Instrumentação e Controle Introdução

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Instrumentação e Controle 
Uma Introdução 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Marco Antônio Ribeiro 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
LC 
FC 
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 2
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Instrumentação e Controle 
Uma Introdução 
 
 
 
 
 
 
Marco Antônio Ribeiro 
 
 
 
 
 
 
 
Dedicado a todos que foram meus alunos, com quem muito aprendi 
 
 
 
Quem pensa claramente e domina a fundo aquilo de que fala, exprime-se 
claramente e de modo compreensível. Quem se exprime de modo obscuro e 
pretensioso mostra logo que não entende muito bem o assunto em questão, 
ou então, que tem razão para evitar falar claramente. (Rosa Luxemburg) 
 
 
 
 
 
 
 
© Tek Treinamento & Consultoria 
Salvador, BA, Verão 2002 
 
 
 
 1
Prefácio 
 
Este trabalho foi escrito para um curso básico e introdutório de 
Instrumentação e Controle de Processo. Ele pode ser útil a quem nunca teve 
experiência anterior com o assunto, a quem não quer se tornar especialista, porém, 
necessita de conhecimentos básicos para se comunicar com o instrumentista. 
Sobre Instrumentação, o trabalho apresenta de modo simples e direto os 
conceitos fundamentais sobre Processo industrial, os componentes da Malha de 
Instrumentos e descreve com mais detalhes as Funções dos Instrumentos, tais 
como elemento sensor, indidcaor, registrador, transmissor e controlador. No capítulo 
de Variáveis Medidas, são mostrados os métodos de medição das principais 
variáveis de processo: pressão, temperatura, vazão e nível. 
Sobre Controle, são apresentados os conceitos de Controle de Processo, 
com as estratégias avançadas de cascata, auto-seletor, faixa dividida e relação de 
vazões. São mostradas as diferenças entre o controle contínuo e o Controle 
Lógico. Além do controle de processo, explicam-se os conceitos de Alarme e 
Desligamento, que são usados para proteção e monitoração dos sistemas de 
controle. Nesta parte, é estudado também o Elemento Final de Controle, 
geralmente a válvula de controle. Também estuda-se a Hierarquia de Controle, que 
é a integração das várias camadas da automação do processo. 
Há ainda os capítulos referentes a Influências Externas que afetam os 
equipamentos de instrumentação e a Documentação de Instrumentação apresenta 
os principais diagramas elaborados na Instrumentação. Para encerrar o trabalho, é 
apresentado como apêndice, o Estilo e Escrita do SI, que mostra as regras 
semânticas e sintáticas para escrever corretamente números, unidades e símbolos 
de unidades de grandezas físicas. 
As críticas destrutivas devem ser enviadas ao autor, que agradece 
penhoradamente. 
Endereço físico do autor: Rua Carmen Miranda 52, A 903, CEP 41820-230 
Fone (0xx71) 452.3195, Fax (0xx71) 452.3058 e Celular (071) 9989.9531. 
E-mail: marcotek@uol.com.br 
 
 
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Conteúdo 
 
 
 
1 PROCESSO 1 
1.1. Conceito de Processo 1 
1.2. Instrumentos de Processo 1 
Medição 1 
Controle 2 
Manipulação 2 
1.3. Necessidade dos Instrumentos 2 
Faixa e precisão da medição 2 
Operabilidade 2 
Qualidade do processo 3 
Contabilidade e Segurança 3 
Eficiência do processo 3 
Custo de trabalho 3 
2 MALHA DE INSTRUMENTOS 4 
2.1. Seqüência de funções em uma malha 4 
2.2. Combinando funções em um único 
instrumento 5 
3 FUNÇÕES DOS 
INSTRUMENTOS 7 
3.1. Princípios Gerais de Medição 7 
Medições diretas ou inferidas 7 
Medições estáticas e dinâmicas 8 
Calibração do Instrumento 8 
Verdade na Medição 8 
3.2. Transmissão da Informação 10 
Cadeia da informação 10 
Sinais de Instrumento 11 
Faixas de sinais 12 
Tipo 16 
Meio 16 
Valores 16 
Expressão da exatidão 16 
Observações 16 
Sinais convergentes 18 
Canal de Sinal Compartilhado 18 
Identificação e símbolos dos instrumentos 18 
Notas para a Tabela das Letras de 
Identificação 20 
3.3. Indicação e Retenção da Informação 22 
Apresentação da Informação Não 
Permanente 22 
Retendo a Informação Permanente 24 
Seqüência ISA A (Anteriormente 1) 26 
Seqüência ISA F1A (Anteriormente, 4A) 26 
4 VARIÁVEIS MEDIDAS 27 
4.1. Introdução 27 
Conceito 27 
Unidades do SI 27 
4.2. Medição de Pressão 28 
Conceitos de pressão e força 28 
Tipos de pressão 28 
Sensores de Pressão 29 
4.3. Medição de Temperatura 30 
Conceito 30 
Unidades 30 
Escalas de temperatura 30 
Sensores de temperatura 30 
Acessórios 33 
4.4. Medição de Vazão 35 
Conceito 35 
Unidades 35 
Medidores de Vazão 35 
Tipos de Medidores 36 
Seleção dos Medidores 38 
4.5. Medição de Nível 43 
Conceito 43 
Unidades 43 
Mecanismos de medição 43 
 
 2
5 CONTROLE DE PROCESSO 46 
5.1. Introdução 46 
5.2. Malha aberta ou fechada 46 
5.3. Controle Automático 47 
Controle binário 47 
Controle Proporcional 48 
Controle Proporcional mais Integral 48 
Controle Proporcional mais Integral mais 
Derivativo 49 
Controlabilidade do processo 49 
5.3.6. Sintonia do Controlador 53 
5.4. Controle Multivariável 54 
Relação 54 
Cascata 54 
Auto-seletor 55 
Faixa dividida (Split range) 56 
6 ELEMENTO FINAL DE 
CONTROLE 57 
6.1. Válvulas de Controle 57 
Corpo 57 
Característica de Vazão 58 
Dimensionamento da Válvula 59 
Atuador 60 
Materiais de Construção 62 
6.2. Reguladores 62 
6.3. Outros Elementos Finais de Controle64 
7 CONTROLE LÓGICO 65 
7.1. Conceito 65 
7.2. Funcionamento 65 
7.3. Vantagens do Controle Lógico 68 
7.4. Realização do Controle Lógico 68 
Componentes do circuito lógico 68 
Controlador Lógico Programável 68 
7.5. Chave 70 
Conceito 70 
Polos e Terminais 70 
Representação dos contatos 71 
Chave Liga-Desliga (Toggle) 71 
Chave Botoeira (Push-Button) 72 
Chave Seletora 72 
Critérios de Seleção 72 
Chaves Automáticas 72 
8 ALARME E DESLIGAMENTO 75 
8.1. Componentes 75 
8.2. Tipos de Sistemas de Alarme 76 
8.3. Regras de desligamento automático 77 
9 HIERARQUIA DO CONTROLE 81 
9.1. Objetivos da Planta 81 
9.2. Hierarquia do Controle 81 
9.3. Formato das Malhas de Controle de 
Processo 81 
Instrumentação convencional 82 
Instrumentação inteligente 84 
Aplicações típicas 85 
Uma avaliação 89 
10 INFLUÊNCIAS EXTERNAS 90 
10.1. Efeitos sobre os materiais 90 
Da temperatura 90 
Da umidade 90 
Da explosão 91 
Dos contaminantes 92 
Da radioatividade 93 
Da vibração 93 
Do raio 93 
10.2. Efeitos na Exatidão 93 
Da temperatura 93 
Da umidade 94 
Da pressão 94 
Dos contaminantes 94 
Do raio e de outros fenômenos elétricos 94 
Da gravidade 94 
10.3. Fontes de Alimentação 94 
Fonte elétrica 94 
Fonte pneumática 94 
Fonte hidráulica 95 
 
