos pulsos gerados desta maneira é proporcional à velocidade do 
Instrumentação e Metrologia 
 
117 
fluido e a vazão pode ser determinada pela medição / totalização de pulsos 
(CHAVES, 2002). 
 
Figura 86: Exemplo de medidor de turbina (CHAVES, 2002). 
 
Instrumentos de temperatura 
 
A medição de temperatura é denominada de termometria e pode ser dividida 
em criometria para medição de baixas temperaturas e pirometria para altas 
temperaturas. 
 
Termômetro Bimetálico 
Trata-se de uma lamina bimetálica, isto é, composta de dois metais com 
coeficientes de dilatação diferentes, enroladas em forma de espiral ou hélice. A 
variação da temperatura provocará um encurvamento do conjunto que será 
proporcional à temperatura. 
A faixa de trabalho destes termômetros varia linearmente de -50°C a 800°C. 
Instrumentação e Metrologia 
 
118 
 
 
Figura 87: Termômetro bimetálico (CHAVES, 2002). 
 
 
Termopar 
Formado por dois fios condutores de metais diferentes, que são soldados em 
um extremo, denominado junta quente ou junta de medição. As outras pontas são 
conectadas ao instrumento de medição, formando a junta de referência. 
A junta de referência é mantida a uma temperatura constante, pois ao variar a 
temperatura da junta de medição surgirá uma força eletromotriz (f.e.m.) 
proporcional à variação da temperatura. 
Instrumentação e Metrologia 
 
119 
 
 
Figura 88: Termopar (CASTELETTI, 2010). 
 
Termorresistência 
As termorresistências baseiam-se na variação da temperatura ser proporcional 
a variação da resistência. Tem sua faixa de medição de -270 °C a 660 °C e são 
bastante utilizadas na indústria pela sua resistência a contaminação, estabilidade 
térmica e mecânica, tempo de resposta e linearidade. 
As mais utilizadas são as termorresistências de platina Pt 100. 
 
 
Figura 89: Tamanho das termorresistências comparadas a ponta de um lápis, e exemplo de 
termoresistores padrão e de filme (FRANÇA, 2007). 
Instrumentação e Metrologia 
 
120 
Pirômetros 
Os pirômetros são medidores de temperatura que utilizam sensores de 
radiação, ou seja, termômetros que não necessitam de contato físico com o corpo 
que se quer medir a temperatura. 
A radiação térmica é a energia emitida por um corpo pelo fato de sua 
temperatura estar acima do zero absoluto que tem as propriedades de uma onda, 
isto é frequência n e comprimento de onda l. 
Os pirômetros ópticos de filamento ou termômetros de radiação, mais 
precisamente, usados na elaboração da Escala Prática Internacional de 
Temperaturas para medidas acima de 1063 °C. O pirômetro óptico baseia-se no 
princípio de que, para um dado comprimento de onda l, a intensidade da radiação 
(brilho) varia com a temperatura conforme vimos. Assim, a imagem do objeto alvo 
é superposta sobre aquela do filamento de tungstênio aquecido. Esta lâmpada de 
tungstênio, que é muito estável, é calibrada previamente de modo que, 
conhecendo-se a corrente através dela, a temperatura do filamento pode ser 
determinada facilmente. Esta calibração é feita comparando-se visualmente o 
brilho da radiação de um corpo negro de temperatura conhecida com o bulbo do 
filamento. Um filtro vermelho, que deixa passar somente comprimentos de onda 
em uma faixa muito estreita em torno de 0,65 μm, é colocado entre o olho do 
observador e as imagens do filamento e do objeto alvo. A função deste filtro de 
absorção é reduzir a intensidade da radiação incidente de modo que a lâmpada 
possa ser operada a baixas potências (FRANÇA, 2007). 
 
Figura 90: Pirômetro ótico de tungstênio (FRANÇA, 2007). 
Instrumentação e Metrologia 
 
121 
 
Instrumentos de nível 
 
Nível é definido com a altura da coluna de líquido ou sólido de um 
reservatório, permitindo avaliar o volume do reservatório, realizar a segurança e 
controle de processos onde o nível da substancia é limitado. 
Régua 
O nível é determinado pela leitura direta da régua graduada que foi 
introduzida dentro do reservatório com líquido. 
 
Figura 91: Medição de nível em tanque com régua (FRANÇA, 2007). 
 
Visores de nível 
Trata-se de um visor acompanhado de uma escala graduada que permite a 
visualização do nível no reservatório, sendo que todo visor de nível precisa de uma 
válvula de bloqueio e uma de dreno (CASTELETTI, 2010). 
Instrumentação e Metrologia 
 
122 
 
 
Figura 92: Visor de nível e válvula de bloqueio (CASTELETTI, 2010). 
 
Boia ou Flutuador 
Trata-se de uma boia ou flutuador que estará sobre a superfície do líquido 
acompanhando a movimentação do nível. Acoplado a está boia, há um contrapeso 
com ponteiro localizado externamente ao reservatório próximo de uma escala 
graduada que permitirá a medição do nível (CHAVES, 2002). 
 
 
Figura 93: Medição de nível em tanque com boia (CASTELETTI, 2010). 
 
Instrumentação e Metrologia 
 
123 
 
Medição por contatos de eletrodos 
Utilizado para medição de nível em fluidos condutivos, não corrosivos e sem 
partículas em suspensão. Os sensores são dois eletrodos cilíndricos, em que um é 
montado verticalmente do topo para dentro do reservatório e o outro tão 
profundo quanto o nível que se deseja medir. O sistema deve ser alimentado com 
tensão alternada de baixo valor ( 10V). E a corrente elétrica que circulará no líquido 
será proporcional à parcela do sensor imerso no líquido (CASTELETTI, 2010). 
 
