INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL

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Instrumentação 
Industrial 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Instrumentação Industrial 
 
Professor Jeferson 2
Esta Apostila de Instrumentação Industrial foi especialmente elaborada para o Curso Técnico em Eletrônica 
da Escola POLITEC pelo Professor Luís Francisco Casteletti e revisada e utilizada pelo Professor Jeferson 
Salatti. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Revisão 
2009 
 
 
 
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Sumário 
Itens: Página 
Noções de instrumentação 
 1. Vocabulário Internacional de Metrologia 04 
 2. Erro de instrumentos 06 
3. Classificação dos instrumentos 06 
 4. Sistemas de transmissão 06 
 5. Instrumentos de pressão 11 
 6. Instrumentos de temperatura 17 
 7. Instrumentos de vazão e volume 30 
 8. Instrumentos de nível 35 
 
Instrumentos Especiais 
 9. Introdução 44 
 10. pHmetro 44 
 11. Condutivímetro 46 
 12. Densímetro 47 
 13. Viscosímetro 48 
 14. Analisador de % de oxigênio 48 
 15. Silicômetro 49 
 
Elemento final de controle 
 16. Válvulas de Controle 50 
 
Controle Automático 
 17. Conceitos de controle automático 57 
 18. Malhas ou circuitos de controle 58 
 19. Controle de equipamentos diversos 59 
 20. Simbologia para malhas de controle 65 
 
Controlador Lógico Programável 
 21. Introdução 78 
 
Exercícios 80 
 
Bibliografia 86 
 
 
 
Instrumentação Industrial 
 
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Noções de Instrumentação 
 
Introdução 
A Instrumentação, em engenharia, é associada ao estudo teórico e prático dos instrumentos e seus 
princípios científicos, utilizados para monitorar de forma contínua, ou discreta, o comportamento de 
variáveis de controle que de alguma forma venham interessar ao homem nas diversas áreas do 
conhecimento humano aplicado, ou seja, não apenas nos processos produtivos industriais. 
 
É através da instrumentação, fazendo um controle rigoroso nas variáveis existentes num processo, que é 
garantido à qualidade do produto, a produtividade, como também, a segurança da máquina e/ou do 
equipamento e do homem. 
 
Instrumentação: é a arte e a ciência que aplica e desenvolve técnicas de medição, indicação, registro e 
controle de processos de fabricação, visando à otimização na eficiência desses processos. 
 
Processo: operação ou série de operações, no qual o valor de uma quantidade ou condição é controlada. 
Inclui todas variáveis das funções que, direta ou indiretamente, afetam o valor da Variável Controlada. 
 
ÁGUA
FRIA
ÁGUA
QUENTE
VAPOR
CONDENSADO
TT
TIC
PROCESSO
CONTROLADOR
ELEMENTO
PRIMÁRIO
TRANSMISSOR
E.F.C.
(VÁLVULA DE DIAFRAGMA)
 
Fig.1.2. Diagrama de processo típico. 
 
 
1. VIM: Vocabulário Internacional de Metrologia. 
 
1.1 Instrumentos de medição: dispositivo utilizado para uma medição, sozinho ou em conjunto com 
dispositivo(s) complementar(es). 
 
1.1.1. Instrumento mostrador / indicador: instrumento de medição que apresenta uma indicação. 
A indicação pode ser analógica ou digital. 
Valores de mais de uma grandeza podem ser apresentados simultaneamente. 
Um instrumento de medição indicador pode, também, fornecer um registro. 
 
1.1.2. Instrumento registrador: instrumento de medição que fornece um registro da indicação. 
 A indicação pode ser analógica ou digital. 
Valores de mais de uma grandeza podem ser apresentados simultaneamente. 
Um instrumento de registrador pode, também, fornecer um registro. 
 
 
 
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1.1.3. Instrumento totalizador: instrumento de medição que determina o valor de um mensurado, 
por meio da soma dos valores parciais desta grandeza, obtidos, simultânea ou consecutivamente, 
de uma ou mais fontes. 
 
1.1.4. Instrumento integrador: instrumento de medição que determina o valor de um mensurado 
por integração de uma grandeza em função de uma outra. 
 
1.1.5. Instrumento analógico: instrumento de medição no qual o sinal de saída ou a indicação é 
uma função contínua do mensurado ou do sinal de entrada. 
 
1.1.6. Instrumento digital: instrumento de medição que fornece um sinal de saída ou uma 
indicação em forma digital. 
 
1.1.7. Dispositivo mostrador: parte de um instrumento de medição que apresenta uma indicação. 
 
1.1.8. Sensor: elemento de um instrumento de medição ou de uma cadeia de medição que é 
diretamente afetado pelo mensurado. 
 
1.1.9. Faixa de indicação: conjunto de valores limitados pelas indicações externas. 
Para um mostrador analógico, pode ser chamado de faixa de escala. 
A faixa de indicação é expressa nas unidades marcadas no mostrador, independentemente da 
unidade do mensurando e é normalmente estabelecida em termos do seu limite inferior e superior, 
por exemplo: 100° C a 200° C. 
 
Os instrumentos podem estar localizados em painéis na sala de controle e / ou no campo. 
 
Os instrumentos que medem, indicam ou controlam essas variáveis no processo possuem sensibilidade e 
grau de aperfeiçoamento extremamente apurados requerendo, por isto, cuidados especiais de manuseio. 
 
Além disso, deve o operador ter sempre em mente que os instrumentos também representam a segurança 
da unidade e do pessoal e que deles dependem a qualidade e a correta especificação na elaboração dos 
produtos. 
 
1.2. Mensurando: objeto da medição. Grandeza específica submetida à medição. 
 
1.3. Medição: conjunto de operações que tem por objetivo determinar um valor de uma grandeza. 
 
1.4. Controle: verificação de uma variável para possíveis correções fazendo com que a mesma permaneça 
dentro de uma tolerância de trabalho pré-determinada. 
 
1.5. Registrar: escrever ou lançar uma informação em papel (gráfico) ou em forma de arquivo eletrônico. 
 
1.6. Indicação: valor de uma grandeza fornecido por um instrumento de medição. 
 
1.7. Transdutor de medição: dispositivo que fornece uma grandeza de saída que tem uma correlação 
determinada com a grandeza de entrada. Ex: termopar. 
 
1.8. Variável: são condições ou situações que ocorrem durante um processo produtivo, que podem ou não 
interferir no processo ou no produto, alterando a qualidade, a produtividade ou deixando o processo 
inseguro. As principais variáveis são: temperatura, pressão, vazão e nível. 
 
1.9. Processo: seqüência de operações em um conjunto de máquinas e/ou equipamentos necessários para 
a manufatura de um produto. 
 
1.10. Monitoramento Contínuo: quando a medição fornece uma saída proporcional ao valor que se deseja 
medir. Ex: Temperatura indicada em um termômetro, pressão indicada em um manômetro, etc. 
 
1.11. Monitoramento Discreto: quando a medição tem no máximo uma indicação de uma faixa de 
presença. Ex: Vareta de nível de óleo lubrificante do motor do carro, nível de combustível, etc. 
 
 
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1.12. Tempo de resposta: intervalo de tempo entre o instante em um estímulo é submetido a uma variação 
brusca e o instante em que a resposta atinge e permanece dentro de limites especificados em torno do seu 
valor estável. 
2. Erro de medição: indicação de um instrumento de medição menos o valor verdadeiro convencional da 
grandeza de entrada correspondente. 
 
2.1. Erro de Paralaxe: é resultante de um incorreto posicionamento do usuário em relação ao 
instrumento, originado em função de formar-se um ângulo incorreto entre a linha de visão do usuário 
e uma reta perpendicular à escala de medição do aparelho. 
 
2.2. Erro de Interpolação: esse erro se origina em função do posicionamento do ponteiro em 
relação à escala de medida do instrumento. O leitor pode observar que o ponteiro acusa uma 
posição incerta entre dois valores conhecidos, a qual necessariamente não é o ponto médio destes, 
ficando a critério do observador, em função da proximidade, definir o valor correspondente ao traço 
da esquerdaou da direita. 
 
2.3. Erro em Instrumentos Digitais: todo indicador digital proporciona uma leitura numérica que 
elimina o erro do operador em termos de paralaxe e interpolação. Os valores lidos normalmente são 
expressos entre 3½ e 8½ dígitos; o ½ dígito se usa na especificação porque o dígito mais 
significativo pode, unicamente, assumir valores de 0 a 9. 
 
2.4. Instrumentos analógicos: nos instrumentos analógicos (instrumentos de ponteiro), o erro 
geralmente é fornecido em termos de escala, ou seja, o valor de corrente que origina a deflexão 
total do ponteiro levando-o até o fim da escala. Sua precisão é normalmente expressa em 
percentual. Por exemplo, um aparelho de medida com uma precisão de 1% indica-nos que a 
grandeza medida não difere de mais do que 1% do valor indicado pelo aparelho. 
 
 
3. Classificação dos instrumentos 
 
Sob o ponto de vista do operador, os instrumentos podem classificar-se em: 
 
Segundo sua localização 
a) Instrumentos de painel, localizados na sala de controle; 
b) Instrumentos de campo, localizados na área das unidades. 
 
Segundo suas funções 
a) Instrumentos de medição da variável; 
b) Instrumentos de controle da variável, segundo informações obtidas pelos instrumentos de medição; 
c) Instrumentos de alarme, que alertam o operador sobre condições anormais das variáveis, dentro da 
margem de segurança que o processo e a unidade exigem. 
 
Segundo suas características 
a) Instrumentos indicadores, nos quais a variável é indicada por meio de um ponteiro em uma escala, ou 
digital; 
b) Instrumentos registradores, nos quais a variável é registrada em uma carta por meio impresso; 
c) Instrumentos controladores, que mantém a variável num valor pré-determinado. 
 
Naturalmente, os instrumentos podem desempenhar, simultaneamente, uma ou mais das funções citadas. 
 
Por exemplo: pode ser simplesmente indicador; 
Por exemplo: pode ser simplesmente registrador; 
Por exemplo: pode ser simplesmente controlador; 
Por exemplo: pode ser indicador controlador; 
Por exemplo: pode ser registrador controlador. 
 
 
 
 
 
 
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4. Sistemas de transmissão (leitura remota) - Telemetria do Sinal 
 
Em geral, a medição de uma variável é feita no campo e o instrumento pelo qual se acompanha o valor 
dessa variável está na Casa de Controle. 
Isto é possível devido ao que chamamos de transmissão. 
Instrumentos que incorporam dispositivos para efetuar a transmissão são chamados instrumentos 
transmissores. 
 
Esses dispositivos de transmissão empregam uma fonte de energia auxiliar. 
Assim, conforme a natureza dessa energia auxiliar, os transmissores se classificam em: pneumáticos, 
hidráulicos e elétricos. 
 