 3
11 SELEÇÃO DOS 
INSTRUMENTOS 96 
11.1. Exatidão da malha 96 
11.2. Confiabilidade 97 
Conceito 97 
Número de componentes da malha 98 
Redundância 98 
Vantagens da Instrumentação 99 
11.3. Fatores humanos 100 
11.4. Padronização de equipamento 101 
11.5. Especificações de instrumentos 101 
11.6. Considerações Gerenciais 102 
Benefícios de um novo sistema 102 
Custos do sistema proposto 102 
Avaliação da proposta 103 
12 DOCUMENTOS DE 
INSTRUMENTAÇÃO 104 
12.1. Introdução 104 
12.2. Diagramas de Processo da Planta 104 
12.3. Critérios de Instrumento 105 
12.4. Diagramas de Malha 105 
12.5. Especificações de Instrumentos 105 
12.6. Documentos de Computador 105 
12.7. Diagramas do Anunciador 106 
12.8. Diagramas de Construção 106 
12.9. Requisição de Compra 106 
12.10. Descrição do sistema 106 
12.11. Índice de instrumentos 106 
APÊNDICE A ESTILO E ESCRITA 
DO SI 108 
1. Introdução 108 
2. Maiúsculas ou Minúsculas 108 
3. Pontuação 109 
4. Plural 110 
5. Agrupamento dos Dígitos 110 
6. Espaçamentos 111 
7. Índices 112 
8. Unidades Compostas 112 
9. Uso de Prefixo 113 
10. Ângulo e Temperatura 113 
11. Modificadoresde Símbolos 114 
 
 
 
 
 1
1 
Processo 
 
 
 
1.1. Conceito de Processo 
Um processo é qualquer operação ou 
seqüência de operações envolvendo uma 
alteração na substância sendo tratada. 
Exemplos de processo: 
1. Uma mudança no estado da energia, 
como de quente para frio ou líquido para 
gás. 
2. Uma mudança de composição, como 
ocorre em uma reação química ou 
mistura física de duas substâncias 
diferentes. 
3. Uma mudança de dimensão, como na 
moagem de carvão. 
Um processo pode ser complexo, como a 
produção de gasolina através da distilação da 
mistura complexa de produtos químicos do óleo 
cru ou pode ser simples, como o bombeamento 
d'água de um lugar a outro. Processo pode ser: 
1. resfriamento do ar ambiente de uma sala 
para uma temperatura desejada, 
2. pasteurização de leite, 
3. manutenção em valores constantes da 
velocidade, direção e elevação de um 
avião, 
4. controle de um conjunto de elevadores 
em um edifício, 
5. operação de um coração artificial, 
6. embalagem de alimentos, 
7. engarrafamento de líquidos, 
8. rastreamento de uma estrela pelo 
telescópio, 
9. rastreamento de um navio por radar. 
Para todos estes processos, se aplicam 
certos princípios universais de medição e 
controle através de equipamentos e técnicas 
que podem ser muito diferentes. Também os 
títulos das pessoas que supervisionam ou 
dirigem o processo podem variar muito, como 
operador de fábrica, enfermeira de hospital, 
piloto de avião, astrônomo, técnico de radar, 
ascensorista e muitos outros. 
Este trabalho focaliza a instrumentação 
usada na indústria, principalmente na indústria 
de processo, que incluem a química, 
petroquímica, siderúrgica, mineração, 
alimentícia, farmacêutica. Os instrumentos 
mencionados neste trabalho são aqueles 
usados nestas indústrias. 
Cada processo possui várias propriedades 
que podem variar, tais como pressão, 
temperatura, nível, vazão, acidez, cor, 
quantidade, viscosidade e muitas outras. Cada 
uma destas propriedades é chamada de 
variável de processo. Os valores destas 
variáveis podem ser medidos e enviados para 
locais distantes através de sinais. As medições 
podem ser lidas, usadas para controle ou 
armazenadas. 
 
 
Fig. 1.1. Esquema simplificado de processo 
 
1.2. Instrumentos de Processo 
Um instrumento de processo é um 
dispositivo usado direta ou indiretamente para 
desempenhar uma ou mais das seguintes três 
funções: 
1. medição 
2. controle 
3. manipulação. 
Medição 
Medir é determinar a existência ou valor de 
uma variável. Os instrumentos de medição 
incluem todos os dispositivos usados direta ou 
indiretamente para este objetivo. Sistemas de 
medição podem incluir instrumentos auxiliares 
para fornecer indicações ou alarmes, para 
calcular valores derivados ou para 
desempenhar outras funções. 
Energia 
(entradas)
 
Processo 
Industrial 
Produtos 
(saídas) 
Materiais 
(entradas) 
Energia 
(saídas) 
Processo 
 2
Controle 
Controlar é fazer uma variável do processo, 
chamada de variável controlada, se manter em 
um valor especificado ou dentro de limites 
especificados ou se alterar de um modo 
especificado. Por exemplo, a temperatura da 
sala pode ser controlada por um termostato 
para se manter constante. Um controlador 
requer e comanda outro dispositivo chamado 
de elemento final de controle. Um controlador 
automático pode ser visto como um cérebro 
automático que não tem músculo. O músculo é 
o elemento final de controle. Os diferentes 
controladores podem operar automaticamente 
ou por ajuste manual. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 1.2. Processo industrial e instrumentos 
Manipulação 
Manipular é fazer um elemento final de 
controle variar diretamente uma variável de 
processo de modo a conseguir o controle de 
outro variável do processo. Por exemplo, o 
termostato do controle de temperatura da sala 
operar um damper de ar, que manipula a vazão 
de ar. O elemento final obedece ao controlador 
e segue sempre seu comando, que vem 
através de um sinal. 
As três funções de medir, controlar e 
manipular são geralmente referidas na forma 
simplificada de medição e controle. Neste 
termo descritivo, a manipulação está absorvida 
pelo controle, porque ambas as funções estão 
envolvidas na ação corretiva de controlar o 
processo. Mesmo assim, é importante distinguir 
as funções diferentes de controlar e manipular. 
O termo instrumentação de processo cobre 
as categorias acima de instrumentos, mas 
também inclui os instrumentos acessórios 
associados, como fiações, tubulações, 
reguladores, conjuntos distribuidores, poços, 
selos. Eles excluem as fontes de alimentação 
que simplesmente possibilitam o 
funcionamento dos instrumentos. 
1.3. Necessidade dos Instrumentos 
A história da humanidade está ligada ao uso 
de instrumentos. Desde os tempos primitivos o 
homem mede distância, tempo e massa. A 
idade do controle automático começou com o 
inglês James Watt, no século XIX, com a 
invenção de um governador para controlar a 
velocidade de uma turbina a vapor. Isto evoluiu 
para o universo moderno da instrumentação 
que tem uma variedade quase infinita de 
funções, construções e objetivos. 
Atualmente, está se idade do computador, 
genérico e dedicado, que está associado com 
os instrumentos convencionais para medir e 
controlar todos os tipos de processo. As 
capacidades dos sistemas de instrumentos 
estão continuamente aumentando com 
benefícios para a industria. 
Faixa e precisão da medição 
Qualquer que seja a variável envolvida, há 
muita dificuldade para se medir três coisas: 
1. valores muito pequenos, 
2. valores muito grandes e 
3. faixas muito estreitas. 
Atualmente, os instrumentos medem valores 
cada vez menores e maiores. Os instrumentos 
podem medir dimensões sobre uma faixa de 
microns a anos-luz, podem medir intervalos de 
tempo de 10-10 s a 1010 anos, pesos menores 
que 10-9 de grama até várias toneladas, muito 
além dos limites humanos. Analisadores 
químicos fornecem medições automáticas de 
composição em ppb (parte por bilhão). 
Somente através de instrumentos pode-se ter 
medições confiáveis da pureza de ligas 
metálicas e misturas químicas e da qualidade 
do ar e água do ambiente. 
Operabilidade 
Alguns processos não seriam práticos ou 
mesmo possíveis, se não houvesse a 
instrumentação. Todo o campo nuclear é um 
exemplo de uma indústria que não existiria se 
não houvesse a instrumentação para medir a 
radioatividade. Ninguém tem a sensação física 
de perceber um raio-X aplicado em um dente 
ou a radiação natural das paredes mas existem 
instrumentos que medem tais coisas e estes 
instrumentos são vitais para a operação de 
uma usina nuclear. 
Somente os instrumentos são capazes de 
medir continuamente a vazão de catalisadores 
para a produção de gasolina em um 
craqueador catalítico. Somente a medição e o 
controle automático são capazes de conseguir 
a mistura exata de cores em tintas, em escala 
industrial. Os edifícios com dezenas de 
Processo 
 3
andares não seriam práticos se não tivessem 
elevadores e seus sistemas de controle para 
transportar pessoas e equipamentos até às 
alturas. 
Qualidade do processo 
A medição e o controle automático 
conseguem a pasteurização de milhões de 
litros de leite, de modo apropriado para a saúde 
das pessoas. O processo de pasteurização 
requer a manutenção de uma temperatura 
elevada durante um determinado período de 
tempo para matar as bactérias nocivas, porém 
ao mesmo tempo, esta temperatura não pode 
exceder limites máximos nem ultrapassar 
determinados intervalos para não se perder os 
nutrientes do leite. Depois, o leite tem sua 
pureza testada e é armazenado em baixa 
temperatura controlada para manter sua 
qualidade.Somente a medição e o controle 
automático podem manter esta qualidade em 
escala industrial 
Uma refinaria de petróleo deve fabricar 
vários tipos de gasolina (comum, azul, de 
aviação), óleo diesel, querosene para atender 
os diferentes usuários, que requerem diferentes 
combustíveis. Somente a medição e o controle 
automático podem conseguir estes produtos 
com qualidade estável e em quantidades 
industriais. 
Contabilidade e Segurança 
Os resultados acima poderiam ser obtidos 
mas também poderiam ocorrer acidentes e 
catástrofes se os instrumentos de medição e 
controle não operassem de modo apropriado e 
seguro. Se os instrumentos operassem fora de 
suas especificações, o resultado poderia ser 
um leite indevidamente pasteurizado que 
produziria doenças nas pessoas ou os carros, 
caminhões e aviões poderiam não funcionar ou 
gastar muito mais combustível que o previsto. 
As usinas nucleares de produção de energia 
elétrica são muito complexas. Para garantir o 
funcionamento e segurança de uma usina, 
usam-se numerosos instrumentos redundantes, 
com funções superpostas, conforme normas 
exigentes e rigorosas, que excedem as 
especificações de instrumentos industriais 
comuns, que já satisfazem muitas normas. 
Um exemplo de melhoria de disponibilidade 
e confiabilidade é usar instrumentos para 
reduzir a freqüência de manutenção de 
equipamentos de processo. Por exemplo, a 
água tratada que alimenta os geradores de 
vapor deve ter altíssima pureza, próxima da 
pureza de uma água distilada, para minimizar a 
corrosão dos tubos do gerador de vapor. A 
corrosão elimina material e afina as paredes da 
tubulação, resultando em vazamento. A 
encrustação piora a transferência de calor dos 
gases quentes de combustão para a água, 
aumentando o consumo de óleo pelo gerador 
de vapor, resultando em uma menor eficiência 
operacional e aumentando os custos de 
operação. Analisadores químicos contínuos 
são usados rotineiramente para manter a água 
pura, protegendo o gerador. 
Outro aspecto da confiabilidade é que os 
instrumentos não tem problemas humanos, por 
exemplo, não odeiam, não se apaixonam, não 
ficam com sono, não tem ressaca, não torcem 
pelo time de futebol, não tem preocupação 
financeira e não tem tensão pré menstrual. 
Enfim, os instrumentos são mais confiáveis. 
Eficiência do processo 
A eficiência do processo depende muito de 
como as variáveis são controladas. A eficiência 
está relacionada com o modo como a saída 
desejada se relaciona com as entradas do 
processo. Por exemplo, carvão contendo uma 
determinada energia termal é colocado em um 
gerador de vapor e queimado. Uma quantidade 
correspondente de vapor deve ser 
teoricamente gerada se a planta opera com 
eficiência de 100%. Mas nenhuma planta é 
ideal, por causa das limitações físicas e 
dificuldades operacionais, inclusive as 
fraquezas do operador. Se parte da limitações 
do operador da planta é substituída por 
instrumentos, a eficiência do processo 
aumenta. Maior eficiência significa maior 
produtividade e menor custo operacional. 
Uma alta eficiência não requer somente um 
bom projeto do processo e do equipamento 
mas também a escolha dos instrumentos certos 
para fazer o processo operar do modo 
desejável. 
Custo de trabalho 
Muitas funções de medição e controle que 
são feitas por pessoas podem ser feitas, no 
mínimo tão bem quanto, por instrumentos 
automáticos. O custo adicional de comprar, 
manter e operar os instrumentos, justifica 
plenamente a substituição de gente por 
instrumentos. A tendência histórica para 
plantas de processo é ter cada vez menos 
gente e mais instrumentos, por causa da 
vantagem econômica e da capacidade sobre-
humana dos instrumentos. 
 