Figura 94: Medição de nível com eletrodos (CASTELETTI, 2010). 
 
 
Medição por capacitância 
Utilizado para medição continua de nível de líquidos e sólidos, em que o 
sensor capacitivo é montado na parte superior do reservatório, voltado para dentro 
e imersa no fluido. A medida que o nível do tanque aumentar o valor da 
capacitância aumenta progressivamente, a medida que o dielétrico ar é substituído 
pelo dielétrico líquido a medir (CASTELETTI, 2010). 
Instrumentação e Metrologia 
 
124 
A figura abaixo ilustra o princípio de funcionamento em que a haste vertical é 
uma das placas do capacitor e a parede do vaso a outra placa. À medida que o nível 
variar, haverá variação do dielétrico entre ar e líquido e isso afetará o valor da 
capacitância proporcionalmente a variação do nível (VIANA, 1999). 
 
 
Figura 95: Medição de nível utilizando a capacitância (VIANA, 1999). 
 
 
Nesta unidade, foram abordados os principais tipos de medidores de pressão, 
vazão, temperatura, nível e seus princípios de funcionamento. Na unidade 
seguinte, serão abordados alguns analisadores de processo e os principais tipos de 
válvulas. 
 
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 
 
125 
 
Exercícios – unidade 5 
 
1.Assinale a alternativa incorreta: 
 
a) A pressão pode ser definida como a relação entre uma força aplicada 
perpendicularmente a uma área. 
b) A pressão absoluta é a pressão positiva a partir do vácuo perfeito. 
c) A definição de pressão manométrica é o mesmo que a pressão 
diferencial. 
d) Os transmissores de pressão podem ter como elemento sensível 
Strain Gage, Sensor Piezoelétrico e sensores Capacitivos. 
e) O pressostato tem a função de proteger o equipamento ou sistema. 
 
2.Assinale a alternativacorreta: 
 
a) A pressão diferencial é a pressão medida em relação à pressão 
atmosférica. 
b) Criometria trata-se da medição de altas temperaturas, ou seja, 
próximas do zero absoluto. 
c) A Repetibilidade é uma característica de confiabilidade de uma 
termorresistência. 
d) As termorresistências PT100 são pouco utilizadas industrialmente, 
devido a sua grande estabilidade, e baixa precisão; 
e) Temperatura é definida como o grau de estabilidade térmica das 
moléculas. 
Instrumentação e Metrologia 
 
126 
 
3.Assinale a alternativa INCORRETA: 
 
a) O fluido do medidor eletromagnético de vazão tem que ser 
eletricamente condutivo. 
b) O medidor eletromagnético de vazão é indicado para fluidos altamente 
corrosivos como ácidos e bases. 
c) As placas de orifício não inserem perda de carga no sistema. 
d) Os medidores volumétricos exprimem a vazão por unidade de tempo. 
e) Como medidor de quantidade por pesagem tem-se as balanças 
industriais. 
 
4.A pressão medida através de um manômetro do tipo tubo de vidro é de 1,5 
bar, o que corresponde a: 
a) 15 psi 
b) 1,5 atm 
c) 1,5 mmHg 
d) 1,5 N/m2 
e) 1,5 x 105 Pa 
 
5.Entre os medidores de vazão, aquele que NÃO gera perda de pressão na 
linha é o(a): 
a) ultrassônico (efeito doppler). 
b) tubo de pitot. 
c) efeito coriolis. 
d) Turbina. 
e) placa de orifício. 
Instrumentação e Metrologia 
 
127 
6.Placas de orifício são medidores de fluxo por pressão diferencial que, uma 
vez inseridas na tubulação, criam uma restrição ao fluxo e, 
consequentemente, turbulências nas regiões próximas ao orifício. 
Considere as afirmações a seguir referentes a tais placas. 
I - Nas placas de orifício concêntrico, quando utilizadas em fluidos com 
várias fases, o acúmulo de material pode fechar o orifício; 
II - A maior vantagem da placa de orifício está na sua ilimitada faixa de 
fluxos e sensibilidade a distúrbios; 
III - As placas de orifício segmentadas são as menos indicadas para fluidos 
com várias fases; 
IV - As placas de orifício podem ser utilizadas em tubulações verticais cujo 
fluxo seja descendente. 
Está correto APENAS o que se afirma em: 
a) I 
b) II 
c) I e III 
d) II e IV 
e) III e IV 
 
7.Com base no conhecimento dos pirômetros, assinale a alternativa 
INCORRETA: 
a) Os pirômetros utilizam a radiação térmica para o funcionamento. 
b) Utilizam lâmpada de tungstênio para calibração. 
c) Utilizado para medição de altas temperaturas. 
d) Para medir temperatura é necessário o contato com o objeto. 
e) A radiação térmica tem mudanças em sua frequência e 
comprimento de onda. 
 
 
Instrumentação e Metrologia 
 
128 
8.Sobre os transmissores de pressão, assinale a alternativa incorreta: 
 
a) Os transmissores realizam a medição na planta e enviam a informação 
para uma central. 
b) Os sinais de pressão são padronizados para sinais elétricos de 4 a 20 
mA dc. 
c) Os sensores podem ser Strain Gauge, Capacitivos ou piezoelétrico. 
d) O sensor capacitivo é o menos utilizado por trabalhar com o princípio 
da deformação elástica a partir de um esforço de tração ou compressão. 
e) O sensor piezoelétrico fornece uma tensão elétrica proporcional à 
pressão aplicada. 
 