Os transmissores pneumáticos poderiam usar como fonte de energia qualquer gás seco pressurizado, 
entretanto, geralmente, é usado ar comprimido seco. 
Os transmissores hidráulicos poderiam usar qualquer líquido, sendo comum o óleo. 
Os transmissores elétricos usam, naturalmente, a energia elétrica. 
 
Existem elementos medidores que por natureza geram energia elétrica e não precisam de dispositivo 
adicional para transmissão, apenas meio para transmitir (fios condutores). 
 
Se admitirmos que uma variável quando medida varia de 0 a 100, existem convenções que relacionam esse 
intervalo de medição com uma faixa de transmissão. 
 
Assim, por exemplo, são comuns as faixas de 3 a 15 “psi” (libras por polegada quadrada), ou 0,2 a 1 kgf/cm2 
(quilogramas por centímetro quadrado) de pressão na transmissão pneumática. 
 
Ou 4 a 20 mA (mili amperes) na transmissão elétrica analógica ou de 0 a 20 mV (milivolts) na transmissão 
elétrica digital. 
 
 
5. Identificação e Símbolos de Instrumentos 
Norma ISA - S.5.1 
As normas de instrumentação estabelecem símbolos gráficos e codificação, para identificação alfanumérica, 
de instrumentos ou funções programadas, que deverão ser utilizados nos fluxogramas e malhas de controle de 
projetos de instrumentação. 
Para facilitar o entendimento do texto deste trabalho, mostra-se a seguir, a essência da norma S.5.1 
(Instrumentation Symbols and Indentification) da “The Instrumentation, Systems, and Automation Society” 
(ISA). De acordo com esta norma, cada instrumento ou função programada será identificado por um conjunto 
de letras, que o classifica funcionalmente, e um conjunto de algarismos, que indica a malha à qual o 
instrumento ou função programada pertence. 
* As abreviações seguintes são sugeridas para denotar o tipo de alimentação. 
Essas designações também podem ser aplicadas para alimentação de fluido de purga. 
AS - Ar de alimentação 
IA - Ar de instrumento 
PA - Ar da planta Opcional 
ES - Alimentação elétrica 
GS - Alimentação de gás 
HS - Alimentação Hidráulica 
NS - Alimentação de Nitrogênio 
SS - Alimentação de vapor 
WS - Alimentação de água 
 
 
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 1O GRUPO DE LETRAS 2O GRUPO DE LETRAS 
 VARIÁVEL MEDIDA OU INDICADORA FUNÇÃO 
Letra 1a LETRA MODIFICADORA PASSIVA OU DE ATIVA OU DE SAÍDA MODIFICADORA 
 INFORMAÇÃO 
A ANÁLISE ALARME 
B CHAMA 
C CONTROLADOR 
D DIFERENCIAL 
E TENSÃO SENSOR 
 (ELEM. PRIMÁRIO) 
F VAZÃO RAZÃO 
G VISÃO DIRETA 
H MANUAL ALTO 
I CORRENTE INDICADOR 
J POTÊNCIA VARREDURA OU 
 SELEÇÃO MANUAL 
K TEMPO OU TAXA DE ESTAÇÃO DE 
 TEMPORIZAÇÃO COM O TEMPO CONTROLE 
L NÍVEL LÂMPADA PILOTO BAIXO 
M INSTANTÂNEO, MÉDIO OU 
 MOMENTÂNEO INTERMEDIÁRIO 
N 
O ORIFÍCIO DE 
 RESTRIÇÃO 
P PRESSÃO, CONEXÃO PARA 
 VÁCUO PONTO DE TESTE 
Q QUANTIDADE INTEGRAÇÃO OU 
 TOTALIZAÇÃO 
R RADIAÇÃO REGISTRADOR 
S VELOCIDADE OU SEGURANÇA CHAVE 
 FREQÜÊNCIA 
T TEMPERATURA TRANSMISSOR 
U MULTIVARIÁVEL MULTIFUNÇÃO MULTIFUNÇÃO MULTIFUNÇÃO 
V VIBRAÇÃO OU VÁLVULA OU DEFLETOR 
 MECÂNICA (DAMPER OU LOUVER) 
W PESO OU FORÇA POÇO 
X NÃO CLASSIFICADA EIXO DOS X NÃO NÃO CLASSIFICADA NÃO 
Y ESTADO, PRESENÇA EIXO DOS Y RELÊ, RELÊ DE 
 OU SEQUÊNCIA DE COMPUTAÇÃO OU 
 EVENTOS CONVERSOR, 
Z POSIÇÃO OU EIXO DOS Z ACIONADOR OU 
 DIMENSÃO P/ ELEMENTO FINAL 
 DE CONTROLE NÃO 
 CLASSIFICADO 
Tab. 1.2. Identificação funções norma ISA – S 5.1 
 
 
 
 
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LOCAÇÃO
PRINCIPAL
NORMALMENTE
ACESSÍVEL
AO OPERADOR
INSTRUMENTOS
DISCRETOS
INSTRUMENTOS
COMPARTILHADOS
COMPUTADOR
DE PROCESSO
CONTROLADOR
PROGRAMÁVEL
MONTADO
NO CAMPO
LOCAÇÃO
AUXILIAR
NORMALMENTE
ACESSÍVEL
AO OPERADOR
LOCAÇÃO
AUXILIAR
NORMALMENTE
 NÃO ACESSÍVEL
AO OPERADOR
TIPO
LOCALIZAÇÃO
 
Tab. 1.3. Símbolos Norma ISA – S 5.1 
 
 
SÍMBOLO SÍMBOLOFUNÇÃO
SOMA
MÉDIA
SUBTRAÇÃO
PROPORCIONAL
INTEGRAL
DERIVATIVO
SELETOR DE SINAL ALTO
SELETOR DE SINAL BAIXO
POLARIZAÇÃO
FUNÇÃO TEMPO
FUNÇÃO
MULTIPLICAÇÃO
DIVISÃO
EXTRAÇÃO DE RAIZ
QUADRADA
EXTRAÇÃO DE RAIZ
EXPONENCIAÇÃO
FUNÇÃO NÃO LINEAR
LIMITE SUPERIOR
LIMITE INFERIOR
LIMITADOR DE SINAL
CONVERSÃO DE SINAL
Σ/x
Σ OU +
−OU
Κ POU
IOU
>
<
+
DOUddt
x
-:
N
xN
f(x)
>
<
><
n
nf(t)
 
Tab. 1.4. Funções para Reles de Computação 
 
 
 
 
 
 
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Símbolo Função Símbolo Função 
I/P Corrente para pressão P/mV Pressão para Tensão 
P/I Pressão para corrente V/I Tensão para corrente 
R/I ou �/I Resistência para corrente I/V Corrente para tensão 
mV/I Tensão para corrente A/D Analógico para digital 
I/mV Corrente para Tensão D/A Digital para analógico 
mV/P Tensão para pressão 
Tab. 1.5. Funções para conversores e transdutores 
 
SUPRIMENTO
OU IMPULSO
*
SINAL
 PNEUMÁTICO
**
SINAL HIDRÁULICO
SINAL ELETROMAGNÉTICO
OU SÔNICO
(TRANSMISSÃO GUIADA)
***
SINAL BINÁRIO
PNEUMÁTICO
SINAL NÃO
DEFINIDO
SINAL ELÉTRICO
TUBO CAPILAR
SINAL ELETROMAGNÉTICO
OU SÔNICO
(TRANSMISSÃO NÃO
GUIADA)
***
SINAL BINÁRIO
ELÉTRICO
LIGAÇÃO CONFIGURADAINTERNAMENTE AO
 SISTEMA
(LIGAÇÃO POR SOFTWARE)
LIGAÇÃO MECÂNICA
 
Tab. 1.6. Sinais de Telemetria 
 
 
** O símbolo de sinal pneumático aplica-se para qualquer gás de médio sinal. Se um outro gás é usado, este pode ser 
identificado por uma nota no símbolo do sinal ou de outra maneira. 
*** Fenômeno eletromagnético inclui aquecimento, ondas de rádio, radiação nuclear e luz. 
O nível de alimentação pode ser adicionado na linha de alimentação do instrumento, exemplo: AS-100. ou 
ALIMENTAÇÃO ELÉTRICA DE 24 VOLTS CONTÍNUA. 
 
 
 
 
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6. Instrumentos de pressão - Hidrostática 
 
Conceitua-se pressão geralmente como sendo a força normal por unidade de área e costuma ser 
representada por uma série de unidades, como: psi (libras por polegada quadrada) bar, atmosfera, Pascal, 
etc. No Sistema Internacional de Unidades – S.I. – aprovado na XI Conferência Geral dos pesos e medidas 
– CGPM – em Paris, em 11/10/1960, a pressão passou a ser definida em termos de Newton por metro 
quadrado, também conhecida como Pascal. 
 
A pressão p exercida sobre uma superfície é igual ao quociente da força F aplicada perpendicularmente à 
área A da superfície: 
Fig. 2.1. Demonstrativo de força F aplicada perpendicularmente à área A. 
 
Caso a força aplicada não seja perpendicular à superfície, será preciso calcular a força equivalente FP 
aplicada perpendicularmente. FP será igual ao produto da força F pelo seno do ângulo de inclinação θθθθ, entre 
a superfície e a direção da força F aplicada, ou seja: FP = F.senθθθθ. 
FIg. 2.2. Demonstrativo de força F aplicada não perpendicularmente à área A. 
 
Portanto, a fórmula para calcular a pressão nesse caso é: 
 
 
A pressão de um líquido ou um gás sobre uma superfície, é a força que este fluído exerce 
perpendicularmente sobre a unidade de área dessa superfície. 
 
A pressão pode ser medida em termos absolutos ou diferenciais, desta forma é comum identificar três tipos 
de pressão: 
� Pressão atmosférica; 
� Pressão absoluta e relativa; 
� Pressão diferencial. 
 
a) Pressão Atmosférica 
 
Em 1643, Torricelli inventou o primeiro barômetro, que permitiu medir a pressão exercida sobre a terra pelas 
camadas gasosas que a envolvem. 
 
Para realizar esse experimento, usa-se um tubo de vidro (fig.2.3), com o comprimento em torno de 90 cm, 
fechado em uma das extremidades. O tubo deve ser lavado com ácido e secado em vácuo, após o que, é 
cheio de mercúrio puro e seco. 
 
F 
A
Fp =
F 
θ 
FP 
A
senFp θθθθ⋅=
p = Fp 
 A 
 
 
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h 
m
m
H
g
ESCALA
A
B
 
Fig.2.3 Princípio do Barômetro de Mercúrio 
b) Pressão Absoluta 
A pressão absoluta é a diferença entre a pressão em um ponto particular num fluido e a pressão absoluta 
(zero), isto é, vácuo completo. Também se diz que é a medida feita a partir do vácuo absoluto. 
 