 
 
 4
2 
Malha de Instrumentos 
 
 
 
2.1. Seqüência de funções em uma 
malha 
Há três funções básicas de instrumentos: 
medir, controlar e manipular. Todos os 
instrumentos fazem uma ou a combinação 
destas três funções. Uma combinação de 
instrumentos ou funções que são interligados 
para medir ou controlar um processo é 
chamado de malha. A Fig. 2.1. mostra um 
diagrama de bloco de uma malha de 
instrumentos simples para controlar a 
velocidade de um automóvel. 
O processo é o motor do carro em 
operação. O objetivo é manter constante a 
velocidade do carro. Há variações técnicas, 
mas se supõe que a velocidade do motor é um 
índice da velocidade do carro, significando que 
a velocidade do carro pode ser considerada 
constante se a velocidade do motor for 
constante, não importando se o carro está 
subindo, descendo ou no plano. 
Para controlar a velocidade, o motorista do 
carro ajusta manualmente um controlador para 
manter uma velocidade, por exemplo, de 80 
km/h. A velocidade real é continuamente 
medida por um sensor de velocidade, que 
manda um sinal para informar ao controlador 
qual é o valor da velocidade. O controlador 
então decide se a velocidade real é muito alta 
ou muito baixa. Se for muito baixa, o 
controlador envia um sinal para uma válvula de 
combustível para abrir mais, para permitir um 
aumento da vazão de combustível. Se for muito 
alta, o controlador comanda a válvula para abrir 
menos. Se a velocidade estiver no valor 
ajustado, nada se altera. Em qualquer caso, o 
motor aumenta ou diminui a velocidade, se e 
quando necessário. Através da medição, 
controle e manipulação contínuas, o sistema de 
controle mantém constante a velocidade do 
carro. 
A figura mostra como o sensor não faz nada 
a não ser medir e enviar a informação para o 
controlador. O sensor é chamado também de 
elemento primário. O controlador não faz nada 
a não ser estudar a situação do processo, 
comparando o que está com o que devia estar 
e então envia um comando para o elemento 
final de controle. O elemento final de controle 
não faz nada a não ser manipular a vazão do 
combustível. Aqui é onde é necessário fornecer 
uma força física para superar as forças do 
processo de modo a dar um bom controle. Na 
malha de controle, o elemento final de controle 
aplica uma grande força para fazer seu 
trabalho. A velocidade do carro é a variável 
controlada; a vazão do combustível é a variável 
manipulada. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Notas: 
1. Setas indicam direção de vazão de material ou 
informação. 
2. Os elementos da malha de controle do processo 
são mostrados em linha mais grossa 
3. O controle mantém automaticamente a 
velocidade do carro constante. 
4. A vazão do combustível é manipulada para 
controlar a velocidade. 
 
Fig. 2.1. Controle da velocidade do carro 
 
 
Um exemplo de outra malha de controle, 
tomado da indústria, é mostrado na Fig. 2.2. 
Um volume constante de água é armazenado 
em um tanque para fornecer uma reserva para 
o equipamento do processo que fornece água 
em vazões flutuantes. O controle automático é 
usado para manter o nível do tanque alto e 
para impedir o vazamento do tanque. Um 
sensor mede o nível de água e envia para um 
transmissor um sinal que corresponde a este 
nível. Um transmissor é um instrumento que 
passa adiante a informação que ele recebe do 
sensor em uma forma padronizada. O sensor 
pode ser parte ou não do transmissor. O 
transmissor então envia um sinal de medição 
Vazão de combustível (elemento manipulado) 
Suprimento de 
combustível 
Controlador 
de 
velocidade 
Válvula de 
combustível 
(elemento final) 
Sensor de 
velocidade 
Motor 
(processo) 
Combustão de ar Ajuste manual 
da velocidade 
Malha de Instrumentos 
 5
para um controlador que comanda a válvula de 
controle, que, por sua vez, manipula a vazão 
de suprimento de água para o tanque, quando 
necessário, para manter constante o nível do 
tanque. A variável controlada é o nível do 
tanque; a variável manipulada é a vazão de 
entrada da água para o tanque.A informação enviada pelo transmissor pode 
ser usada por outros instrumentos além do 
controlador. Por exemplo, esta informação 
pode ser usada por um indicador, registrador 
ou alarme. Estes instrumentos não fazem parte 
da malha de controle mas fazem parte da 
malha de instrumentos. 
2.2. Combinando funções em um 
único instrumento 
Para medir ou controlar uma variável de 
processo pode ser necessário somente um 
único instrumento, mas, geralmente, são 
necessários vários instrumentos trabalhando 
juntos e formando uma malha. 
Um termômetro caseiro sente e indica a 
temperatura; é um sistema de medição 
completo, uma malha completa. Um 
termômetro industrial geralmente possui o 
elemento sensor separado do indicador. Em 
outro exemplo, a medição de temperatura na 
indústria pode ser feita com um sensor, 
transmissor e indicador, todos separados e 
interligados entre si para indicar a temperatura 
do processo em local distante. 
As funções individuais nem sempre são 
óbvias quando seu equipamento está uma 
única caixa física, mas todas as funções estão 
lá. Entendendo as funções básicas, pode-se 
entender melhor como os conjuntos operam. 
Como exemplo, seja o ferro elétrico de passar 
roupa, que é um único aparelho que possui 
uma malha completa de controle. O ferro é um 
regulador que mantém constante a 
temperatura, com valores ajustáveis para 
algodão, seda, sintético e outros tecidos. Seu 
uso requer a intervenção e energia humanas, 
mas isto está separado de suas funções 
automáticas de controle de temperatura. O 
ferro controla sua temperatura, fornecendo um 
comando corretivo se a temperatura estiver 
diferente da temperatura ajustada, fechando ou 
abrindo um contato elétrico. Em temperatura 
abaixo da ajustada, a chave fecha, a corrente 
elétrica flui e esquenta o ferro, a temperatura 
aumenta e tende a ficar mais alta que a 
ajustada. Quando ela fica igual à ajustada, a 
chave abre, a corrente é interrompida e 
temperatura começa a abaixar e o ciclo de liga-
desliga se mantém indefinidamente. 
 