9.Cite as diferenças entre os medidores de nível régua, visores e boia 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
Instrumentação e Metrologia 
 
129 
 
6Analisadores de Processos e Válvulas de Controle 
Instrumentação e Metrologia 
 
130 
Nesta unidade, serão abordados os princípios básicos dos analisadores de 
processos e alguns tipos. Além do princípio de funcionamento das válvulas de 
controle, seus diferentes tipos e suas características construtivas. 
 
Objetivos da unidade: 
Fornecer o conhecimento básico dos principais de analisadores de processos e 
das válvulas de controle, como o princípio de funcionamento, construção. 
 
Plano da unidade: 
 
 Analisadores de processo 
 Válvulas de controle 
 
 
Bons estudos! 
Instrumentação e Metrologia 
 
131 
 
Analisadores de Processos 
 
Instrumentos de análise ou analisador 
Equipamento relativamente sofisticado, de operação automática e 
independente, que tem a finalidade de medir uma ou mais característica de uma 
amostra do processo que por ele fluem (CHAVES, 2002). 
 
Sistema de amostragem 
O sistema de amostragem deve fornecer continuamente ao analisador, uma 
amostra limpa e representativa, no tocante as características a serem analisadas, 
dentro de certas condições padronizadas de pressão, temperatura, umidade, 
poeira e corrosividade (CHAVES, 2002). 
A captação de uma amostra representativa é um fator fundamental na 
precisão geral da medição, por estar relacionada com a concentração de um 
componente, a densidade, viscosidade. O problema principal de captação de 
amostra aparece nos processos em que existe heterogeneidade com relação ao 
elemento em análise. É o caso da medição do oxigênio residual nas chaminés 
(CHAVES, 2002). 
A solução ideal, sob o ponto de vista técnico é o sistema de amostragem 
múltipla, que consiste em retirar do processo várias amostras em pontos diferentes 
e promover um mistura homogênea entre elas (CHAVES, 2002). 
Um sistema de amostragem deve, geralmente, cumprir as seguintes funções: 
Captar, uma amostra que seja representativa; Transportar rapidamente a amostra, 
do ponto de coleta ao analisador; Permitir a entrada de gases-padrão para aferição 
e pontos de coleta de amostra para análise externa; Transportar a amostra do 
analisador para o ponto de descarga; Adequar a amostra às condições de 
temperatura, pressão, umidade, corrosividade e concentração de poeira e de 
qualquer outra variável para a qual o analisador foi projetado (CHAVES, 2002). 
Instrumentação e Metrologia 
 
132 
 
 
Figura 96: Sistema de amostragem (CHAVES, 2002). 
 
Captação de Amostra 
O sistema de captação da amostra, no interior do processo, deve satisfazer 
algumas condições básicas: Retirar do processo uma amostra que representa, 
realmente, as condições médias do componente ou característica a ser analisada; 
Promover um pré-condicionamento da amostra, a fim de proteger o sistema de 
transporte da mesma, ao analisador (CHAVES, 2002). 
 
Transporte de amostra 
A amostra captada pela sonda deve ser transportada por meio de tubos até o 
analisador, sem sofrer alteração na característica a ser analisada. A distância entre o 
ponto de amostragem e o analisador deve ser o menor possível, de modo a reduzir 
o tempo de resposta do instrumento a um mínimo. O diâmetro da linha deve ser 
escolhido de modo a não introduzir grandes perdas de carga e reduzir o volume a 
um mínimo. Os valores usuais estão compreendidos entre 1/4'' e 1/2'' (CHAVES, 
2002). 
Instrumentação e Metrologia 
 
133 
 
Temperatura 
O condicionamento da temperatura é por meio de aquecedores ou 
resfriadores de operação simples. O analisador possui, normalmente, um sistema 
de aquecimento interno, que mantém a célula de análise e amostra, em uma 
temperatura constante e acima da do ambiente. Os valores habituais variam entre 
40 e 70°C (CHAVES, 2002). 
Quando a amostra apresenta-se comtemperatura elevada, a própria sonda a 
reduz ao nível da temperatura do ambiente, através de refrigeração interna com 
água ou com “spray”, também de água, injetado diretamente na amostra (CHAVES, 
2002). 
 
Amostras secas 
As amostras com ponto de orvalho inferior a temperatura ambiente, não 
requerem nenhum condicionamento prévio. 
 
Amostras úmidas 
As amostras, com ponto de orvalho superior a temperatura ambiente, causam 
transtornos, devido às condensações ao longo da linha de transporte, nos filtros e, 
eventualmente, no próprio analisador. A umidade pode ser reduzida utilizando 
resfriadores de gás e filtros de adsorção (CHAVES, 2002). 
 
a) Resfriadores de gás: 
Promovem um abaixamento na temperatura do gás até cerca de 5°c, 
condensando, desta forma, uma quantidade de água equivalente entre as 
umidades absolutas nas temperaturas de entrada e saída (CHAVES, 2002). 
 
b) Filtro de adsorção: 
Instrumentação e Metrologia 
 
134 
O filtro de adsorção consiste em uma câmara, geralmente de forma cilíndrica, 
cheia de material absorvente de umidade. O ponto de orvalho de um vapor, em 
presença destas substâncias, é bem inferior ao existente em presença do líquido do 
próprio vapor (CHAVES, 2002). 
 