Um exemplo típico de sensor de pressão absoluta é conhecido barômetro porque a altura da coluna de 
mercúrio mede a diferença entre a pressão atmosférica local e a pressão “zero” do vácuo que existe acima 
da coluna de mercúrio. 
 
Se a pressão do vapor de mercúrio Pv for dada em milímetros de mercúrio (mmHg) e R for medido na 
mesma unidade, a pressão em A pode ser expressa por: Pv + R = PA mm Hg 
 
c) Pressão Manométrica 
É a diferença medida entre uma pressão desconhecida e a atmosférica. A pressão manométrica é também 
conhecida como pressão relativa. 
 
d) Pressão diferencial 
É a diferença medida entre duas pressões desconhecidas, sendo nenhuma delas a pressão atmosférica. 
 
É de grande importância, ao exprimir um valor de pressão, determinar se ela é absoluta, relativa ou 
diferencial. 
 
e) Pressão Negativa ou Vácuo 
É quando um sistema tem pressão relativa menor que a pressão atmosférica. 
 
f) Pressão Estática 
É a pressão exercida por um líquido em repouso ou que esteja fluindo perpendicularmente à tomada de 
impulso, por unidade de área exercida. 
 
g) Pressão Dinâmica ou Cinética 
É a pressão exercida por um fluido em movimento. É medida fazendo a tomada de impulso de tal forma 
que recebe o impacto do fluido. 
 
A identificação usada para os instrumentos de pressão (manômetros) é a seguinte: 
 
a) Forma simples 
PI Indicadores de pressão; 
PR Registradores de pressão; 
PC Controladores de pressão; 
PA Alarmes de pressão. 
b) Formas compostas 
PIC Controladores-indicadores de pressão; 
PRC Controladores-registradores de pressão. 
 
 
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c) Formas especiais 
PCV Válvulas de controle, auto-operadas por pressão; 
PSV Válvulas de segurança (“pressure safety valve”). 
 
5.1 Tipos de instrumentos medidores de pressão 
Os princípios utilizados pelos medidores de pressão são vários, destacando-se o de balanceamento ou 
equilíbrio de uma pressão desconhecida contra uma pressão de valor conhecido (manômetros de coluna de 
mercúrio ou outro líquido); e o princípio da medição de pressão pela deformação elástica de certos 
elementos (molas, foles, diafragma, etc.). 
Os principais tipos de instrumentos medidores de pressão são os que se seguem: 
 
a) Indicadores tipo tubo em “U” e de coluna 
O tipo mais simples dos manômetros e, ao mesmo tempo, um dos mais exatos é o tubo em “U”, visto nas 
figuras abaixo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Uma modificação do tubo “U” é o manômetro de coluna, no 
qual um dos braços do tubo “U” é substituído por uma cuba 
de grande diâmetro. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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b) Indicadores tipo diafragma 
São os mais comumente usados, com 
grande vantagem sobre os anteriores, 
por serem mais robustos, compactos e 
econômicos. 
 
Geralmente, são designados pelo 
símbolo “DG” (draft-Gage). 
 
A figura ao lado mostra um desses 
instrumentos. Em geral, a escala é em 
polegadas ou centímetros de coluna de 
água. 
 
 
 
c) Indicadores tipo Bourdon 
O manômetro do tipo Bourdon é constituído, externamente, de uma caixa, uma escala e um ponteiro e, 
internamente, de um tubo encurvado denominado tubo de “Bourdon”, de secção elíptica, que tende a abrir-
se sob a ação da pressão do fluido que é conectado na extremidade fixa. 
 
A extremidade fechada é ligada a um sistema de alavanca, engrenagens setor e pinhão que transformam o 
pequeno deslocamento daquela extremidade em movimento de rotação, ampliado, indicando, por meio de 
um ponteiro em uma escala convenientemente graduada, o valor da pressão medida, de acordo com a 
distensão ou contração do tubo Bourdon. 
 
 
 
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Geralmente, o próprio fluido entra em contato com o tubo de Bourdon. Porém, quando o fluido é corrosivo, 
possue temperaturas elevadas, pode solidificar-se no tubo de Bourdon, ou contém sólidos em suspensão, 
costuma-se proteger o manômetro por meio de um líquido de selagem. 
 
Quando o líquido é corrosivo, ou pode solidificar-se no Bourdon, como no caso do asfalto, pode-se usar, 
além do líquido de selagem, um sistema de diafragma para isolar o líquido de selagem do fluido, cuja 
pressão se quer medir. 
 
Nos casos de temperaturas elevadas, é comum o uso de sifão, feito na própria tubulação da tomada, a fim 
de obrigar a que uma parte fria do tubo esteja sempre em contato com o manômetro. 
 
Manômetros sujeitos a pulsações, tais como, os colocados nas descargas de bombas recíprocas são 
geralmente danificados. 
 
Para a sua proteção podem-se usar dispositivos amortecedores entre a tomada e o manômetro. 
 
Na instalação de um manômetro deve-se sempre prever a colocação de uma válvula de bloqueio e uma 
válvula de dreno, a fim de permitir a remoção do instrumento para reparos, mesmo com o sistema em 
operação. 
 
 
d) Indicadores tipo “fole” 
 
Consiste, basicamente, em um cilindro metálico, 
corrugado ou sanfonado. 
 
Quando uma pressão é aplicada no interior do fole, 
provoca sua distensão, e como ele tem que vencer 
a flexibilidade do material e a força de oposição damola que tende a mantê-lo fechado, o 
deslocamento do ponteiro ligado à haste é 
proporcional à pressão aplicada à parte interna do 
fole. 
 
e) Transdutores de Pressão por Silício 
Os transdutores de pressão por silício são sensores que convertem a grandeza física pressão em sinal 
elétrico. Em seu centro existe uma célula de medição que consiste em uma pastilha com um fino diafragma 
de silício acoplado, formando um wafer – o silício é implantado por difusão e dopado (contaminado) com 
arsênio, formando um semicondutor do tipo-n, no qual caminhos resistivos são formados pela implantação 
iônica para transferir o nível exato de força a um circuito ponte de Wheatstone de silício. 
 
Quando o transdutor é submetido a uma carga de pressão, o diafragma sofre uma deflexão, gerando 
variações nas resistências implantadas, de acordo com o efeito piezoresistivo. A espessura do diafragma, a 
área da superfície e o desenho geométrico dos resistores determinam a permissibilidade da faixa de 
pressão. Efeitos mecânicos do suporte nas células de medição podem largamente ser evitados pelos 
aspectos estruturais. 
 
Devido a suas características funcionais e sensibilidade, podem ser montados em tamanhos relativamente 
reduzidos, o que permite sua aplicação em áreas variadas como: 
� Medidores de pressão sanguínea; 
� Sistemas de injeção eletrônica; 
� Sistemas de robótica; 
� Controle de pressão em micro bombas; 
� Concentradores de oxigênio e respiradores; 
� Controladores de nível e transmissão de fluidos. 
 
 
 
 
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Sensor de silício Célula de carga para medição de pressão por cristal piezo 
elétrico 
 
 
f) Registradores de pressão 
Os registradores permitem o registro em um gráfico (papel com escalas) dos valores da variável durante um 
certo período de pressão são semelhantes aos indicadores, com a diferença de serem dotados de 
dispositivos que de tempo. 
 
Para isso, possuem um mecanismo de relojoaria que pode ser acionado mecanicamente por “corda”, por 
um motor elétrico ou por acionador pneumático. 
 
Os registradores de pressão, comumente, usam como elementos medidores, espirais e hélices que nada 
mais são do que variações de tubos de Bourdon, os quais, pelo fato de possuírem várias voltas, 
proporcionam maior deslocamento para uma mesma mudança de pressão, possibilitando grandes 
movimentos da pena, mesmo sem mecanismos de engrenagens. 
 
As figuras abaixo mostram alguns tipos de registradores. 
 
 
 
 
 
Podem situar-se no campo ou na casa de controle, dependendo da importância da pressão no sistema e da 
segurança. 
 
Quando na casa de controle, os registradores, em geral, possuem como elemento medidor um sistema de 
fole-mola, que funciona como receptor pneumático do sinal transmitido do campo. 
 
 
 
 
Instrumentação Industrial 
 
Professor Jeferson 17
 
g) Controladores de pressão 
Os controladores de pressão, como os demais controladores, recebem um sinal correspondente ao valor da 
variável medida e comparam com um valor pré-estabelecido e enviam, quando necessário um sinal de 
correção, para uma válvula de controle. 
 
Recomendações 
Os instrumentos de pressão podem ser 
facilmente danificados, especialmente 
quando operados com valores acima do 
máximo permitido. 
 
Assim sendo, se um sistema ou 
equipamento estiver sendo testado, com 
valores de pressão acima do normal de 
operação, os manômetros e demais 
instrumentos de pressão devem ser 
bloqueados. 
 
Na mudança dos gráficos a pena poderá 
ser levantada, mas não forçada em 
nenhuma direção. 
 
Para prevenir possíveis sobre pressões, geralmente, os manômetros usados em um local têm alcance duas 
vezes maior ao da pressão normal. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Instrumentação Industrial 
 
Professor Jeferson 18
6. Instrumentos de temperatura 
 
A temperatura é de certa maneira, a variável mais importante da indústria do petróleo. 
 
Seu controle é imprescindível no fracionamento do petróleo, nas fases intermediárias do processo e na 
especificação final dos produtos acabados. Também o craqueamento exige severidade nas temperaturas 
controladas. 
 
Temperatura é, geralmente, conceituada, como o grau de aquecimento ou resfriamento de uma substância, 
ou corpo e é medida por meio de instrumentos denominados termômetros. 
 
Calor é a energia em trânsito que é transferida por meio da fronteira de um sistema termodinâmico em 
virtude de uma diferença de temperatura. 
 
6.1. Formas de Transferência da Energia Térmica 
 
A energia térmica é transferida de um sistema a outro de três formas possíveis. 
 
� Condução: a condução é um processo pelo qual o calor flui de uma região de alta temperatura para 
outra de temperatura mais baixa, dentro de um sólido, líquido ou gasoso, ou entre meios diferentes 
em contato físico direto. Exemplo: um garfo aquecido em uma panela com água quente. 
 
� Radiação: é um processo pelo qual o calor flui de um corpo de alta temperatura para um de baixa, 
quando estão separados no espaço, ainda que exista vácuo. Exemplo: aquecimento solar. 
 
� Convecção: é um processo de transporte de energia pela ação combinada da condução de calor, 
armazenamento de energia e movimento da mistura. A convecção é mais importante como 
mecanismo de transferência de energia (calor) entre uma superfície sólida e um líquido ou gás. 
Exemplo: o calor de um andar de um edifício em chamas transferido para o andar superior. 
 
6.2. Termometria 
Termometria significa “Medição de temperatura”. Eventualmente o termo pirometria é também aplicado com 
o mesmo significado, porém baseando-se na etimologia das palavras, podemos definir: 
 
� Pirometria: medição de altas temperaturas, na faixa em que os efeitos de radiação térmica passam 
a se manifestar. 
 