 
 
 
 
Um instrumento, duas funções - termômetro caseiro 
 
 
 
 
 
Dois instrumentos, uma função por 
instrumento, duas funções no total 
 
Fig. 2.2. Duas malhas para indicar temperatura 
 
 
Sensor Indicador 
sinal 
Indicador Sensor 
 
 6 
 
 
 
 
 
Notas 
1. As setas indicam direção de fluxo de material ou de informação. 
2. Os elementos da malha de controle do processo são mostrados em linha mais grossa. 
3. A vazão de água é manipulada para controlar o nível do tanque. 
 
 
 
Fig. 2.3. Controle do nível de água em um tanque 
 
 
 
Ponto de 
ajuste 
manual 
do nível 
Suprimento 
de água 
Indicador 
Registrador 
Sistema de 
alarme 
Sistema de 
segurança 
Computador 
Usuários da 
água do 
processo 
Transmissor 
de nível 
Sensor 
de nível 
Válvula de 
controle 
(elemento 
final de 
controle) 
Controlador 
de nível 
Vazão da 
água (variável 
manipulada) 
Tanque de 
armazenagem 
(processo de 
nível) 
 
 7 
3 
Funções dos Instrumentos 
 
 
 
3.1. Princípios Gerais de Medição 
Medições diretas ou inferidas 
Há dois modos de se fazer uma medição: 
direta ou inferida. 
Medição direta 
Quando se quer saber se está ventando 
fora de casa, pode-se ir para fora e sentir na 
cara se está ventando. Esta é uma medição 
direta. No caso de instrumentos, há medidores 
diretos de vazão (rotâmetro caseiro e bomba 
de gasolina), que fornecem uma indicação 
direta do volume do fluido que passa através 
do medidor. 
Medição inferida 
Pode-se determinar se está ventando fora 
de casa apenas indo à janela e observando se 
as folhas das arvores, a superfície de um lago 
ou uma bandeira em um mastro estão se 
mexendo. Estas medições são inferidas ou 
indiretas. Elas dependem de sentir os efeitos 
do vento em vez de sentir o próprio vento. Na 
indústria, a medição de vazão de fluidos 
através da placa de orifício, mede-se a vazão 
através da medição da pressão diferencial 
gerada pela placa, quando a vazão do fluido 
passa no seu interior. 
A medição inferida sente o efeito criado pela 
variável que se quer medir e não sente 
diretamente a variável que se quer medir. A 
maioria das medições das variáveis de 
processo é inferida. Por exemplo, mede-se a 
pressão através da deformação elástica, mede-
se a temperatura através da milivoltagem 
criada pelo termopar ou da resistência elétrica 
que dependem da temperatura medida. 
Faixa e Span 
Cada variável medida e cada instrumento 
de medição possuem uma faixa selecionada. 
Faixa é definida como o limite inferior e o limite 
superior de variação ou utilidade. O limite 
superior é chamado de fundo de escala. Por 
exemplo, suponha que se queira selecionar um 
termômetro para medir a temperatura externa 
de um ambiente. A temperatura, na Bahia, 
pode variar entre 18 e 40 oC. Para se ter 
alguma margem em cima e em baixo, se 
estende a escala para 5 e 50 oC. A faixa de 
temperatura de projeto ou de trabalho é então 
de 18 a 40 oC e a faixa de temperatura do 
instrumento é de 5 a 50 oC. 
Amplitude da faixa, ou span é a diferença 
algébrica entre os limites superior e inferior da 
faixa. Para um termômetro com faixa de -40 a 
130 oC, a largura de faixa é igual a 170 oC, pois 
130 - (-40) = 130 + 40 = 170 oC 
Um velocímetro de automóvel tendo faixa 
de 0 a 240 km/h tem a largura de faixa de 240 
km/h. 
A faixa é sempre expressa por dois 
números; a amplitude da faixa por um único 
número positivo. 
 
 
 
Fig. 3.1. Faixa e amplitude de faixa do instrumento 
 
Limite inferior 
 da faixa 
-20 115 
0 130 -40 
Faixa de projeto = -20 a +115 oC 
Largura de projeto = 135 oC 
Limite superior 
 da faixa 
Fundo de escala 
Faixa do instrumento = -40 a +130 oC 
Largura do instrumento = 170 oC 
Medição 
 8 
Medições estáticas e dinâmicas 
Suponha que se quer medir a temperatura 
da água dentro de uma vasilha sobre uma 
mesa de casa. Põe-se um termômetro de haste 
de vidro dentro d'água, espera-se três minutos 
para que a temperatura do termômetro atinja a 
temperatura da água e faz-se a leitura na 
escala de vidro. Esta medição é relativamente 
fácil, por que a temperatura da água é 
praticamente constante. 
Quando se quer medir a temperatura de um 
forno cuja temperatura está variando 
continuamente entre 80 e 85 oC, a leitura do 
termômetro se torna difícil, pois a temperatura 
está oscilando continuamente. Em um dado 
momento, ela está em 80 oC, logo depois em 
81 oC e não se equilibra. 
A medição da temperatura constante é feita 
sob condições estáticas, também conhecidas 
como estado de regime ou em equilíbrio. 
Quando a temperatura está aumentando ou 
variando continuamente, as condições são 
dinâmicas, também conhecidas como instáveis 
ou transitórias. Em um dado momento, quando 
as temperaturas medidas e indicadas estão se 
alterando e são diferentes, a diferença é o erro 
dinâmico. 
O termo dinâmico é relativo. Alguns 
sensores são muito rápidos para responder às 
variações e tem uma resposta rápida ou um 
tempo de resposta curto. Outros sensores tem 
um resposta lenta e um tempo de resposta 
longo. Quando se mede uma temperatura que 
está variando, há pequeno erro dinâmico 
quando se usa um termômetro com resposta 
rápida ou quando a variação da temperatura é 
muito lenta. O erro dinâmico é grande quando 
se usa um termômetro com resposta lenta e 
quando se varia rapidamente a temperatura 
que se quer medir. 
A Fig. 3.2. mostra como uma variação 
brusca da entrada de um instrumento de seu 
valor inicial de regime para seu valor final de 
equilíbrio causa uma variação gradual na saída 
do instrumento. A variação brusca, que 
teoricamente é feita instantaneamente, é 
conhecida como variaçãodegrau. O modo 
padrão de descrever o tempo de resposta de 
um sistema simples é pela constante de tempo, 
que é baseada na variação de 63,2% da saída 
causada por uma entrada tipo degrau. Por 
exemplo, se a constante de tempo de um dado 
instrumento é de 6 segundos, então quando se 
aplica uma entrada degrau na entrada, a saída 
irá atingir 63,2% do valor final da saída em 6 
segundos. 
Quando se comparam os tempos de 
resposta de dois instrumentos diferentes, é 
importante estabelecer estes tempos do 
mesmo modo. Quando isto não é feito, é difícil 
avaliar o desempenho relativo destes 
instrumentos diferentes. 
 