Analisadores de Gases por Condutibilidade Térmica 
O analisador por condutibilidade térmica permite determinar a concentração 
de um gás em uma mistura gasosa. A condutibilidade térmica de um gás é uma 
grandeza física específica dele. De modo que, quando uma mistura gasosa for 
composta de dois componentes, pode-se conhecer a concentração de cada um 
dos componentes através dessa propriedade (CHAVES, 2002). 
A Figura abaixo representa um cubo cheio de gás, tendo duas superfícies 
opostas mantidas em temperaturas diferentes. A quantidade de calor, Q, que 
atravessa o cubo na unidade de tempo T, entre as duas superfícies, depende dos 
seguintes fatores: 
– diferença de temperatura entre as duas superfícies: t1 – t2; 
– áreas das superfícies S; 
– distância entre as superfícies – D; 
– condutibilidade térmica do gás – K. 
 
Figura 97: Troca de calor. (CHAVES, 2002). 
Instrumentação e Metrologia 
 
135 
 
Analisadores por absorção de raios infravermelhos 
O analisador de infravermelho permite determinar, quantitativamente, em 
uma mistura de dois ou mais gases, um dos componentes. A análise dos gases pelo 
método de absorção de raios infravermelhos utiliza o princípio de que as moléculas 
de um determinado gás absorvem o raio infravermelho. O princípio de medição é 
específico para o gás a ser analisado, isto é, o instrumento reagirá somente quando 
houver na amostra este gás (CHAVES, 2002). 
A absorção dos raios infravermelhos é efetuada no interior de uma célula 
provida de janelas que permitem a passagem de raios infravermelhos e a relação 
quantitativa entre a absorvidade do infravermelho pelas moléculas e a quantidade 
do gás existente numa mistura (CHAVES, 2002). 
 
Espectro de absorção 
Quando um feixe de radiação infravermelha atravessa uma substância gasosa, 
sofre uma absorção de energia em certos comprimentos de onda, resultando em 
um feixe emergente, com energia inferior a de entrada. 
– Infravermelho próximo: de 0,8 μm a 1,5 μm, com propriedades similares a 
da luz. 
– Infravermelho intermediário: de 1,5 μm a 15 μm, faixa esta, onde opera a 
maioria dos analisadores industriais. 
– Infravermelho longínquo: de 15 μm a 100 μm, de aplicação bastante 
especializada. 
Instrumentação e Metrologia 
 
136 
 
 
Figura 98: Absorção do infravermelho pela água (CHAVES, 2002). 
 
Em A, temos representada uma câmara ou célula de análise, que contém um 
determinado gás ou mistura de gases. Sobre a câmara, incide um feixe de radiação 
infravermelho de energia total E. Ao abandonar a câmara, a energia sofreu uma 
redução em alguns comprimentos de onda, sendo sua energia representada por 
E2. O gráfico B representa a distribuição de energia de entrada ao longo da faixa 
total de comprimentos de onda (CHAVES, 2002). 
O gráfico B2 representa o mesmo tipo de distribuição onde nota-se, porém, a 
redução de energia em alguns comprimentos de onda. Em C, temos uma 
comparação entre as energias totais de entrada e saída, E1 e E2, respectivamente. 
 
Figura 99: Espectrofotômetro básico (CHAVES, 2002). 
Instrumentação e Metrologia 
 
137 
 
A radiação infravermelha proveniente da fonte (F) passa através de uma célula, 
contendo a amostra da substância a ser analisada. O feixe transmitido sofre, no 
prisma (P), uma dispersão e o espectro, assim obtido, incide em uma fenda que 
seleciona uma estreita faixa ou banda de comprimentos de onda, que irá atingir o 
detector de radiação (D). Atuando sobre os sistemas de dispersão, pode-se fazer 
uma exploração de todo o espectro, tendo como resultado, um gráfico chamado 
espectrograma (CHAVES, 2002). 
 
 
Figura 100: Espectrofotômetro não dispersante (CHAVES, 2002). 
 
 
A fonte do infravermelho (F) emite um feixe de radiação que passa através da 
célula de análise, indo incidir no detector (D) sem ter sofrido nenhuma dispersão. O 
sinal recebido pelo detector varia de Gráfico de um espectrômetro. Gráfico de 
analisador contínuo. Acordo com a concentração do gás a ser analisado, sendo o 
resultado, geralmente registrado em termos percentuais (CHAVES, 2002). 
Uma diferença a ser observada entre os dois tipos de analisadores é que, no 
tipo não dispersante, a amostra flui continuamente através da célula de análise, 
fornecendo, ao longo do tempo, a concentração de somente um dos componentes 
da amostra, enquanto no espectrômetro, a análise é feita com uma amostra 
selecionada por vez, sendo, o resultado, o espectro de absorção de todos os 
componentes presentes na amostra (CHAVES, 2002). 
Instrumentação e Metrologia 
 
138 
 
Analisadores paramagnéticos 
São instrumentos que medem a suscetibilidade magnética de uma mistura de 
gases mantendo constante sua temperatura. 
 
 
Figura 101: Analisadores Quincke (CHAVES, 2002). 
 
Um fluxo de gás diamagnético (N2, Ar) se bifurca e volta a se encontrar em 
uma câmara, onde circula a amostra. Uma das linhas esta submetida a um forte 
campo magnético, próximo à câmara de amostra. Este campo provocará uma 
contrapressão na linha, caso a amostra apresente propriedades paramagnéticas. A 
relação entre as pressões ou vazões nas duas linhas indicará a suscetibilidade 
magnética do gás em análise (CHAVES, 2002). 
 