� Criometria: medição de baixas temperaturas, ou seja, aquelas próximas ao zero absoluto de 
temperatura. 
 
� Termometria: termo mais abrangente que incluiria tanto a pirometria, como a criomentria que 
seriam casos particulares de medição. 
 
6.3. Escalas de temperatura 
 
� Fahrenheit: 32ºF para a temperatura de congelamento da água e 212ºF para a temperatura de 
ebulição da água. Possui 180 divisões entre esses dois pontos. 
 
� Celsius: 0ºC para a temperatura de congelamento da água e 100ºC para a temperatura de ebulição 
da água. Possui 100 divisões entre esses dois pontos. 
 
� Kelvin: 273K para a temperatura de congelamento da água e 373K para a temperatura de ebulição 
da água. Possui 100 divisões entre esses dois pontos. É chamada de escala absoluta. 
 
6.4. A identificação usual para os instrumentos de temperatura é a seguinte: 
 
a) Formas simples 
TI Indicador de temperatura (transmitido à casa de controle); 
ThI Indicador de temperatura local; 
 
 
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TR Registrador de temperatura; 
TC Controlador de temperatura; 
TA Alarme (cego) de temperatura. 
 
b) Formas compostas 
TIC Indicador-controlador de temperatura; 
TRC Registrador-controlador de temperatura. 
 
c) Formas especiais 
TW Poços de termômetros; 
TE Elemento de medição de temperatura; 
TCV Válvulas de controle, auto-operadas por temperatura; 
TSV Válvulas de segurança (“temperatura safety valve”) para controle de temperatura. 
 
6.5. Tipos de instrumentos medidores de temperatura 
Sob o ponto de vista industrial, os termômetros podem ser classificados nos seguintes principais tipos, de 
acordo com seus princípios de funcionamento: 
 
- Termômetros de dilatação 
- termômetro de mercúrio; 
- termômetros bimetálicos; 
- termômetro de pressão. 
 
- Sistemas termoelétricos 
- termopares; 
- termômetros de resistência. 
 
- Pirômetros óticos 
- Instrumentos indicadores, registradores e controladores para pares termoelétricos 
 
a) Termômetros de dilatação 
Termômetro de mercúrio 
 
O termômetro de mercúrio é o mais simples dos indicadores de temperatura. 
 
Consiste de um tubo capilar de vidro, tendo, numa dasextremidades, um bulbo cheio de mercúrio que, 
quando aquecido, se dilata, indo atingir uma certa altura no tubo capilar e seu valor sendo lido na escala 
termométrica. 
 
 
 
 
 
Instrumentação Industrial 
 
Professor Jeferson 20
As escalas termométricas, mais comuns, são graduadas em graus Celsius (ºC) e em graus Fahrenheit (ºF), 
sendo que a correspondência entre essas duas escalas é dada pelas relações: 
 
ºC = 
9
5
 (ºF - 32) 
 
ºF = 
5
9
 ºC + 32 
 
Os termômetros de mercúrio não são usados muito freqüentemente na indústria, face a sua grande 
fragilidade, em especial nos casos em que ocorrem grandes e bruscas variações de temperatura. 
 
c) Termômetros bimetálicos 
 
Se aquecermos uma barra metálica, constituída de 
dois metais de coeficientes de dilatação diferentes, 
soldados entre si longitudinalmente, esta barra se 
deformará, alongando-se desigualmente em duas 
partes. 
 
Como existe uma correlação entre a deformação da 
barra e a temperatura a que é submetida, os 
elementos bimetálicos podem ser usados como 
termômetros indicadores. 
 
O termômetro bimetálico 
 
É um instrumento resistente e preciso que substitui 
com vantagem o termômetro de mercúrio, na 
indicação local de temperatura. 
Em geral, a barra bimetálica é enrolada em forma de 
hélice, com uma das extremidades presa ao bulbo 
do termômetro e a outra ligada a um ponteiro. 
Quando varia a temperatura do meio em que está imerso o termômetro, a hélice bimetálica expande-se ou 
contrai-se e sua ponta livre indicará, através do ponteiro, numa escala previamente graduada, a temperatura 
medida. 
 
Geralmente, emprega-se o “INVAR”, como metal de pequena expansão e o latão ou ligas de níquel, como 
metal de grande expansão. 
 
O termômetro bimetálico pode ser empregado para 
medir temperaturas desde -40ºC (-104ºF) até +427ºC 
(+800ºF), com um erro de ± 1%. 
 
Visando a proteção mecânica do termômetro bimetálico 
e facilidade de manutenção, costuma-se instalar o 
mesmo em poço termométrico. 
A figura abaixo mostra um termômetro bimetálico. 
 
 
d) Termômetros de pressão 
 
Os termômetros tipo pressão utilizam, para medição da 
temperatura, a expansão térmica dos fluidos, uma vez 
que existe uma correlação entre a temperatura e a 
pressão exercida pelo fluido em sistema fechado. 
 
 
 
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Portanto, um termômetro de pressão, nada mais é do que um instrumento que mede a pressão interna em 
um sistema fechado, conforme mostrado na figura abaixo. 
 
A grande vantagem destes termômetros de pressão em relação aos bimetálicos é que nos de pressão 
existe a possibilidade de leituras remotas. 
 
Conforme a natureza do fluido contido no sistema fechado, os termômetros de pressão se classificam em: 
I) Termômetros de pressão de líquido; 
II) Termômetros de pressão de gás; 
III) Termômetros de pressão de vapor. 
 
I) Termômetros de pressão de líquido 
 
Constam de um bulbo cheio de líquido ligado a uma espiral ou a um tubo de Bourdon por meio de um tubo 
capilar. 
 
Ao aumentar a temperatura, o líquido se expande e causa a deformação do elemento medidor de 
temperatura. 
 
Os líquidos mais usados para enchimento do sistema são: mercúrio (devido à grande diferença entre os 
pontos de congelamento e de ebulição), álcool etílico, tolueno, etc. 
Os termômetros de pressão de líquido são utilizados na faixa de temperaturas entre -40ºC (-104ºF) e 
+538ºC (1.000ºF) e apresentam uma variação de ± 0,5%. 
 
Estes termômetros estão sujeitos a erros devido à influência da temperatura ambiente, tanto no capilar, 
como no sistema espiral ou Bourdon. 
 
Entretanto, esses erros são corrigidos pela introdução de compensadores do tipo bimetálico que podem 
compensar somente a espiral ou Bourdon (mostrado na figura abaixo) ou, então, usando-se um outro 
conjunto capilar-espiral (ou Bourdon) de compensação, etc. 
 
II) Termômetros de pressão de gás 
Quando o fluído de enchimento do sistema for um gás, teremos um termômetro de pressão de gás, usando 
na faixa de -130ºC (-200ºF) a 427ºC (800ºF). 
Geralmente são gases inertes, como por exemplo, o nitrogênio. Prestam-se muito bem para medidas de 
baixas temperaturas. 
Qualquer vazamento de gás trará como conseqüência, a inutilização do conjunto bulbo-capilar-espiral. 
 
 
 
III) Termômetros de pressão de vapor 
Quando o elemento de pressão for atuado pelo vapor que 
enche parcialmente o sistema de medição, teremos um 
termômetro de pressão de vapor. 
A superfície livre do líquido deverá estar sempre no 
bulbo, vaporizando-se ou condensando-se, conforme a 
temperatura medida aumente ou diminua. 
 
A escala, naturalmente, depende do líquido do bulbo, 
porém são aplicáveis a valores desde -50ºC (122ºF) até 
+300ºC (572ºF). 
 
 
 
6.6. Sistemas termoelétricos para medição de temperatura 
1) Efeitos Termoelétricos 
a) Experiência de SEEBECK 
 
 
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b) Experiência de PELTIER 
c) Efeito Volta 
d) Efeito Thomson 
 
2) Leis da Termoeletricidade 
a) Lei do Circuito Homogêneo: 
 
Em um circuito de um só condutor homogêneo não se estabelece nenhuma corrente elétrica, mesmo com 
trechos a diferentes temperaturas. A soma algébrica da F.E.M. VOLTA e THOMSON é nula. 
 
b) Lei das Temperaturas Intermediárias(sucessivas): 
 
A F.E.M. desenvolvida por qualquer termopar de metal homogêneo com suas junções em duas 
temperaturas quaisquer T1 e T3 respectivamente é a soma algébrica da F.E.M. do mesmo termopar com 
suas junções às temperaturas T2 e T3 respectivamente. 
A representação gráfica da figura a seguir mostra a lei mencionada. 
 
B(-)
T3T1
T3T1 T2
A(+)
3
F.E.M.= E = E + E
1 2
F.E.M.= E1 F.E.M.= E2
A(+)
A(+)
B(-) B(-)
 
c) Lei do Metal Intermediário: 
 
A soma algébrica da F.E.M., em um circuito composto de um certo número de metais diferentes é ZERO se 
todo circuito estiver a uma só temperatura. 
 
A
B
T1
mV
A
B
METAL
INTERMEDIÁRIO
 
E1 = ET1 - ET2 
E2 = ET2 - ET3 
E3 = ET1 - ET3 
Se somarmos E1 + E2 temos: 
E1 + E2 = ET1 - ET2 + ET2 - ET3 = ET1 - ET3 
E1 + E2 = ET1 - ET3 = E3 
Portanto: 
E3 = E1 + E2 
 
 
 
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6.7 Junta de Referência ou Junta Fria (Compensação da Junta Fria) 
Existem alguns métodos para se manter a temperatura da junta de referência:- 
 
1) Introduzindo-se a junta de referência em recipiente com gelo e água em equilíbrio, onde a temperatura é 
constante e próxima à 0ºC. Como as tabelas de F.E.M. fornecidas normalmente são referidas à 0ºC, este 
método é bastante cômodo, pois possibilita a leitura direta da temperatura na tabela conhecendo-se apenas 
a F.E.M. gerada no circuito. 
 
2) Mantendo-se a junta de referência em um ambiente aquecido onde a temperatura é controlada por um 
sistema termostático. Este possui a vantagem de ser prático, sendo, porém de precisão inferior ao do 
método precedente, salvo raras exceções. 
 
3) Hoje dispositivos alternativos foram desenvolvidos para simular automaticamente uma temperatura de 
zero grau, chamada de compensação automática da junta de referência ou temperatura ambiente. Nestes 
instrumentos encontra-se um sensor de temperatura que pode ser um resistor, uma termoresistência, 
termistor, diodo, transistor ou mesmo circuito integrado que mede continuamente a temperatura ambiente e 
suas variações, adicionando ao sinal que chega do termosensor uma mV correspondente à diferença da 
temperatura ambiente para a temperatura de 0ºC. 
 