 
 
Fig. 3.2. Atrasos: tempo morto e tempo característico 
Calibração do Instrumento 
Calibrar um instrumento é fazer sua saída 
corresponder a uma série de entradas deste 
instrumento. Os dados assim obtidos são 
usados para: 
1. determinar os pontos em que as 
graduações da escala devem ser 
colocados, 
2. ajustar a saída do instrumento para os 
valores desejados, 
3. avaliar o erro, comparando o valor real 
lido com o valor ideal da saída. 
Por exemplo, calibrar um transmissor 
eletrônico de temperatura, com saída de 4 a 20 
mA cc, na faixa de 0 a 200 oC, é ajustá-lo 
(parafuso de zero e de largura de faixa) para 
que estas curvas se correspondam. 
Verdade na Medição 
Todas as medições são imperfeitas por que 
os instrumentos que as executam são 
imperfeitos. Há limites para que uma medição 
seja feita corretamente. Quanto mais o valor da 
medição se aproximar do valor verdadeiro, 
mais precisa e exata é a medição. A maior 
precisão é obtida usando-se o instrumento 
mais preciso, a melhor técnica de medição e 
tomando-se a média de muitas medições 
replicadas. Mesmo a medição feita com o 
instrumento científico mais preciso de um país 
é imperfeita. 
Exatidão 
Erro de exatidão é a diferença entre o valor 
medido e o valor verdadeiro. Suponha-se que a 
temperatura ambiente de uma sala seja de 
20,123 456... oC, mesmo que não se conheça 
isto. Quando se lê o termômetro da sala, ele 
indica a temperatura de 20 oC e se diz que a 
temperatura da sala é de 20 oC. Não se pode 
ler a temperatura da sala, mesmo que tome o 
máximo cuidado. Poderia se usar um 
Medição 
 9 
termômetro mais preciso, de laboratório, cuja 
leitura seria de 20,123 oC, que ainda possui um 
erro residual. Nunca se alcançará a verdade 
absoluta; qualquer medição se aproxima mais 
ou menos do valor verdadeiro dependendo da 
precisão do instrumento de medição. 
No exemplo acima e para fins práticos, seja 
a temperatura da sala igual à indicada pelo 
termômetro mais preciso: 20,123 oC. O erro do 
primeiro termômetro vale 20 - 20,123 oC, igual 
a -0,123 oC. Um erro negativo significa que a 
leitura é menor que o valor verdadeiro; erro 
positivo significa que a leitura é maior que o 
valor verdadeiro. 
Em certos casos, o erro não tem a mínima 
importância. Para quem está na sala acima, 
não há nenhuma diferença que a temperatura 
esteja em 20 oC em vez de 20,123 oC. 
Uma incoerência da terminologia da 
metrologia é que um erro, que é a imprecisão 
ou inexatidão, seja chamado de precisão ou 
exatidão. A precisão ou exatidão da medida 
acima é de -0,123/20 = -0,006 do valor medido 
ou -0,6% da leitura. 
O modo como as precisões são expressas 
pelos fabricantes e usuários de instrumentos 
pode causar mal entendidos em comparações 
e aplicações práticas. Em um exemplo prático e 
de outra área, sejam os rendimentos da 
poupança do banco igual 4% ao mês e os 
rendimentos do Fundão igual a 6% ao mês. 
Quando se comparam as duas taxas de juros, 
pode dizer que a diferença é de 2% ou então é 
de 50% (2/4 x 100%) ou mesmo de 33% (2/6 x 
100%). As três expressões podem estar 
corretas mas são diferentes e calculadas por 
modos diferentes. 
Em metrologia e instrumentação não há um 
modo padronizado e consensado de se 
expressar a exatidão (ou a inexatidão) ou 
precisão (ou a imprecisão) dos instrumentos. 
Na maioria dos casos, por má fé, 
incompetência ou desconhecimento do 
assunto, a expressão é incompleta, ambígua 
ou mesmo errada. 
Geralmente usam-se as expressões de 
percentagem do fundo de escala (full scale), da 
largura de faixa (span), da faixa calibrada e do 
valor lido. Também se expressa a precisão em 
unidade de engenharia, especificando a faixa 
medida. 
Um instrumento de grande precisão e 
pequeno erro é preferível a outro de pequena 
precisão e grande erro. É uma questão 
associada a cada aplicação a análise do custo 
e benefício de se usar um instrumento de 
grande precisão. 
A precisão resultante de uma série de 
instrumentos em uma malha é geralmente pior 
do que a precisão de cada instrumento 
individual, por que a precisão da malha inclui 
os efeitos degradantes de todas as imprecisões 
individuais. Para fins de cálculo, a precisão da 
malha é sempre pior ou menor que a de cada 
instrumento individual. Quando se mede a 
precisão da malha, é possível que se encontre 
uma incerteza resultante menor e até 
desprezível, mas isto é uma questão de 
probabilidade e só é válida para aquele 
momento da medição. 
Precisão 
As palavras exatidão e precisão tem 
significados diferentes. Como visto, exatidão é 
a diferença entre o valor lido (aparente) do 
valor verdadeiro (ideal) da variável. Exatidão é 
uma comparação entre uma leitura e a 
verdade. 
Precisão é a proximidade de cada medição 
com outra de sucessivos valores lidos da 
variável. Precisão é uma comparação entre 
diferentes leituras de um mesmo valor da 
variável. É uma medida do espalhamento de 
valores supostamente iguais. A Fig. 3.3.(a) 
ilustra a diferença entre exatidão e precisão. 
Tiro ao alvo. 
Repetibilidade 
Repetibilidade é a propriedade do 
instrumento dar o mesmo valor da saída para o 
mesmo valor da entrada, mantendo-se o 
mesmo operador e todas as condições de 
contorno. A repetibilidade é observada e 
medida quando se varia a entrada do 
instrumento sobre toda sua faixa, subindo e 
descendo e medindo os valores 
correspondentes da saída e repetindo esta 
operação várias vezes. Por causa das várias 
imperfeições do instrumento, obtêm-se várias 
linhas diferentes para cada subida e descida e 
diferentes entre as várias subidas e as várias 
descidas. Ou seja, as linhas de subida não 
coincidem com as linhas de descida e as várias 
linhas de subida e de descida não coincidem 
entre si. Esta falta de repetibilidade é chamada 
de histerese do instrumento. Se o instrumento 
não tivesse histerese e operasse perfeitamente 
haveria apenas uma linha em vez das várias 
linhas diferentes. 
Medição 
 10 
 
 
 
(a) Exatidão versus Precisão 
 
Notas: 
1. O objetivo é medir o valor verdadeiro da 
variável de processo. Qualquer medição dentro 
da faixa de erro permissível é considerada de 
alta exatidão, fora da faixa é de baixa exatidão. 
Um pequeno espalhamento das leituras mostra 
uma alta precisão, um grande espalhamento, 
baixa precisão. 
2. Foram feitas três leituras com quatro 
instrumentos, (i), (ii), (iii) e (iv). 
 
 
 
(b) Repetibilidade versus Reprodutitividade 
 
Nota 
As várias curvas de medições repetidas se desviam 
entre si por causa da inexatidão do instrumento. O 
ideal seria uma única linha reta de 0 a 100%, em 
todas as medições, subindo e descendo 
 