Analisador de Oxi-Zircônia 
A célula eletroquímica constitui-se, basicamente, de dois eletrodos imersos ou 
separados por um meio condutor adequado, líquido ou sólido, denominado 
eletrólito. A célula eletroquímica pode ser classificada em: 
a) Célula eletroquímica galvânica ou voltaica: é aquela que transforma 
energia química do sistema eletrodo/eletrólito em energia elétrica. 
Instrumentação e Metrologia 
 
139 
 
 
Figura 102: Célula Galvânica (CHAVES, 2002). 
 
b) Célula eletroquímica eletrolítica: é aquela ligada a uma fonte de energia 
elétrica externa que força a passagem de corrente elétrica através da célula. 
 
Figura 103:Célula Eletroquímica (CHAVES, 2002). 
Instrumentação e Metrologia 
 
140 
 
Válvulas de Controle 
 
Uma válvula de controle consiste, basicamente, de dois conjuntos principais: o 
corpo e o atuador. O corpo é a parte da válvula que executa a ação de controle, 
permitindo maior ou menor passagem do fluido no seu interior, conforme a 
necessidade do processo. O conjunto do corpo divide-se, basicamente, nos 
seguintes subcomponentes: 
a) corpo propriamente dito; 
b) internos; 
c) castelo e 
d) flange inferior. 
 
As válvulas de controle são capazes de regular a vazão de um fluido (líquido, 
gás ou vapor) que escoa através de um conduto fechado, por meio do 
posicionamento relativo de uma peça móvel que obtura a área livre de passagem 
do fluido; o deslocamento da peça móvel é promovido por um atuador 
motorizado, em resposta aum sinal externo de comando, permitindo abrir ou 
fechar totalmente a válvula ou mantê-la em qualquer posição de seu curso, 
proporcionalmente ao sinal de comando; a energia de atuação é fornecida por uma 
fonte independente (CHAVES, 2002). 
As válvulas de controle são classificadas em função de seu formato (tipo de 
corpo) em dois grupos: deslocamento linear e de deslocamento rotativo. Define-se 
por válvula de deslocamento linear, a válvula na qual a peça móvel vedante 
descreve um movimento retilíneo, acionada por uma haste deslizante; enquanto 
que uma válvula de deslocamento rotativo é aquela na qual a peça móvel vedante 
descreve um movimento de rotação acionada por um eixo girante (CHAVES, 2002). 
Deslocamento Linear: Globo convencional; Globo Três vias; Globo Gaiola; 
Globo Angular; Diafragma; Bipartido; Guilhotina. 
Deslocamento Rotativo: Borboleta; Esfera; Obturador excêntrico. 
Instrumentação e Metrologia 
 
141 
Válvulas globo 
Válvula de deslocamento linear, corpo de duas vias, com formato globular reta 
com internos de sede simples ou de sede dupla. 
 
 
Figura 104: Válvula Globo (URL 12). 
 
Válvula angular 
Caso particular de válvula globo, de sede simples, corpo de duas vias, com 
conexões de entrada e saída em planos ortogonais, as linhas de fluxo de entrada e 
saída fazem ângulo de 90º. 
 
Válvula de três vias 
Caso particular de válvula globo, de sede dupla, corpo de três vias, com fluxos 
convergentes (válvula misturadora) ou divergentes (válvula separadora). 
 
Válvula de gaiola 
Caso particular de válvula globo, com tipo interno de gaiola de sede simples 
(corpo de duas vias) ou de sede dupla (corpo de três vias). 
Instrumentação e Metrologia 
 
142 
 
Válvula de diafragma 
Válvula de deslocamento linear, corpo de duas vias, de passagem reta, com o 
elemento vedante constituído por um diafragma flexível que promove a restrição 
variável à passagem do fluxo (patente Saunders). 
 
Válvula esfera 
Válvula de deslocamento rotativo corpo de duas vias, de passagem reta, com 
internos de sede simples e elemento vedante constituído por uma calota ou 
segmento esférico acionado por eixo de rotação axial. A válvula pode ser 
construída no projeto à prova de fogo (fire safe). O acionamento é rápido através de 
um giro de 90° quando feito através de alavanca manual. A área de passagem pode 
ser plena, reduzida ou venturi. 
 
Figura 105: Válvula Esfera (URL 12). 
 
Válvula borboleta 
Válvula de deslocamento rotativo, corpo de duas vias, de passagem reta, com 
internos de sede simples e elemento vedante constituído por um disco ou lâmina 
de formato circular acionado por eixo de rotação axial. 
Instrumentação e Metrologia 
 
143 
 
 
Figura 106: Válvula Borboleta (URL 12). 
 
Válvula excêntrica 
Válvula de deslocamento rotativo, corpo de duas vias, de passagem reta, com 
internos de sede simples e elemento vedante constituído por um disco, calota ou 
segmento circular acionado por eixo de rotação excêntrico (não axial) (CHAVES, 
2002). 
 
Válvula Gaveta 
Válvula de deslocamento linear, baixa queda de pressão quando totalmente 
aberta; abertura e fechamento lentos; adequada somente para água, vapor e 
outros fluidos limpos; não são adequadas para fluidos contendo sólidos em 
suspensão ou fluidos densos (lamas) ou que possam cristalizar; são bidirecionais 
quanto ao sentido de fluxo. São válvulas de alta recuperação de pressão o que lhe 
proporciona baixa capacidade de controle. A haste pode ser fixa (não ascendente) 
ou ascendente, para esta última deve ser previsto espaço acima da válvula para 
permitir sua abertura completa. O acionamento pode ser através de volante 
manual, redutor de engrenagens, atuador elétrico ou hidráulico. 
Instrumentação e Metrologia 
 
144 
 
 
Figura 107: Válvula Gaveta (URL 12). 
 
Nesta unidade foram abordados os principais básicos de analisadores de 
processos e alguns tipos de válvulas de controle. 
 