Exemplo de compensação 
A(+)
B(-)
T1
mVE
25 Co
100 Co
E 1
TERMOPAR TIPO K A 100 C JUNTA DE MEDIÇÃO 25 C
E = E100 - E25
E = 4,095 - 1,000
E = 3,095 mV
o o
 
 
Se não existisse a compensação, o sinal de 3,095mV seria transformado em indicação de temperatura pelo 
instrumento e corresponderia a aproximadamente 76ºC, não correspondendo ao valor da temperatura 
existente na junta de medição. 
 
No instrumento medidor está incorporado um sistema de compensação de temperatura ambiente, este gera 
um sinalcomo se fosse um outro termopar. 
E1 = E25-E0 
E1 = 1,000mV (sinal gerado pelo circuito de compensação) 
 
O sinal total que será convertido em temperatura pelo instrumento será a somatória do sinal do termopar e 
da compensação, resultando na indicação correta da temperatura na qual o termopar está submetido 
(independendo da variação da temperatura ambiente). 
 
Etotal = E - E1 
Etotal = 3,095 + 1,000 = 4,095mV 
Etotal = 4,095mV 100ºC 
 
A indicação depois da compensação será de 100ºC. 
 
 
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6.8 Fios e cabos de Extensão e de Compensação 
 
Os fios utilizados normalmente na confecção de termopares, são geralmente dispendiosos devido ao custo 
da matéria prima (platina, ródio, cromo e níquel) utilizada e ao critério na composição das diversas ligas. 
Geralmente, não é possível manter a junta de referência junto ao ponto de medição mormente nas 
instalações industriais, devido às condições do local de medição serem inadequadas. 
 
Fios são condutores formados por um eixo sólido e cabos são condutores formados por um feixe de 
condutores de menor diâmetro. 
 
a) Fios e cabos de extensão 
São condutores formados com as mesma ligas dos termopares a que se destinam, apresentando a mesma 
curva de F.E.M. por temperatura. Apresentam custo inferior pois sua composição química não é tão 
homogênea quanto à do termopar, limitando sua exposição a temperaturas altas como do termopar. 
 
b) Fios e cabos de compensação 
São fabricados com ligas diferentes dos termopares a que se destinam, mas também apresentam a mesma 
curva F.E.M.x temperatura dos termopares. Usados principalmente com termopares nobres tipos (R e S), 
pois é economicamente inviável construir fios de extensão de Platina. Os fios de compensação são 
fabricados normalmente sob a forma de um cabo de dois condutores. 
 
Os dois condutores são isolados individualmente recebendo posteriormente uma isolação externa comum 
podendo em alguns casos possuir uma blindagem metálica externa (shield). Os materiais mais empregados 
na isolação são: 
borracha, PVC, fibra de vidro, amianto, silicone e teflon. 
 
6.9 Conceitos de medição de temperatura com termopar 
 
a) Termopares 
 
O princípio de funcionamento desses 
termômetros é a geração de uma força 
eletromotriz (f.e.m.), que se gera no circuito 
formado pela junção de dois metais diferentes, 
quando essas junções estão a temperaturas 
diferentes, conforme a figura abaixo. 
 
A f.e.m. gerada é tanto mais intensa quanto 
maior for à diferença de temperatura (T1 - T2), 
servindo, portanto, como medida de T1 se T2 for 
mantida constante. 
 
Os termopares mais usados, industrialmente 
falando, são formados pelos pares: ferro e 
constantan; cromel e alumel; cobre e constantan. 
 
O termopar é um meio prático de medir temperatura, pois, além de ser possível instalá-lo em qualquer lugar, 
pode, ainda, a f.e.m. ser medida a grandes distâncias sem perda de precisão. 
 
A escolha de um termopar para um determinado serviço, deve ser feita considerando todas as possíveis 
variáveis e normas exigidas pelo processo. 
 
Os fios que interligam o par termoelétrico ao instrumento medidor são denominados “fios de extensão” ou 
“fios de compensação”. 
 
Os termopares em geral, tem seus fios isolados por isoladores de cerâmica e terminam num bloco de 
conexão, onde os “fios de extensão” são conectados. 
 
 
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6.10 TIPOS DE ERROS DE LIGAÇÃO DE TERMOPARES 
 
a) Quando utilizado fios de cobre 
Geralmente na aplicação industrial, é necessário que o termopar e o instrumento encontrem-se 
relativamente afastados, por não convir que o aparelho esteja demasiadamente próximo ao local onde se 
mede a temperatura .Nestas circunstâncias deve-se, processar a ligação entre os terminais do cabeçote e o 
aparelho, através de fios de extensão ou compensação. 
 
Tal, procedimento é executado sem problemas desde que, o cabeçote onde estão os terminais do termopar 
e o registrador, estejam à mesma temperatura de medição. 
 
Vejamos o que acontece quando esta norma não é obedecida. 
 
 
 
Uma solução simples é que normalmente é usada na prática, será a inserção de fios de compensação entre 
o cabeçote e o registrador . Estes fios de compensação em síntese, nada mais são que outros termopares 
cuja função é compensar a queda da FEM que aconteceu no caso estudado, ocasionada pela diferença de 
temperatura entre o cabeçote e o registrador. 
 
Vejamos o que acontece se, no exemplo anterior, ao invés de cobre usamos um fio compensado. A figura 
mostra de que maneira se processa a instalação. 
 
 
 
 
 
 
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Como no caso acima, a FEM efetiva no cabeçote é de 20,74 mV. Dela , até o registrador, são utilizados fios 
de extensão compensados, os quais adicionam à FEM uma parcela igual a 0,57 mV, fazendo assim com 
que chegue ao registrador uma FEM efetiva de 22,26 mV. Este valor corresponderá à temperatura real 
dentro do forno ( 538 °C ). A vantagem desta técnica provém do fato de que os fios de compensação, além 
de terem custo menor que os fios do termopar propriamente dito, também são mais resistentes. 
 
b) Inversão simples 
Conforme o esquema a seguir, os fios de compensação foram invertidos. 
 
Assume-se que o forno esteja a 538 °C, o cabeçote a 38 °C e o registrador a 24 °C. Devido à diferença de 
temperatura entre o cabeçote e o registrador, será gerada uma FEM de 0,57 mV. Porém em virtude da 
simples inversão, o fio positivo está ligado no borne negativo do registrador e vice- versa. Isto fará com que 
a FEM produzida ao longo do circuito se oponha àquela do circuito de compensação automática do 
registrador. Isto fará com que o registrador indique uma temperatura negativa. 
 
 
 
c) Inversão dupla 
No caso a seguir, consideramos o caso da existência de uma dupla inversão, isto acontece com freqüência 
pois, quando uma simples inversão é constatada, é comum pensar-se que uma nova troca de ligação dos 
terminais compensará o erro. Porém isto não acontece, e a única maneira de solucionar o problema será 
efetuar uma ligação correta. 
 
 
 
 
 
 
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Professor Jeferson 27
A tabela a seguir relaciona os tipos de termopares e sua faixa usual, com as vantagens e restrições. 
 
TIPO ELEMEN POSITIVO 
ELEMENTO 
NEGATIVO 
FAIXA DE 
TEMP. 
USUAL 
VANTAGENS RESTRIÇÕES 
T Cobre Constantan -184 a 370ºC 
- resiste à atmosfera corrosiva; 
- aplicável em atmosfera redutora 
ou oxidante abaixo de 310ºC; 
- sua estabilidade o torna útil em 
temperaturas abaixo de 0ºC; 
- apresenta boa precisão na faixa 
de utilização. 
- Oxidação do cobre 
acima de 310ºC. 
J Ferro Constantan 0 a 760ºC 
- baixo custo; 
- indicados para serviços 
contínuos até 760ºC em 
atmosfera neutra ou redutora. 
- limite máximo de 
utilização em atmosfera 
oxidante de 760ºC devido 
à rápida oxidação do 
ferro; 
- utilizar tubo de proteção 
acima de 480ºC. 
E Chromel Constantan 0 a 870ºC 
- alta potência termoelétrica; 
- os elementos são altamente 
resistentes a corrosão, 
permitindo o uso em atmosfera 
oxidante. 
- baixa estabilidade em 
atmosfera redutora. 
K Chromel Alumel 0 a 1260ºC 
- indicado para atmosfera 
oxidante; 
- para faixa de temperatura mais 
elevada fornece rigidez mecânica 
melhor que os tipos S ou R e 
vida mais longa do que o tipo J. 
- vulnerável em 
atmosferas redutoras 
sulforosas e gases como 
SO² e H²S, requerendo 
substancial proteção 
quando utilizado nessas 
condições. 
S 
Platina 
10% 
Rhodio 
Platina 
0 a 
1480ºC 
- indicado para atmosfera 
oxidante; 
- apresenta boa precisão a altas 
temperaturas. 
- vulnerável a 
contaminação em 
atmosferas que não 
sejam oxidantes; 
- para altas temperaturas, 
utilizar isoladores e tubos 
de proteção de alta 
alumina. 
R 
Platina 
13% 
Rhodio 
Platina 
B 
Platina 
30% de 
Rhodio 
Platina 6%de Rhodio 
870 a 
1705ºC 
- melhor estabilidade do que os 
tipos S ou R; 
- melhor resistência mecânica; 
- mais adequado para altas 
temperaturas do que os tipos S 
ou R; 
- não necessita de compensação 
de junta de referência, se a 
temperatura desta não exceder a 
50ºC. 
- vulnerável a 
contaminação em 
atmosferas que não 
sejam oxidantes; 
- para altas temperaturas, 
utilizar isoladores e tubos 
de proteção de alta 
alumina. 
N Nicrosil Nisil 0 a 1260ºC 
- melhor resistência à oxidação, 
melhor estabilidade em altas 
temperaturas e aumento da vida 
útil em aplicações onde existe a 
presença de enxofre, quando 
comparado com o tipo K. 
- melhor desempenho na 
forma de termopar de 
isolação mineral. 
 
• Fonte: Catálogo Geral Pirometria – ECIL S.A. 
 
 
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Professor Jeferson 28
Para facilitar a identificação do tipo de fio e da polaridade dos condutores, cada norma convencionou as 
cores das isolações. A tabela a seguir indica a codificação de cores utilizada, segundo as normas americana 
e alemã. 
 