 
Fig. 3.3. Verdade na medição 
Para uma dada entrada, a largura de faixa 
dos valores crescentes da saída é a 
repetibilidade da subida e a largura de faixa 
dos valores decrescentes é a repetibilidade da 
descida. Para esta entrada, a largura de faixa 
dos valores extremos das saídas crescente e 
decrescente é a reprodutitividade. Estes termos 
são ilustrados na Fig.3.3(b). A falta de 
coincidência das linhas que deveriam coincidir 
idealmente revela a não repetibilidade não 
reprodutitividade;mesmo assim se fala de 
repetibilidade e de reprodutitividade e elas são 
expressas em percentagem da largura de faixa. 
A reprodutitividade é uma palavra mais útil 
que repetibilidade, pois ela inclui a 
repetibilidade mais outros parâmetros da 
precisão como desvio durante um intervalo de 
tempo (drift), histerese e banda morta. 
3.2. Transmissão da Informação 
Cadeia da informação 
Entrada e saída são palavras essenciais 
para discutir os instrumentos de processo. 
Entrada 
Entrada é qualquer informação que é 
fornecida a um instrumento ou outro 
equipamento. A informação pode vir 
1. diretamente do processo, como de um 
elemento sensor de temperatura, pressão, nível 
ou vazão ou 
2. na forma de um sinal padrão pneumático 
ou eletrônico gerado por um transmissor ou 
outro instrumento condicionador do sinal. 
3. na forma de um sinal padrão gerado pelo 
controlador, que modifica sua entrada e envia o 
seu sinal de saída para o elemento final de 
controle. 
Saída 
Saída é a informação ou outro efeito 
produzido por um instrumento ou outro 
equipamento. A saída pode ter uma das 
seguintes formas: 
1. um sinal para um ou mais outros 
instrumentos 
2. uma leitura na escala de indicador 
3. um registro no gráfico de registrador 
4. um sinal luminoso (lâmpada) ou de 
áudio (buzina ou sirene) de alarme para 
mostrar o status do processo 
5. uma mensagem na tela do computador 
6. a variável manipulada pela válvula de 
controle. A entrada da válvula é a saída 
do controlador. 
As palavras entrada e saída são usadas não 
apenas para instrumentos individuais mas 
também para sistemas de instrumentos. Elas 
Faixa de erro 
permissível 
Zona de alta 
exatidão 
Valor 
verdadeiro Medição Exatidão Precisão 
(i) 
(ii) 
(iii) 
(iv) 
Alta Alta 
Alta Baixa 
Baixa Alta 
Baixa Baixa 
Medição 
 11 
também são usadas em situações de não 
engenharia. 
Em uma malha de instrumentos, a saída de 
um instrumento é entrada do próximo 
instrumento. Por exemplo, na Fig. 3.4 tem-se 
uma malha de controle, indicação, registro, 
alarme de nível de um tanque, com um 
transmissor de nível, controlador e válvula de 
controle na entrada do tanque. As entradas e 
saídas do sistema são as seguintes: 
1. A primeira entrada é a informação acerca 
do nível do líquido do tanque. O sensor 
de nível detecta o valor do nível e 
entrega este sinal ao transmissor de 
nível. 
2. O transmissor de nível recebe o sinal do 
sensor e gera na sua saída um sinal 
padrão proporcional ao nível, que será 
entrada de vários instrumentos 
receptores. 
3. O indicador de nível recebe em sua 
entrada o sinal de saída do transmissor e 
apresenta o valor do nível ao operador, 
através do conjunto escala e ponteiro 
(analógico) ou de dígitos (digital). A 
saída do indicador não é um sinal mas a 
própria indicação. 
4. O registrador de nível recebe em sua 
entrada o sinal de saída do transmissor e 
imprime o valor do nível no gráfico, 
através de uma pena. A saída do 
registrador não é um sinal mas o próprio 
registro. 
5. O sistema de alarme recebe em sua 
entrada o sinal de saída do transmissor e 
irá acender uma lâmpada ou soar uma 
sirene quando o valor do nível atingir 
valores críticos determinados. As saídas 
do sistema de alarme são contatos 
elétricos que irão mudar o status (de 
aberto para fechado ou de fechado para 
aberto) quando o valor do nível atingir 
valores críticos. As lâmpadas e sirene 
estão ligadas à saída do sistema de 
alarme. 
6. O controlador recebe em uma de suas 
entradas o sinal de saída do transmissor 
de nível. Na sua segunda entrada ele 
recebe o ponto de ajuste, estabelecido 
manualmente pelo operador e igual ao 
valor desejado para o nível. A partir da 
diferença destes dois sinais (medição e 
ponto de ajuste), chamada de erro, o 
controlador gera um sinal de saída, 
padronizado que vai para a válvula de 
controle. 
7. A válvula de controle recebe em sua 
entrada o sinal de saída do controlador. 
A saída da válvula de controle é a sua 
abertura, que dá passagem para a vazão 
do líquido que enche o tanque. Quando 
sinal de saída do controlador varia, a 
abertura da válvula varia e a vazão de 
entrada também varia. 
O sinal de saída do transmissor pode ainda 
alimentar outros instrumentos, como 
computador de aquisição de dados, sistema de 
intertravamento. 
A maioria dos instrumentos requer uma 
alimentação, elétrica ou pneumática, para 
funcionar. Porém, a alimentação do 
instrumento não é considerada entrada pois 
não contem informação. A alimentação é a 
energia necessária para o funcionamento do 
instrumento. O instrumento alimentado 
funciona corretamente somente quando 
manipula sinais em sua entrada e saída. 
Sinais de Instrumento 
O sinal é uma variável que contem uma 
informação e que representa uma variável de 
processo. Por exemplo, o transmissor 
pneumático de nível gera um sinal na sua 
saída, padrão de 20 a 100 kPa, que é função 
linear do valor do nível. Quando a saída do 
transmissor for igual a 20 kPa significa que o 
nível está em 0%, quando a saída valer 100 
kPa o nível está em 100% e quando a saída for 
de 60 kPa o nível está em 50%. A mesma 
situação ocorre com o transmissor eletrônico 
de nível, com saída de 4 a 20 mA cc: 
saída de 4 mA cc significa nível de 0%, 
12 mA cc equivale a nível de 50% 
20 mA cc significa 100%. 
Há três tipos básicos de sinais: binário, 
analógico e digital. 
Sinal binário 
O sinal binário é o tipo mais simples, 
possuindo dois valores discretos possíveis: 0 
ou 1, ligado ou desligado, sim ou não, 
verdadeiro ou falso. Discreto significa que 
consiste de duais partes individuais distintas e 
desligadas. A saída de um instrumento binário 
muda de um valor para outro de acordo com 
sua entrada, que pode ser maior ou menor que 
um valor de referência. 
Um termostato ou chave de temperatura é 
um exemplo de um dispositivo que fornece 
sinal binário. Seja um termostato ajustado para 
a temperatura de 20 oC. Sua saída liga e 
desliga o motor do compressor de ar 
condicionado. Quando o motor estiver ligado, o 
compressor funciona e abaixa a temperatura da 
sala. Assim, quando a temperatura atingir 20 
oC o termostato desliga o compressor e a 
temperatura começa a subir. Quando passa por 
20 oC subindo, o termostato liga o compressor 
e a temperatura começa a descer e o ciclo se 
repete. A função única do termostato é verificar 
Medição 
 12 
se a temperatura da é menor que 20 oC. Se for 
menor, ele desliga o compressor; se for maior 
ele liga o compressor. O sinal de saída do 
termostato é sempre ligado ou desligado, com 
nada no meio. 
O sinal binário pode ter ações diferentes: 
direta ou inversa. Na ação direta, quando a 
medição estiver abaixo do valor desejado, a 
saída está desligada e quando estiver acima do 
ajustado, a saída está ligada. Na ação inversa 
quando a medição estiver abaixo do valor 
desejado a saída está ligada e quando estiver 
acima do valor desejado a saída está 
desligada. 
Um sinal binário é, às vezes, chamado de 
sinal digital ou sinal digital discreto. Porém, o 
sinal binário, em qualquer momento, somente 
diz se uma condição está ligada ou desligada. 
O estado do sinal pode ser momentâneo ou 
durar indefinidamente. O sinal binário não tem 
a natureza periódica e repetitiva do sinal digital 
verdadeiro. 
Sinal analógico 
O sinal analógico é aquele que varia 
continuamente e quando vai de um ponto a 
outro, assume todos os infinitos valores 
intermediários entre os dois pontos. A sua 
variação é contínua, sem saltos bruscos e sem 
quebras. O ajuste automático da saída 
analógica de um instrumento, quando sua 
entrada varia, é conhecido como modulação. 
Para a maioria dos instrumentos analógicos,a saída varia em uma relação biunívoca com a 
entrada: para cada valor da entrada há um 
valor de saída e cada valor da saída 
corresponde a um único valor da entrada. Para 
a minoria dos instrumentos analógicos, 
incluindo o controlador analógico, a saída do 
instrumento pode variar não apenas em função 
da entrada, mas também em função do tempo 
e neste caso pode-se ter saídas diferentes para 
uma única entrada, mas variando com o tempo. 
A maioria das pessoas, quando fala de 
analógico e digital, geralmente só pensa na 
indicação. A indicação analógica é aquela 
obtida pelo conjunto escala e ponteiro, um 
móvel em relação ao outro. 
Sinal digital 
Um sinal digital tem elementos discretos, 
tipicamente um trem de pulsos cuja altura, 
freqüência ou formato varia de um modo que 
corresponda exatamente à variação do sinal de 
saída. Embora o sinal tenha uma forma de 
pulso, a informação transportada pode ser 
binária, analógica, numérica ou alfabética. O 
sinal de pulso pode ser convertido 
subseqüentemente na forma binária ou 
analógica ou em um conjunto de símbolos 
discretos como os dígitos numéricos ou letras 
alfabéticas para fornecer uma mensagem 
inteligível para um operador. O uso combinado 
de letras e números é chamado de 
alfanumérico. Por exemplo, há instrumentos 
que enviam sinais digitais para representar 
uma vazão, pressão, temperatura ou outra 
variável de processo. O relógio digital comum 
conta pulsos elétricos e fornece uma leitura, 
analógica ou digital, usando os dez dígitos do 
sistema decimal de numeração. 
Existem conversores de sinais para 
transformar sinais digitais em outras formas de 
sinal e vice-versa. 
Faixas de sinais 
Sinais binários, por definição, tem somente 
dois valores, alto e baixo. Sinais analógicos 
tem uma série inquebrável de valores entre 0 e 
100% de sua faixa. Os valores nominais dos 
sinais mais comuns são mostrados na Tab. 3.1 
As normas ISA S7.4 e S50.1 definem os sinais 
pneumático e eletrônico. 
Além dos sinais mostrados na Tab. 3.3, há 
outros tipos usados, tais como 
eletromagnéticos (medidor magnético de 
vazão), óptico, infravermelho (medidor de 
temperatura), radiativo (medidor de nível), 
acústico ou ultra-sônico (medidor de vazão e 
nível) 
As faixas padrão de transmissão raramente 
começam de zero, por dois motivos vantajosos: 
1. detecta erro, quando há problema na 
transmissão, 
2. melhora a precisão no início da faixa. 
Nas faixas de transmissão padrão de 20 a 
100 kPa e de 4 a 20 mA, os valores de 20 kPa 
e de 4 mA são conhecidos como zeros vivos. 
São disponíveis conversores de sinais, com 
diferentes entradas e saídas, para 
compatibilizar o uso de instrumentos que 
manipulem sinais de diferentes tipos. Assim, 
existem conversores de analógico para digital 
(A/D), digital para analógico (D/A), sinal 
pneumático para corrente, corrente para 
pneumático, pulso para corrente e corrente 
para pulso. 
 