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 
 
145 
 
Exercícios – Unidade 6 
 
1.Assinale a alternativa incorreta: 
 
a) As válvulas de controle são constituídas do corpo e do atuador. 
b) O atuador controla a passagem do fluido. 
c) O corpo da válvula é um conjunto, composto pelo castelo, flange e pelo 
corpo propriamente. 
d) Conforme a necessidade do processo, o corpo controla a maior ou menor 
passagem do fluido. 
e) Pelas válvulas de controle podem passar liquido, gás ou vapor. 
 
2.Assinale a alternativa correta: 
 
a) As válvulas podem ser fechadas ou abertas proporcionalmente a um sinal 
de comando externo. 
b) A válvula com deslocamento linear tem a haste deslizante descrevendo 
um movimento rotacional. 
c) As válvulas rotativas são globo, globo angular, guilhotina. 
d) A válvula gaveta é indicada para escoamento de fluidos que contenha 
sólidos. 
e) A válvula gaveta deve ter seu acionamento sempre manual. 
Instrumentação e Metrologia 
 
146 
 
3.Assinale a alternativa correta: 
 
a) Pressão, umidade e temperatura são irrelevantes para analisadores de 
processos. 
b) O sistema de amostragem é constituído pelo sistema de captação apenas. 
c) É necessária apenas uma amostra para o sistema de amostragem. 
d) A qualidade da amostra é fundamental na precisão da medição. 
e) A amostra é coletada facilmente devido a homogeneidade do processo. 
 
4.Assinale a alternativa incorreta: 
 
a) A viscosidade, densidade e concentração dos componentes da amostra 
interferem diretamente na analise do processo. 
b) A amostra pode ser coletada em vários pontos do sistema. 
c) O sistema de amostragem deve captar, transportar, condicionar a 
amostra e descarta-la. 
d) A amostragem múltipla promove uma heterogeneidade no processo. 
e) As amostras homogêneas são bastante encontradas na medição de 
oxigênio em chaminés. 
Instrumentação e Metrologia 
 
147 
 
5.Assinale a alternativa correta: 
 
a) No transporte da amostra, a distância entre o ponto de amostragem e o 
analisador é irrelevante. 
b) O diâmetro da linha de transporte da amostra pode introduzir perda de 
carga e redução de volume. 
c) A temperatura e umidade não precisam ser controladas pelo analisador. 
d) A amostra deve ser fornecida ao analisador com temperatura já 
condicionada previamente. 
 
6.Assinale a alternativa incorreta: 
 
a) A condutibilidade térmica de um gás é uma grandeza física específica 
dele. 
b) A quantidade de calor, Q, é dependente da diferença de temperatura 
entre duas superfícies, das áreas das superfícies; da distância entre as 
superfícies; e da condutibilidade térmica do gás. 
c) Somente com a condutibilidade térmica não é possível determinar a 
concentração de cada componente de uma mistura gasosa. 
d) Uma mistura de dois ou mais gases, pode-se determinar um dos 
componentes com o analisador de infravermelho. 
e) Cada gás absorve raios infravermelhos com comprimentos de onda 
específicos. 
Instrumentação e Metrologia 
 
148 
7.Assinale a alternativa correta. 
a) O espectrofotômetro tem a função de dispersar todos os raios 
infravermelhos. 
b) A radiação que passa pelo prisma é dispersada parcialmente no 
espectrofotômetro dispersante. 
c) Todos os raios provenientes da fonte atingem o detector de radiação no 
espectrofotômetro dispersante. 
d) No espectrofotômetro não dispersante é feita a analise de uma amostra 
por vez. 
e) No espectrofotômetro não dispersante o espectro resultante retrata 
todos os componentes da amostra. 
 
8.Com base nos analisadores paramagnéticos, Assinale a alternativa correta. 
a) O gás que se bifurca deve ser paramagnético. 
b) Se o gás apresentar propriedades paramagnéticas, uma contrapressão 
será provocada. 
c) A suscetibilidade magnética é indicada pela pressão da linha1. 
d) Um forte campo magnético é criado na entrada do gás diamagnético. 
e) O gás paramagnético é dividido em duas linhas e volta a ser encontrar na 
câmara da amostra. 
Instrumentação e Metrologia 
 
149 
 
9.Explique a diferença entre o espectrofotômetro básico e o não dispersante. 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
10.Explique a diferença entre o analisador com célula galvânica e com célula 
eletrolítica. 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
Instrumentação e Metrologia 
 
150 
Instrumentação e Metrologia 
 
151 
 
Considerações finais 
 
Caros alunos, espero, modestamente, ter contribuído para o aprendizado de 
vocês em Instrumentação e Metrologia, sendo esta disciplina apenas uma 
introdução ao conhecimento desta área. 
 
Sucesso! 
Instrumentação e Metrologia 
 
152 
 
Conhecendo a autora 
 
Marla Souza Freitas 
 
Graduada em Engenharia Biomédica pela Universidade Federal de Uberlândia 
(2011). Mestre em Engenharia Biomédica pelo Programa de Pós-Graduação em 
Engenharia Elétrica da Universidade Federal de Uberlândia (2014). Foi bolsista de 
mestrado da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais 
(FAPEMIG). Atualmente, trabalha na empresa Medsystem como Engenheira Clínica 
responsável técnico pelo serviço de Engenharia Clínica no Hospital Universitário 
Antônio Pedro (HUAP/UFF) e Professora de Instalações Elétricas 1, Instalações 
Elétricas 2 e Instrumentação e Metrologia para o curso de Engenharia de Produção 
da Universo Campus São Gonçalo. 
Instrumentação e Metrologia 
 