TEMOPAR 
TIPO 
EXTENSÃO 
OU 
COMPEN-
SAÇÃO 
TIPO 
MATERIAL DOS 
CONDUTORES COLORAÇÃO DA ISOLAÇÃO 
POSITIVO NEGATIVO 
NORMA AMERICANA 
ANSI MC – 96.1 - 1982 
NORMA ALEMÃ DIN 
43710 - 4 IEC 584 3 
CAPA 
EXTE POSIT NEGA 
CAPA 
EXTE POSI NEGA 
CAPA 
EXTE POSI NEGA 
T TX Cobre Constantan Azul Azul Vermel Marrom Verme Marrom Marrom Marrom Branca 
J JX Fero Constantan Preta Branca Vermel Azul Vermel Azul Preto Preto Branca 
E EX Chromel Constantan Roxa Roxa Vermel - - - Violeta Violeta Branca 
K KX Chromel Alumel Amarel Amarel Vermel Verde Vermel Verde Verde Verde Branca 
K WX* Ferro Cupronel Branca Verde Vermel Verde Vermel Verde - - - 
S, R SX Cobre Cu/Ni Verde Preta Vermel Branca Vermel Branca Laranja Laranja Branca 
B BX Cobre Cobre Cinza Cinza Vermel - - - - - - 
N NX Nicrosil Nisil Laranja Laranja Vermel - - - Rosa Rosa Branca 
 
- Fios e cabos tipo WX, para termopar tipo K, foram excluídos da Norma ANSI MC – 96.1. 
- Fonte: Catálogo Geral Pirometria – ECIL S.A. 
 
6.11 Termômetro de Resistência 
 
a) Princípio de Funcionamento 
O princípio de medição de temperatura por 
meio de termômetros de resistência, 
repousa essencialmente sobre a medição 
de variação da resistência elétrica de um 
fio metálico (geralmente platina ou níquel) 
em função da temperatura. A relação 
matemática entre a resistência de um 
condutor e sua temperatura é dada pela 
fórmula aproximada: 
 
R = Ro (1 + αt) Equação nº1 
 
Onde: R = resistência à tºC. 
 Ro = resistência à 0ºC. 
 α = coeficiente de variação de 
resistência do metal com a temperatura. 
 t = temperatura. 
 
Esta fórmula nos diz que a resistência varia 
linearmente com a temperatura, porém a 
rigor o coeficiente de variação de 
resistência (α) muda de valor para cada 
faixa de temperatura, o que limita o uso da 
fórmula apenas para pequenas variações 
de temperatura. 
 
 
 
 
Instrumentação Industrial 
 
Professor Jeferson 29
6.12. Pirômetros óticos 
Os corpos aquecidos emitem radiações perceptíveis ao olho 
humano quando as temperaturas são bastante elevadas. 
 
Comparando-se a cor da radiação emitida com a de um padrão, 
consegue-se determinar a temperatura do corpo. 
 
Os pirômetros óticos são usados em fornos de siderurgia, 
principalmente. 
 
 
 
 
 
6.13. Instrumentos indicadores para termopares 
Geralmente, o indicador de temperatura é um instrumento múltiplo, isto é, muitos termopares chegam a um 
conjunto de chaves ou então chegam a um dispositivo digital que permite selecionar o par desejado. 
 
O indicador múltiplo de temperaturas, geralmente, é usado para verificação de temperaturas de 
instrumentos registradores e controladores, bem como para dar ao operador leitura instantânea da 
temperatura em muitos pontos da unidade de processamento. 
 
A figura abaixo mostra um indicador múltiplo de temperatura, com chaves. 
 
 
 
Assim, para se fazer a leitura de uma temperatura qualquer, basta acionar a chave correspondente e 
verificar a posição do valor da escala em relação ao traço de referência. 
 
 
 
 
 
Instrumentação Industrial 
 
Professor Jeferson 30
6.14. Instrumentos registradores para termopares 
Os instrumentos registradores podem registrar uma ou mais temperaturas. Geralmente, são escolhidas as 
temperaturas mais importantes da unidade. 
 
O registro pode ser feito por meio de uma pena em um gráfico, ou então, por meio de impressão de um 
símbolo no gráfico. 
 
 
6.15. Instrumentos controladores para termopares 
Os instrumentos controladores de temperatura podem estar instalados no campo, geralmente TIC’s, ou 
então, na sala de controle em geral, TRC’s. 
 
 
6.16. Transdutores 
No sistema de transmissão elétrico, geralmente, se o instrumento receptor do painel da casa de controle é 
eletrônico e o elemento de medição é um termopar, há necessidade de dispositivo que converta os milivolts 
gerados para uma faixa de corrente de 4 a 20 mA. 
 
 
6.17. Poço Termométrico 
Poços Termométricos são elementos desenvolvidos para permitir a instalação de sensores de temperatura 
em aplicações onde somente o tubo de proteção não é suficiente para garantir a integridade do elemento 
sensor. 
 
Sua utilização em tanques, tubulações, vasos pressurizados, etc, permite a substituição do sensor sem a 
necessidade de interrupção do processo produtivo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Instrumentação Industrial 
 
Professor Jeferson 31
7. Instrumentos de vazão e volume 
 
Introdução e simbologia 
A importância da variável vazão-quantidade do fluido 
escoado através de tubulações e equipamentos, na 
unidade de tempo pode ser avaliada pelas suas 
aplicações industriais: 
a) Controla o processo nas quantidades totais ou parciais 
que se acham em transformação no processo, em 
período de tempo; 
b) Permite o “balanço” de material de um sistema ou da 
unidade toda. 
 
A importância da variável vazão-quantidade de fluido escoado, pode ser pesada pelo seguinte: 
a) Permite um controle do balanço da unidade, desde que existam medidores volumétricos na carga da 
unidade e nos seus diversos produtos derivados finais; 
b) Permite a contabilização mais exata na venda (ou transferência) dos produtos. 
 
Os instrumentos de vazão e volume utilizam a seguinte identificação: 
a) Formas simples 
FI Indicador de vazão (“flow indicator”); 
FR Registrador de vazão (“flow recorder”); 
FC Controlador de vazão (“flow controler”); 
FQ Integrador ou totalizador volumétrico (T = totalizer). 
 
b) Formas compostas 
FIC Indicador e controlador de vazão; 
FRC Registrador e controlador de vazão. 
 
c) Formas especiais 
FE Elemento primário de vazão (“flow element”); 
FG Visores de vazão (“flow-glass”); 
FCV Válvula auto-operada por vazão. 
 
d) Vazão em Volume (Q) 
A vazão em volume é dada pela relação entre o volume escoado V e o tempo t que esse volume levou para 
escoar: Chamada de vazão volumérica. 
 
Q = V / t, 
Também pode ser calculada utilizando uma Constante K=10, ou seja, PKQ ∆= . , quando se conhece a 
pressão diferencial em cima de uma placa de orifício. 
 
e) Vazão em Massa (W) 
A vazão em massa é dada pela relação entre a massa escoada m e o tempo t que essa massa levou para 
escoar: 
 
W = m / t 
 
 
 
 
Instrumentação Industrial 
 
Professor Jeferson 32
f) Equação da Continuidade 
Supondo um fluxo em regime permanente na tubulação abaixo, não podemos acumular massa no volume 
compreendido entre as seções 1 e 2, pois neste caso pelo menos a massa específica variaria, deixando 
ser regime permanente. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Ou seja, a massa que entra na redução é igual à massa de produto que sai da redução, o que ocorre 
quando o fluido é incompressível e sua densidade absoluta não varia através da redução. 
Nesse caso, pode-se dizer que Q1 = Q2 e que Q1 = V1 . A1 e Q2 = V2 . A2 , então: 
V1 . A1 = V2 . A2 
Dessa forma, para que a vazão na entrada da redução seja a mesma na saída da redução,ao se diminuir a 
área de passagem a velocidade de escoamento aumenta. 
 
6.1. Tipos de medidores de vazão e volume 
Segundo seu princípio de funcionamento, os medidores de vazão e volume são classificados nos seguintes 
tipos principais: 
 
a) Tipo pressão diferencial variável 
• Tipo área variável 
• Tipo de deslocamento positivo 
 
b) Medidores de vazão tipo pressão diferencial variável 
Quando introduzimos uma restrição em uma tubulação através da qual escoa um fluido, ocorre como 
conseqüência, uma perda ou queda de pressão. 
 
Esta perda de pressão é tanto maior quanto maior for a vazão do fluido que estiver escoando pela 
tubulação. 
 
A perda de pressão introduzida não é a mesma para todos os fluidos, dependendo da viscosidade, 
temperatura e densidade do fluido em questão. 
 
É evidente que também depende do tamanho de restrição e do diâmetro da tubulação em que esta se 
situa. 
 
Conclui-se, portanto, que a partir da medida da perda ou queda de pressão através de uma restrição 
colocada em uma tubulação já podemos determinar a vazão. 
 
Na primeira figura abaixo, temos representado uma restrição na tubulação e na segunda figura, um gráfico 
representativo de como a pressão varia na região em torno da restrição (orifício). 
 
Q1 
v1 
Q2 
v2 
A1 
A2 
1 
2 
 
 
Instrumentação Industrial 
 
Professor Jeferson 33
 
 
A queda da pressão introduzida é: P1 - P2 = ∆ P. 
 
Nota-se pelo gráfico, que esta diferença varia conforme as posições das tomadas de pressões P1 e P2. 
 
Para medir a vazão por diferença das pressões usam-se instalações que se compõem: 
a) De um elemento primário: dispositivo de restrição que produz a diferença (queda) das pressões; 
b) De um elemento secundário: dispositivo que mede a diferença de pressões produzida pela restrição; 
c) De um elemento terciário, que é usado para indicar, registrar e/ou controlar a vazão. 
 
Os elementos primários mais usados são; 
• Placa de orifício; 
• Bocal de vazão; 
• Tubo Venturi; 
• Tubo Pitot. 
 
O tubo Pitot é um dispositivo que serve para medir a velocidade do fluido em um ponto qualquer na secção 
de escoamento. 
 
Consta, em geral, de dois tubos justapostos, que são inseridos na tubulação, um deles colocado de modo a 
medir a pressão estática existente e mais a pressão cinética devido à velocidade do fluido: P1 = Pe + Pv ; o 
outro mede apenas a pressão estática: P2 = Pe . 
 
A diferença das duas tomadas dá a medição da velocidade do fluido: 
P1 - P2 = Pe + Pv - Pe = Pv 
 
 
A figura abaixo dá uma idéia de um tubo Pitot. 
 
 
 
 
Tubo Venturi 
Como se vê na Fig., um tubo Venturi combina, em uma só unidade, um estrangulamento na seção do tubo 
entre duas ligações para a medida da pressão diferencial. Consta de três partes: uma seção cônica de 
entrada com diâmetro decrescente, uma seção paralela central e uma seção cônica de saída, com 
diâmetro crescente. É geralmente usado na medição de líquidos com sólidos em suspensão ou 
 
 
Instrumentação Industrial 
 
Professor Jeferson 34
quando se requer uma pequena perda de pressão na linha. A tomada de alta pressão é colocada meio 
diâmetro a montante do cone de entrada e a de baixa no meio da seção central. 
 
ALTA
PRESSÃO
BAIXA
PRESSÃO
SEÇÃO DA
GARGANTA
SEÇÃO
PRINCIPAL
 
 
 
O bocal de vazão é de uso semelhante ao tubo Venturi porém sendo um elemento mais econômico. 
Situada na tubulação com duas tomadas, permite a medição de vazões 60% superiores as de placa de 
orifício nas mesmas condições de serviço. 
 