 
 
Medição 
 3.13 
 
 
 
 
 
Fig. 3.4. Cadeia de informação para uma malha de instrumentos 
 
Entrada Nível do 
tanque 
Sensor de 
nível Transmissor 
de nível 
Registrador 
de nível 
Sistema de 
alarme 
Sistema de 
segurança 
Computador 
Controlador 
de nível Ajuste manual 
do nível 
Válvula de 
controle 
Saída 
Entrada 
Entrada 
Entrada 
Notas: As fontes de alimentação não estão mostradas 
Vazão do 
processo 
Transmissor 
de nível 
Saída 
Saída 
Saída 
Entrada 
Entrada 
Entrada 
Entrada 
Entrada 
Medição 
 3.14 
 
 
 
 
 
Fig. 3.5. Compatibilidade dos sinais dos instrumentos 
 
Transmissor 
de nível 
Registrador 
de nível 
Conversor 
de sinal 
Conversor 
de sinal 
Conversor 
de sinal 
Sistema de 
alarme 
Sistema de 
segurança 
Computador 
Controlador 
de nível 
Ajuste manual 
do nível 
Válvula de 
controle 
Sinal de 
comando 
20 a 100 kPa 
Notas: As fontes de alimentação não estão mostradas 
Vazão do 
processo 
20 a 100 kPa 
20 a 100 kPa 
1 a 5 V 
10 a 50 mA 
Nível do 
tanque 
Sensor de 
nível 
Transmissor 
de nível 
4 a 20 mA 
Sinal não padrão 
Medição 
 3.15 
 
 
 
 
 
Notas: 
Simbolismo baseado na norma ANSI/ISA S5.1 
O sinal de comando para o controlador LC-1 é omitido aqui porque ele é normalmente embutido 
no controlador como uma chave de ajuste 
 
Fig. 3.6. Simbologia padrão para a malha de Instrumentos da Fig. 3.5. 
 
I/I 
Suprimento 
de água 
4 a 20 mA 
Sinal padrão 
do fabricante 
20 a 100 kPa 
(3 a 15 psi) 
Usuários da 
água do 
processo 
Tanque de 
armazenagem 
(processo de 
nível) 
LT 
1 
LI 
1 
LV 
1 
LR 
1 
LE 
1 
I/E
1 a 5 V 
I/P
LY 
1A 
LY 
1B 
UU 
4 
LY 
1C 
LC 
1 
UA 
2 
UU 
4 
Medição 
 3.16 
Tab.3.1. Faixas nominais de sinais 
 
Tipo Meio Valores 
Binário (on-off) Eletricidade 
 corrente alternada 0 a 120 V ca 
 corrente contínua 0 a 24, 48 ou 125 V cc 
 pneumática 0 a 170, 240, 700 kPa 
 hidráulico 0 a 20 000 kPa 
Analógico 
(modulante) 
Corrente contínua -10 a +10 V cc 
1 a 5 V cc 
4 a 20 mA cc* 
10 a 50 mA cc 
 Pneumático 20 a 100 kPa (0,2 a 1,0 
kgf/cm2 ou 3 a 15 psi) 
* Faixa padrão 
 
Tab. 3.2. Expressão da Exatidão do Instrumento com faixa calibrada de 0 a 850 oC 
 
Expressão da exatidão Observações 
±0,1% do fundo de escala Expressão correta 
Erro absoluto constante e igual a ±0,1% x 850 oC = 0,85 oC em qualquer 
ponto da faixa. Este instrumento dá grandes erros relativos para leituras 
no início da faixa de medição. Deve ser usado em leituras próxima do 
fundo da escala. 
Para leitura de 500 oC, exatidão de ±0,85 oC/500 oC = 0,2%. 
Para leitura de 100 oC, exatidão de ±0,85 oC/100 oC = 0,9%. 
Para leitura de 8,5 oC, exatidão de ±0,85 oC/8,5 oC = 10%. 
±0,1% do valor medido ou 
±0,1% da leitura 
Expressão correta 
Erro relativo constante e igual a ±0,1%. Erro absoluto diminui 
linearmente e é menor no início da faixa de medição. 
Para leitura de 850 oC, exatidão de ±0,1% x 850 oC = 0,9 oC 
Para leitura de 500 oC, exatidão de ±0,1% x 500 oC = 0,5 oC 
Para leitura de 100 oC, exatidão de ±0,1% x 100 oC = 0,1 oC 
Para leitura de 10 oC, exatidão de ±0,1% x 10 oC = 0,01 oC 
±0,1% da largura de faixa ou 
±0,1% do span 
Expressão correta e equivalente a % do fundo de escala pois o erro 
absoluto é constante em qualquer ponto da faixa de medição. É 
numericamente igual quando a faixa começa em zero e é maior para 
faixas com zero elevado (p. ex., -50 a +850 oC) e é menor para faixa 
com zero suprimido (+50 a +850 oC). 
±0,1% da faixa de medição Expressão incorreta pois a faixa é definida por dois números 
±0,1% Expressão incorreta pois está incompleta. Deve ser completada com um 
valor de referência, como fundo de escala ou valor medido 
±0,85 oC sobre toda a faixa Expressão correta, equivalente a % do fundo de escala. 
±0,25 oC em 25% da largura 
de faixa 
Expressão correta 
±0,25 oC em 250 oC Expressão correta 
±0,25 oC Expressão incompleta. Deve ser completada com a região ou ponto de 
faixa de medição 
±0,25 oC entre 25 e 75% da 
faixa de medição 
Expressão correta 
±0,25% da largura da faixa 
calibrada 
Expressão correta 
 
Medição 
 3.17 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 3.7. Conceito básico de multiplexação 
 
 
 
 
 
 
 
Transmissor 1 
Transmissor 2 Sistema Codificador 
Sistema 
Decodificador 
Receptor 2 
Receptor 3 Transmissor 3 
Canal de dois fios para 
sinal individual (típico) 
Canal comum de dois 
fios para todos os sinais
Notas: 
1. A informação do transmissor 1 vai para o receptor 1 somente. Do mesmo modo, 2 para 2, 3 para 3, n para n. 
2. Os receptorespodem ser instrumentos ou pontos e computador 
3. O sistema de codificação pode ser interno ao receptor. 
4. O símbolo de linha interrompida denota uma linha ou distância indefinidamente longa. 
Receptor 1 
Sinais convergentes 
A Fig. 3.5 mostra a saída do transmissor de 
nível enviando informação para seis 
instrumentos receptores. Foi assumido que o 
sinal de saída do transmissor é compatível com 
a exigência de entrada de todos os receptores, 
exceto com o sistemas de alarme e segurança 
e computador. A Fig. 3.6 mostra como este 
problema é resolvido pela colocação de 
conversores de sinal. São disponíveis 
conversores para várias combinações de sinais 
de entrada e de saída. 
Canal de Sinal Compartilhado 
Às vezes, um grande número de sinais é 
submetido a uma mesma modificação ou 
transmitido através de longas distâncias. Pode-
se projetar um sistema de modo que os sinais 
sejam compartilhados por um único 
instrumento ou por um único canal de 
comunicação. Este compartilhamento é 
conhecido como multiplexagem com 
compartilhamento no tempo. Ele requer o 
chaveamento de sinal para sinal. O 
chaveamento é chamado de varredura 
(scanning). Quando feita automaticamente, a 
varredura pode ser da ordem de 50 pontos por 
segundo ou mais rápida. Este arranjo requer 
equipamento adicional para fazer a 
multiplexagem mas economiza pelo uso de 
menos instrumentos e menos fiação, ou 
ambos. 
A multiplexagem é a base dos sistemas 
distribuídos digitais, onde a informação é 
transmitida através de uma via de dados (data 
highway), com um único par de fios que leva a 
informação para e de muitos instrumentos. 
 