153 
 
Referências 
 
ALBERTAZZI, Armando. Fundamentos de Metrologia Científica e Industrial. 
Barueri: Manole, 2008. 
ANHANGUERA FERRAMENTAS. 
Disponível em: 
<https://www.anhangueraferramentas.com.br/images/produtos/1584/img_p
hp5vMYGa.jpg>. Acesso em: 20 de junho de 2015. 
CASTELETTI, L. F. Instrumentação Industrial. Escola Politec, 2010. 
Disponível em: 
http://www.colegiopolitec.com.br/download/eletronica.htm. Acesso em: 02 
de março de 2014. 
CHAVES, C. R. Curso de formação de operadores de refinaria: instrumentação 
básica. PETROBRAS. Curitiba, 2002. 
Disponível em: 
<http://www.tecnicodepetroleo.ufpr.br/apostilas/petrobras/instrumentacao_
basica.pdf>. Acesso em: 04 de julho de 2015. 
Controle de Fluxo Através de Válvulas Manuais e Automáticas. 
Disponível em: 
http://www.fluidcontrols.com.br/site/upload/pdf/Controle-de-Fluxo-Atraves-
de-Valvulas-Manuais-e-Automaticas.pdf. Acesso em : 10de julho de 2015. 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA DA UNIVERSIDADE FEDERAL DO 
PARANÁ (UFPR). Metrologia: Tolerâncias e Ajustes. 
Disponível em: 
<http://ftp.demec.ufpr.br/disciplinas/TM297TM159/Arquivos%20gerais/Metrol
ogia%20-%20Toler%e2ncias%20e%20Ajustes.pdf>. Acesso em: 01 de maio de 
2015. 
Instrumentação e Metrologia 
 
154 
Disponível em: 
<http://www.smar.com/brasil/artigo-tecnico/condicionamento-de-sinais-
analogicos-sensores>. Acesso em: 20 de junho de 2015. 
ESCOLA TÉCNICA FERNANDO PRESTES. Apostila do Curso de Projetos 
Mecânicos. 
Disponível em: 
<http://www.etecfernandoprestes.com.br/curso/10/projetos-mecanicos>. 
Acesso em: 01 de maio de 2015. 
FERREIRA, Rayssa. Metrologia: Micrometro. 
Disponível em: 
 <http://metrologiatextil.blogspot.com.br/p/micrometro.html>. Acesso em: 15 
de junho de 2015. 
França, F. A.: Instrumentação e Medidas: grandezas mecânicas. São Paulo: 
UNICAMP, 2007. 
GIORGIANO, J. L. Apostila do curso técnico de mecânica. ETEC Prefeito Alberto 
Feres. 
Disponível em: 
http://www.albertoferes.com.br/menu_esquerdo/downloads/mecanica/Metro
logia%20A12.pdf. Acesso em: 11de junho de 2015. 
INSTITUTO DE PESOS E MEDIDAS DO ESTADO DE SÃO PAULO. Conceitos Básicos 
Sobre Medição. 
Disponível em: 
http://www.ipem.sp.gov.br/index.php?option=com_content&view=article&id
=3&Itemid=258. Acesso em: 24 de maio de 2015. 
Instrumentação: Símbolos e Identificação. 
Disponível em: 
<http://www.grupocalibracao.com.br>. Acesso em: 04 de julho de 2015. 
Instrumentação e Metrologia 
 
155 
MAAS, G. A. A Tecnologia de Medição por Coordenadas na Solução de 
Problemas da Indústria: Sistematização de Informações e do Processo Metrológico 
do Laboratório Prestador de Serviços. Dissertação de Mestrado. 2001. Universidade 
Federal de Santa Catarina. 
Disponível em: 
<(http://www.posmci.ufsc.br/teses/gam.pdf>. Acesso em: 25/06/2015. 
MITUTOYO. Linha do Tempo. 
Disponível em: 
< http://www.mitutoyo.com.br/site/empresa/empr_linhadotempo.html>. Acesso 
em: 25 de junho de 2015. 
NOVAES, Flávio. Projetores. 
Disponível em: 
<http:// fmnovaes.com.br/aulasmetro/projetores.pdf >. Acesso em: 25 de 
junho de 2015. 
PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO DE JANEIRO. 
Disponível em: 
<http://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/11023/11023_2.PDF>. Acesso em: 20 de 
junho de 2015. 
ROSA, L.C. Apostila de Oficina Mecânica: Tolerância Geométrica de Forma e 
Posição. Faculdade de Engenharia de Controle e Automação. Universidade 
Estadual Paulista – UNESP. 
RUBIO, M. G. Curso de Introdução à Instrumentação em Engenharia: Módulo 
Básico. São Paulo: Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo (IPT), 
2000. 
Disponível em: 
<http://libertas.pbh.gov.br/~danilo.cesar/outros/concurso_ufmg/Curso%20de
%20Introdu%C3%A7%C3%A3o%20%C3%A0%20Instrumenta%C3%A7%C3%A3o%
20em%20engenharia.pdf> Acesso em: 24 de maio de 2015. 
Instrumentação e Metrologia 
 
156 
SMAR CONTROLE E AUTOMAÇÃO. Condicionamento de Sinais Analógicos & 
Sensores 
UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA (JOINVILLE). Medidores de 
Deslocamento. 
Disponível em: 
<http://www.joinville.udesc.br/portal/professores/veriano/materiais/05_Medi
doresdedeslocamento.pdf>. Acesso em: 20 de junho de 2015. 
Viana, U. B.; et al. Instrumentação Básica I: Pressão e Nível. SENAI (Serviço 
Nacional de Aprendizagem Industrial)/ CST(Companhia Siderúrgica de Tubarão). 
1999. 
Disponível em: 
<http://www.dequi.eel.usp.br/~felix/Instrumentacaobasica1_pdf.pdf>. Acesso 
em: 04 de julho de 2015. 
Instrumentação e Metrologia 
 
157 
A nexos 
Instrumentação e Metrologia 
 
158 
 
Gabaritos 
Exercícios – Unidade 1 
1. a 
2. c 
3. b 
4. e 
5. c 
6. b 
7. b 
8. A calibração trata-se da relação entre os valores indicados por um 
instrumento e os valores medidos por um instrumento de referência, enquanto 
que a validação refere-se a avaliar os resultados da calibração e verificar se o 
equipamento está adequado para um determinado uso. 
 