A sua perda de carga é 30% a 80% da pressão diferencial. Sua principal aplicação é na medição de vapor 
com alta velocidade e fluidos que arrastam sólidos em pequena quantidade. 
 
 
TOMADAS DE PRESSÃO
 
 
A placa de orifício é, geralmente, o elemento primário mais simples na fabricação, na instalação e de baixo 
custo. 
 
Consiste de uma placa metálica com um orifício 
centrico ou excêntrico, de diâmetro menor que o 
da tubulação onde se acha instalada, de secção 
circular elíptica, segmental, etc., com suas bordas 
vivas (ortogonais) ou boleadas. A figura ao lado 
mostra uma placa de orifício. 
 
 
Tipos de placa de orifício: 
a) orifício concêntrico; b) orifício excêntrico; c) orifício segmentado. 
 
 
 
Instrumentação Industrial 
 
Professor Jeferson 35
ORIFÍCIO
CONCÊNTRICO
(a)
ORIFÍCIO
EXCÊNTRICO
(b)
ORIFÍCIO
SEGMENTADO
(c)
 
 
Às vezes, a placa é provida de um pequeno furo adicional para a passagem de gases ou de condensado. 
Quando um fluido é um gás, o furo adicional deve ficar na parte inferior da tubulação, de forma a deixar 
escoar os gases que se condensam e no caso do fluido ser líquido, o orifício deve ficar na parte superior da 
tubulação, a fim de dar passagem à parte vaporizada, porventura existente, e assim não adicionar erro 
maior na vazão medida. 
 
A placa de orifício é inserida na tubulação entre flanges e as tomadas de pressão são a montante e a 
jusante da mesma. São denominadas, respectivamente, de alta pressão e de baixa pressão. 
 
A diferencial de pressão, ou seja, as duas tomadas de pressão são ligadas a um medidor diferencial de 
pressão (elemento secundário), como mostrado na figura a seguir. 
 
 
 
c) Medidores de vazão tipo “área variável” 
Este tipo é também conhecido pelo nome de “rotâmetro”. 
Consta de um tubo cônico, contendo no seu interior um flutuador. A posição do 
flutuador vai depender da diferença entre o peso próprio e a força de empuxo 
causada pela vazão, que passa pela coroa circular 
compreendida entre o diâmetro interno do tubo e o 
diâmetro do flutuador. 
 
Sendo o peso do flutuador constante, a altura 
atingida dependerá, portanto, da vazão através do 
medidor. 
 
 
As figuras ao lado mostram um rotâmetro. 
 
 
Uma das vantagens deste medidor é que a escala do 
mesmo é linear. 
 
 
Instrumentação Industrial 
 
Professor Jeferson 36
6.2. Instrumentos receptores e controladores de vazão 
Tanto os receptores como os controladores para a variável vazão, são similares aos usados para as demais 
variáveis. 
 
Eles podem ser: pneumáticos ou eletrônicos (elétricos). 
 
a) Medidores de vazão tipo Eletromagnético 
O princípio de funcionamento do Medidor Eletromagnético de Vazão é baseado na Lei de FARADAY, 
segundo a qual um objeto condutor que se move em um campo magnético, gera uma força eletromotriz. 
 
 
A relação entre o campo magnético, movimento do fluido e fem (força eletromotriz) induzida, pode 
facilmente ser determinada através da regra da mão direita. No medidor Eletromagnético, o condutor é o 
fluido que passa através do tubo detetor. 
Desta forma, a direção do campo magnético, a vazão e a fem estão posicionadas uma em relação a outra 
de um ângulo de 90º. 
 
b) Medidores tipo turbina 
 
A turbina é um instrumento de excelente precisão mas de confiabilidade limitada. A turbina propriamente 
dita, peça móvel principal, está numa seção de passagem do fluido. Este pode ser gás ou líquido, mas 
precisa ser limpo. Os sólidos em suspensão podem interferir na livre rotação da turbina. 
 
Existem dois tipos de turbina: as mecânicas e as eletrônicas. Nas turbinas mecânicas existe a transmissão 
de movimento através da utilização de engrenagens de precisão. Nas turbinas eletrônicas são usados pick-
off , sensores de passagem das paletas de turbinas. 
 
SUPORTE
ROTOR
VAZÃO
 
 
 
 
 
 
Instrumentação Industrial 
 
Professor Jeferson 37
c) Ultra sônicos 
 
Podem ser intrusivos, isto é, o feixe de ultra som é emitido e recebido através de furos na tubulação, podem 
ser também não intrusivos fazendo-se a medição por auscultação. 
 
Nos medidores de tempo de trânsito, o medidor não pode conter partículas estranhas. Um transdutor 
emissor/detetor de ultra som é fixado de cada lado do tubo, formando com o eixo da tubulação um certo 
ângulo. Os transdutores transmitem e recebem, alternativamente, um trem de ondas ultra sônicas de 
pequena duração. 
O tempo de duração de transmissão é levemente inferior quando a emissão é orientada para jusante, e 
levemente superiorquando orientada para montante. As diferenças de tempo de trânsito servem de base 
para a medição de velocidade média do fluido na seção considerada. 
 
Nos medidores de efeito DOPPLER, são impurezas, partículas ou descontinuidades do fluido que refletem 
as ondas sonoras. Os transdutores emissores projetam um feixe contínuo de ultra som na faixa de centenas 
de Hertz. Os ultra sons refletidos por partículas veiculadas pelo fluido têm sua freqüência alterada 
proporcionalmente à componente da velocidade das partículas na direção do feixe. 
 
A influência da concentração de partículas do fluido medido afeta sobremaneira a medição de vazão. O 
resultado é uma medição de velocidade de determinada parcela da seção de escoamento, nem sempre 
numa relação constante com a vazão. 
 
MEDIDOR US "TEMPO DE TRÂNSITO" MEDIDOR US EFEITO DOPPLER
 
 
d) Medidores de vórtices 
 
Vórtices ou turbilhões aparecem quando se introduz um obstáculo ou quando se provoca uma determinada 
mudança de direção no escoamento de um fluido. Nos medidores de vórtice, uma barra de formato 
adequado é colocada transversalmente ao tubo. A partir de uma certa velocidade, os turbilhões começarão 
a se formar alternadamente de cada lado da barra. 
 
A uma determinada realização corresponde um certo número de Strouhal (S), função de freqüência de 
sucessão de dos turbilhões(f), do obstáculo (D) e da velocidade do fluido (V). Sendo S uma constante e D 
fixada pelas dimensões do sensor, a frequência de sucessão dos turbilhões é diretamente proporcional à 
velocidade do fluido. A detecção dos turbilhões pode ser feita por sensores térmicos, extensiométricos ou 
eletromecânicos. 
 
 
 
 
Instrumentação Industrial 
 
Professor Jeferson 38
8. Instrumentos de nível 
 
Introdução 
Medir a variável nível em processos industriais é quantificar referências por meio de monitoramento 
contínuo ou discreto com o objetivo de avaliar e controlar volumes de estocagens em tanques ou recipientes 
de armazenamento. São chamados de monitoramento de nível contínuo quando fornecem uma saída 
proporcional ao nível que se deseja medir, e discretos quando se tem no máximo uma indicação de uma 
faixa de presença do material armazenado. 
 
8.1. Identificação do instrumentos de nível 
a) Formas simples 
LG Visores de nível (“Level glass”); 
LI Indicadores de nível; 
LC Controladores de nível; 
LA Alarmes de nível. 
 
b) Formas compostas 
LIC Indicadores-controladores de níveis; 
LRC Registradores-controladores. 
 
c) Formas especiais 
 LCV Válvulas auto-operadas. 
 
 
8.2. Classificação 
As medidas de nível são aplicadas ao controle de substâncias líquidas ou sólidas. Temos abaixo uma tabela 
que agrupa alguns dos variados sistemas de medição de nível bastante conhecidos e aplicados 
industrialmente. 
 
 Medição aplicada Líquidos Sólidos 
 
 
 
Por Visor de Nível X X 
Por Bóias e Flutuadores X 
Por Contatos de Eletrodos X 
Por Sensor de Contato X 
Por Unidade de Grade X 
 
 Medição aplicada Líquidos Sólidos 
 
 
 
Por Capacitância X X 
Por Empuxo X 
Por Pressão Hidrostática X 
Por Célula d/p CELL X 
Por Caixa de Diafragma X 
Por Tubo em U X 
Por Borbulhamento X 
Por Radioatividade X X 
Por Ultra-som X X 
Por Vibração X X 
Por Pesagem X X 
 
 
M
ed
id
a 
di
re
ta
 
M
ed
id
a 
in
di
re
ta
 
 
 
Instrumentação Industrial 
 
Professor Jeferson 39
Observações: 
a) Medida Direta: é toda tomada de medida cujo mecanismo ou elemento de medição tem contato direto 
com a substância a ser medida, podendo ser de monitoramento contínuo ou discreto. 
b) Medida Indireta: é obtida por meio de grandezas físicas como pressão, empuxo, propriedades 
elétricas, radiação, ultra-som, etc. 
 
 
 
8.3. Medição Direta 
a) Medição por visor de nível 
Consistem em uma janela de vidro de alta resistência a impacto, elevadas temperatura e pressão (560ºC e 
220 atm quando revestidas de protetores de mica e tubo metálico), bem como ação de ácidos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Todo visor de nível deve ter uma válvula de bloqueio em cada tomada e uma válvula de dreno. 
 
b) Medição por Bóia 
O sistema de controle de nível por bóia baseia-se na mudança de altura de um flutuador colocado na 
superfície do líquido. Seu movimento pode transmitir uma informação contínua que possibilita o 
conhecimento da altura efetiva, em unidades de comprimento ocupado pelo fluido dentro do recipiente que 
o contém, ou uma informação discreta, controlando limites máximos e mínimos por meios mecânicos ou 
elétricos, servindo nesse caso como uma chave de nível (chave bóia) que bloqueia a admissão do fluido 
quando atinge seu limite máximo e libera-o quando atinge o nível mínimo. 
 
 
 
Geralmente a escala é chamada “invertida”, pois o nível vazio fica no topo da escala e o nível cheio na base 
da escala. 
 
- Como variante desses sistemas (para tanques com produtos voláteis) existem medidores em que a 
corrente ou cabo metálico é substituído por uma fita (ou trena) perfurada a distâncias rigorosamente exatas 
e que deslocam uma roda dentada; o contrapeso é substituído por uma mola tensora. 
O conjunto, então, pode ficar encerrado em caixa estanque e a medição é automática. 
 
 
 
Instrumentação Industrial 
 
Professor Jeferson 40
Estes medidores de nível podem ser convertidos em transmissores com o acréscimo de um conjunto com 
componentes elétricos que possibilitam a emissão de impulsos elétricos correspondentes ao nível (sistema 
“telepulse”). 
 