9. 
Precisão é alcançar as mesmas saídas por diversas vezes, mesmo que essas 
sejam discrepantes do valor de referência,enquanto que exatidão é alcançar os 
valores mais próximos do valor de referência. 
10. 
A Repetibilidade está relacionada com obter as mesmas saídas a partir das 
mesmas entradas, sendo que as medições precisam ser feitas sob as mesmas 
condições, enquanto que a reprodutibilidade é realizar o ensaio por diversas vezes, 
porém sob condições diferentes de operador, sistema de medição e padrões de 
referência. 
Instrumentação e Metrologia 
 
159 
 
Exercícios – Unidade 2 
1. a 
2. b 
3. c 
4. d 
5. e 
6. c 
7. c 
8. d 
9. 
000,00
1500,8
500,08
1070,1
570,09
1009,1
579,10
cos2000,4
579,14
 mm 14,579 = 0,001 + 14,578
bloco
bloco
bloco
protetoresblo




000,00
1500,8
500,08
1070,1
570,09
1007,1
579,10
cos2000,4
577,14
mm 14,577 = 0,001 - 14,578
bloco
bloco
bloco
protetoresblo




 
Total de blocos: 5 
Instrumentação e Metrologia 
 
160 
 
10. 
 
000,00
1000,18
000,18
1250,1
250,19
cos2000,4
250,23
 23.250mm = 0,005 + 23,245
bloco
bloco
protetoresblo



000,00
1000,18
000,18
1240,1
240,19
cos2000,4
240,23
 23.240mm = 0,005 - 23,245
bloco
bloco
protetoresblo



 
Total de blocos: 4 
 
 
Exercícios – Unidade 3 
1. b 
2. c 
3. b 
4. b 
5. b 
6. e 
7. a 
8. c 
9. Os medidores capacitivos utilizam a variação da capacitância, a partir da 
mudança do dielétrico para determinar o deslocamento. Enquanto que os 
medidores pneumáticos funcionam a partir de uma alimentação constante de ar 
comprimido e verifica a variação da pressão de saída deste ar em um orifício que 
tem seu diâmetro modificado pelo deslocamento. 
 
Instrumentação e Metrologia 
 
161 
10. 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 que a alteração da tensão é 
detectada, são adquiridas simultaneamente as coordenadas x,y,z representando a 
posição do centro da esfera do apalpador. 
 
Exercícios – Unidade 4 
1. d 
2. b 
3. a 
4. a 
5. e 
6. e 
7. a 
8. c 
9.A malha de controle aberta não utiliza a informação sobre a variável 
controlada para ajustar qualquer entrada do sistema. Enquanto que a malha 
fechada utiliza a comparação do valor desejado com a informação da variável 
controlada para manipular as variáveis do processo. 
 
10. A principal diferença entre as duas figuras é o sistema de realimentação da 
segunda figura, que indica um sistema de malha fechada ou retroalimentada. 
 
Instrumentação e Metrologia 
 
162 
 
Exercícios – Unidade 5 
1. c 
2. c 
3. c 
4. e 
5. a 
6. a 
7. d 
8. d 
9.Régua: Consiste em uma régua graduada que é inserida dentro do 
reservatório para medir a altura da coluna de liquido. Visores: Possui um 
visor com escala graduada que permite visualizar a altura da coluna de 
liquido. Boia ou flutuador: Consiste de uma boia presa a um contrapeso. A 
boia flutua sobre a superfície de liquido e se movimentara de acordo com a 
variação da altura da coluna de liquido assim como o contrapeso que estará 
fora do reservatório ao lado de um escala graduada. 
 
10.O termômetro bimetálico trata-se de duas laminas metálicas com 
coeficientes de dilatação diferentes, que são sobrepostas, formando uma só peça. 
Variando a temperatura, verifica-se o encurvamento que é proporcional a 
temperatura. Já a termorresistência, tem-se a variação da resistência proporcional a 
variação da temperatura. 
 
Instrumentação e Metrologia 
 
163 
 
Exercícios – Unidade 6 
1.b 
2. a 
3. b 
4. d 
5. b 
6. c 
7. b 
8. b 
9.Uma diferença a ser observada entre os dois tipos de analisadores é que, no 
tipo não dispersante, a amostra flui continuamente através da célula de análise, 
fornecendo, ao longo do tempo, a concentração de somente um dos componentes 
da amostra, enquanto no espectrômetro, a análise é feita com uma amostra 
selecionada por vez, sendo, o resultado, o espectro de absorção de todos os 
componentes presentes na amostra. 
 
10. Célula galvânica transforma energia química do sistema eletrodo/eletrólito 
em energia elétrica. Enquanto que a célula eletrolítica é ligada a uma fonte de 
energia elétrica externa que força a passagem de corrente elétrica através da 
célula.