Este sistema permite também a transmissão da temperatura dos tanques, desde que sejam isolados os 
elementos de medição adequadamente. 
 
A leitura poderá ser feita, portanto, remotamente em uma sala de controle. 
 
- Os tanques, geralmente, tem uma “escotilha de medição”, com a finalidade de serem feitas pelos 
operadores, medições locais (manuais), com o auxílio da chamada “trena de medição”. 
 
Consta de uma trena de aço com um prumo de latão na extremidade. 
Se o produto é escuro e deixa marca na trena, a medição é feita simplesmente pela imersão da trena de 
medição. 
 
Se o produto é claro ou então existe mais de um produto, não miscíveis, de densidades diferentes, a trena 
deverá ser usada com “pastas identificadoras”, que permitem o “corte” ou “alteração de cor” ou pelo produto 
claro ou por um dos produtos no nível interfacial entre os dois produtos. 
 
 
 
 
c) Medição por contatos de eletrodos 
 
Este tipo de procedimento é particularmente aplicável à medição de nível de fluidos condutivos (condução 
igual ou maior que 50µS), não corrosivos e livres de partículas em suspensão. 
 
A sonda de medição é formada por dois eletrodos cilíndricos, ou apenas um quando a parede do 
reservatório for metálica. O sistema é alimentado com tensão alternada de baixo valor (~10V), a fim de 
evitar a polarização dos eletrodos. 
 
Pode ser utilizado para medições contínuas ou discretas. Em medições contínuas a sonda é montada 
verticalmente do topo para dentro do reservatório, sendo tão profunda tal qual o nível que se deseja medir. 
 
A corrente elétrica circulante é proporcional à parcela do eletrodo imersa no fluido. 
 
 
 
Instrumentação Industrial 
 
Professor Jeferson 41
δδδδ 
 
 
 
 
Medição de Nível por Pressão Hidrostática (pressão diferencial) 
 
Neste tipo de medição usamos a pressão exercida pela altura da coluna líquida, para medirmos 
indiretamente o nível, como mostra abaixo o Teorema de Stevin: 
 
P = γγγγ.H 
 
Onde: 
 P = Pressão em mm H2O ou polegada H2O 
 h = nível em mm ou em polegadas 
 γ = densidade relativa do líquido na temperatura ambiente. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Essa técnica permite que a medição seja feita independente do formato do tanque seja ele aberto ou 
pressurizado. 
 
 
 
 
 
 
 
Instrumentação Industrial 
 
Professor Jeferson 42
8.4) Medição Indireta 
a) Medição por Capacitância 
A medição de nível por capacitância é um sistema de medição com larga aplicação. Com esse sistema é 
possível efetuar a medição contínua do nível de líquidose sólidos, tendo seu princípio de funcionamento 
baseado no funcionamento de um capacitor cilíndrico. 
 
O sensor capacitivo pode ser montado na forma de uma sonda que é montada na parte superior de um 
reservatório, voltada para dentro e imersa no fluido que ali esteja estocado, ou ainda uma simples haste 
cilíndrica metálica de raio �, sendo que o cilindro externo será o próprio tanque metálico de estocagem. 
 
À medida que o nível do tanque for aumentando, o valor da capacitância aumenta progressivamente à 
medida que o dielétrico ar é substituído pelo dielétrico líquido a medir. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
b) Medição por Empuxo 
O sistema de medição por flutuadores segue o “Princípio de 
Archimedes”: 
“Todo corpo mergulhado em um fluido sofre a ação de uma força 
vertical dirigida de baixo para cima”. 
 
Neste sistema, um elemento (flutuador) com densidade maior que o 
líquido cujo nível se deseja medir é suspenso por uma mola, um 
dinamômetro ou uma barra de torção. 
 
À medida que o nível do líquido aumenta, o peso aparente do 
flutuador diminui, fazendo atuar o mecanismo de indicação ou de 
transmissão. Entretanto, para o uso adequado desse medidor, a 
densidade do líquido deve ser conhecida e constante. 
 
Denomina-se empuxo a força exercida pelo fluido do corpo nele 
submerso ou flutuante. 
 
 
 
c) Medição por Célula d/p CELL 
O instrumento detector é uma célula do tipo diferencial de pressão que mede a pressão exercida por um 
líquido, utilizando para tal um transmissor de células de pressão diferencial. Esse transmissor irá transmitir 
quer um sinal pneumático, quer um sinal eletrônico a um indicador distante. 
 
A pressão hidrostática exerce uma força contra um diafragma de aço da câmara de pressão (H), sendo este 
equilibrado contra a pressão atmosférica da câmara de pressão inferior (L). Qualquer desequilíbrio é 
detectado pelo transmissor que contém um amplificador que enviará um sinal em proporção direta ao nível 
no tanque. 
 
 
 
Instrumentação Industrial 
 
Professor Jeferson 43
Este procedimento é apropriado a tanques abertos ou mesmo fechados, porém com respiradouros, tampas 
contendo ventanas, tanques não pressurizados. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
d) Medição por Caixa de Diafragma 
A medição por caixa de diafragma é composta por uma 
simples caixa de diafragma imersa até o fundo do tanque, 
tendo em sua extremidade um capilar que se estende até 
a parte externa do tanque, sendo conectado a um 
manômetro de pressão. 
 
 
 
Na caixa de diafragma fechada a pressão hidrostática do 
líquido deforma a membrana flexível de neopreme para 
dentro da caixa, comprimindo o líquido em seu interior 
que pode ser o próprio ar ou glicerina. Assim, a pressão 
indicada no manômetro será proporcional à profundidade 
em que a caixa se encontra. 
 
 
e) Medição por Tubo em U 
O sistema consiste em um simples tubo em U contendo mercúrio, instalado no fundo de um reservatório não 
pressurizado ou aberto, e considerando que o reservatório venha sempre a conter o mesmo tipo de líquido, 
isto quer dizer que será sempre o mesmo peso específico. Em vez da escala de pressão, pode ser 
registrada no tubo uma escala que permita a leitura do nível do líquido diretamente neste. 
 
 
f) Medição de Nível por Borbulhamento 
A medição de nível por borbulhamento é também uma outra variante da medição por pressão hidrostática. 
Neste sistema é importante que o peso específico do líquido permaneça sempre constante. 
 
 
 
Instrumentação Industrial 
 
Professor Jeferson 44
O sistema é alimentado com um suprimento de ar ou gás com uma pressão aproximadamente 20% maior 
que a máxima pressão hidrostática exercida pelo líquido. O suprimento de alimentação é continuamente 
introduzido na parte superior de um tubo mergulhado e sai em borbulhas pela sua extremidade inferior. 
 
A vazão de suprimento é ajustada por uma válvula de agulha até que se observe a formação de bolhas em 
pequenas quantidades, havendo então, um borbulhamento sensível no líquido em medição. No outro braço 
da tubulação é instalado um manômetro que indicará o valor da pressão devido ao peso da coluna líquida. 
Com o uso de um manômetro, o nível pode ser obtido por uma equação. 
 
 
 
g) Medição de Nível por Radiação 
A medição de nível por radiação de líquidos e sólidos armazenados em tanques ou reservatórios por meio 
de radiação é um processo caro e não muito difundido principalmente porque só deve ser utilizado em 
situações em que for completamente impossível a aplicação de algum outro sistema de menor risco e, 
portanto, que necessite menor grau de proteção. 
 
A faixa do espectro radioativo normalmente utilizado é o de raios gama que possuem energia bastante 
elevada e consequentemente um grande poder de penetração. A unidade básica de medida da intensidade 
radioativa é o CURIE, em homenagem a Marie Curie que, em 1898, descobriu que certos elementos 
emitiam energia naturalmente e denominou essas emissões de raios gama. 
 
Os sensores utilizados para medição de nível por radiação, são constituídos por um reservatório; num dos 
seus lados está localizada uma fonte de raios gama (emissor) e do lado oposto um conjunto de células de 
medição (receptor). 
 
A quantidade de radiação recebida pelo detector é uma função absorção dos raios gama pelo fluido. 
 
 
Instrumentação Industrial 
 
Professor Jeferson 45
h) Medição de Nível por Ultra-som 
O ultra-som é uma onda sonora de altíssima freqüência que não pode ser percebida pelo ouvido humano 
cuja faixa audível varia de 20 Hz a 20 KHz. Sua velocidade é uma função do módulo volumétrico de 
elasticidade (ou modulo de compressão) e da densidade do meio no qual se propaga. 
 
Na medição de nível sua aplicação se dá pela medição do tempo em que ela é emitida e recebida, quando a 
partir da emissão por uma fonte de ultra-som propaga-se até refletir devido à colisão com um meio de 
densidade diferente do qual está se propagando. 
 
Alguns aparelhos trabalham com a diferença de freqüência, ou seja, os batimentos. Toda onda, ao ser 
refletida, quando retorna a origem, estará retornando com uma leve variação da freqüência. Da 
superposição das ondas emitidas às refletidas se originam modulações de batimentos oscilantes, que serão 
proporcionais às variações no tempo dos deslocamentos das duas ondas. Esses batimentos são 
processados e analisados, permitindo assim o conhecimento do nível h da substância armazenada no 
tanque, não sofrendo assim a influência da temperatura. 
 
 
i) Medição de Nível por Pesagem 
É um meio relativamente simples de medir o nível de líquidos ou sólidos armazenados em tanques e 
recipientes. Basicamente se utiliza uma célula de carga convenientemente instalada (tanque montado sobre 
plataforma de pesagem) e ocupado pela substância armazenada. 
 
 
Instrumentação Industrial 
 
Professor Jeferson 46
 Instrumentos especiais 
 
 
9. Introdução 
 
A ocorrência da necessidade de um controle rigoroso constante da qualidade final (ou intermediária) de um 
processo industrial é cada vez acentuada. O controle de qualidade é exercido nestes processos, em grande 
parte, por análises químicas ou físicas e existe uma quantidade variada de instrumentos especiais para 
executá-las. 
 
Existem os mais variados tipos de instrumentos especiais, dependendo do que se pretende medir e, entre 
os de mesma finalidade, diversos princípios de funcionamento: 
• pH metro; 
• Condutivímetro; 
• Densímetro; 
• Viscosímetro; 
 
 
 
 
 
 
 
 
Instrumentação Industrial 
 
Professor Jeferson 47
10. PH metro 
 
10.1. Forma de identificação 
pH1 Indicador de pH; 
pHR Registrador de pH; 
pHIC Controlador-indicador de pH; 
pHRC Controlador-registrador de pH. 
 
10.2. Variável 
 pH Potencial hidrogeniônico. 
 
10.3. Unidade de medida 
Valor pH É o co-logarítimo ou concentração de íons hidrogênio H+ de uma solução; indica o grau de 
alcalinidade, neutralidade ou acidez da solução. 
 
 
Valor pH 
 
CH+ 
 
10.4. Princípio de funcionamento