Identificação e símbolos dos 
instrumentos 
Uma malha de medição e controle de 
processo é constituída de vários instrumentos, 
cada um executando uma determinada função 
complementar, de modo que a malha possui 
alguns instrumentos e uma planta pode ter 
centenas e até milhares de instrumentos 
individuais. Como resultado, deve haver um 
esquema eficiente para identificar cada malha 
entre as centenas existentes e cada 
instrumento na malha. Esta identificação deve 
ser única para um instrumento e é definida no 
projeto, verificada no recebimento e 
acompanhada na instalação, teste, calibração, 
operação, armazenamento e documentação do 
instrumento. Também deve haver um esquema 
para simbolizar o instrumento em esquemas e 
diagramas de engenharia. Para atender estas 
necessidades, foram escritas as normas ISA 
S5.1 e S5.3, traduzidas e adaptadas para o 
português pela ABNT. 
Tag, número de identificação ou etiqueta do 
instrumento é a identificação atribuída ao 
instrumento. Ela consiste de um conjunto 
alfanumérico, onde basicamente: 
1. a primeira letra se refere à variável 
associada ao instrumento. Por exemplo: 
a) P para Pressão 
b) L para Nível (level) 
c) F para Vazão (flow) 
d) T para Temperatura 
e) A para Análise 
f) E para elemento sensor 
2. a segunda letra (quando há apenas 
duas) se refere à função do instrumento, 
como 
a) I para Indicação ou Indicador 
b) T para Transmissão ou Transmissor 
c) C para Controle ou Controlador 
d) R para Registro ou Registrador 
e) S para Chaveamento ou Chave 
(switch) 
f) A para Alarme 
3. Opcionalmente, a primeira letra referente 
à variável de processo pode ter 
modificador, por exemplo 
a) D para Diferencial 
b) F para Fração 
c) J para Varredura 
d) Q para Totalização 
e) S para Segurança 
4. Opcionalmente, a segunda letra 
referente à função.do instrumento pode 
ter modificador, por exemplo: 
a) H para Alto (High) 
b) L para Baixo (Low) 
5. Em um tag com três letras, o bom senso 
e a lógica determinam se a segunda letra 
é modificadora da primeira ou se a 
terceira é modificadora da segunda. Por 
exemplo: 
a) PDI significa Indicador de Pressão 
Diferencial (D é modificador de Pressão) 
b) PAH é Alarme de Alta de Pressão (H é 
modificador de Alarme) 
6. Além do conjunto de letras, a 
identificação do instrumento inclui o 
número da malha. Assim, a identificação 
completa de um instrumento pode ser: 
a) PDI-501 
b) PAH-502 
c) FRC-503 
A Tab. 3.3 mostra todas as letras do 
alfabeto e as variáveis, funções e 
modificadores associados. 
 
 
 
Tab. 3.3. Letras de Identificação 
 
Primeira letra Letras subsequentes 
 Variável Modificador Função display Função saída Modificador 
A Análise (5,19) Alarme 
B Queimador Escolha (1) Escolha (1) Escolha (1) 
C Escolha (1) Controle (13) 
D Escolha (1) Diferencial 
E Voltagem (f.e.m.) Elemento sensor 
F Vazão (flow) Fração/Relação (4) 
G Escolha (1) Visor (9) ou 
indicador local 
 
H Manual (hand) Alto (high) (7, 
15, 16) 
I Corrente Indicação (10) 
J Potência Varredura (scan) (7) 
K Tempo Tempo de mudança 
(4,21) 
 Estação controle 
(22) 
 
L Nível (level) Lâmpada (11) Baixo (low) (7, 
15, 16) 
M Escolha (1) Momentâneo Médio (7,15) 
N Escolha (1) Escolha (1) Escolha (1) Escolha (1) 
O Escolha (1) Orifício ou 
Restrição 
 
P Pressão, Vácuo Ponto (teste) 
Q Quantidade Integral, Total (4) 
R Radiação Registro (17) 
S Velocidade ou 
Freqüência 
Segurança (8) Chave (13) 
T Temperatura Transmissão (18) 
U Multivariável (6) Multifunção (12) Multifunção (12) Multifunção (12) 
V Vibração, Análise 
mecânica 
 Válvula, damper 
(13) 
 
W Peso, Força Poço (well) 
X Não classificado (2) 
Variável a definir 
Eixo X Não 
classificado (2) 
Não classificado (2) Não 
classificado (2) 
Y Evento, Estado 
Função a definir 
Eixo Y Relé, computação 
(13, 14, 18) 
 
Z Posição ou 
Dimensão 
Eixo Z Elemento final 
Medição 
 3.20 
Notas para a Tabela das Letras de 
Identificação 
1. Uma letra de "escolha do usuário" tem o objetivo 
de cobrir significado não listado que é necessário em 
uma determinada aplicação. Se usada, a letra pode ter 
um significado como de primeira letra ou outro 
significado de letras subsequentes. O significado precisa 
ser definido uma única vez em uma legenda. Por 
exemplo, a letra N pode ser definida como "módulo de 
elasticidade" como uma primeira letra ou como 
"osciloscópio" como letra subsequente. 
2. A letra X não classificada tem o objetivo de cobrir 
significado não listado que será usado somente uma vez 
ou usado em um significado limitado. Se usada, a letra 
pode ter qualquer número de significados como primeira 
letra ou como letra subsequente. O significado da letra X 
deve ser definido do lado de fora do círculo do diagrama. 
Por exemplo, XR pode ser registrador de consistência e 
XX pode ser um osciloscópio de consistência. 
3. A forma gramatical do significado das letras 
subsequentes pode ser modificado livremente. Por 
exemplo, I pode significar indicador, ou indicação; T pode 
significar transmissão ou transmissor. 
4. Qualquer primeira letra combinada com as letras 
modificadoras D (diferencial), F (relação), M 
(momentâneo), K (tempo de alteração) e Q (integração 
ou totalização) representa uma variável nova e separada 
e a combinação é tratada como uma entidade de 
primeira letra. Assim, os instrumentos TDI e TI indicam 
duas variáveis diferentes: diferença de temperatura e 
temperatura. As letras modificadoras são usadas quando 
aplicável. 
5. A letra A (análise) cobre todas as análises não 
descritas como uma escolha do usuário. O tipo de 
análise deve ser especificado fora do circulo de 
identificação. Por exemplo, análise de pH, análise de O2. 
6. O uso de U como primeira letra para multivariável 
em lugar de uma combinação de outras primeiras letras 
é opcional. É recomendável usar as primeiras letras 
especificas em lugar da letra U, que deve ser usada 
apenas quando o número de letras for muito grande. Por 
exemplo, é preferível usar PR/TR para indicarum 
registrador de pressão e temperatura em vez de UR. 
Porém, quando se tem um registrador multiponto, com 
24 pontos e muitas variáveis diferentes, deve-se usar 
UR. 
7. O uso dos termos modificadores alto (H), baixo 
(L), médio (M) e varredura (J) é opcional. 
8. O termo segurança se aplica a elementos 
primários e finais de proteção de emergência. Assim, 
uma válvula auto-atuada que evita a operação de um 
sistema de fluido atingir valores elevados, aliviando o 
fluido do sistema tem um tag PCV (válvula controladora 
de pressão). Porém, o tag desta válvula deve ser PSV 
(válvula de segurança de pressão) se ela protege o 
sistema contra condições de emergência, ou seja, 
condições que são perigosas para o pessoal ou o 
equipamento e que são raras de aparecer. A designação 
PSV se aplica a todas as válvulas de proteção contra 
condições de alta pressão de emergência, independente 
de sua construção, modo de operação, local de 
montagem, categoria de segurança, válvula de alívio ou 
de segurança. Um disco de ruptura tem o tag PSE 
(elemento de segurança de pressão). 
9. A função passiva G se aplica a instrumentos ou 
equipamentos que fornecem uma indicação não 
calibrada, como visor de vidro ou monitor de televisão. 
10. A indicação normalmente se aplica a displays 
analógicos ou digitais de uma medição instantânea. No 
caso de uma estação manual, a indicação pode ser 
usada para o dial ou indicador do ajuste. 
11. Uma lâmpada piloto que é parte de uma malha 
de instrumento deve ser designada por uma primeira 
letra seguida pela letra subsequente L. Por exemplo, 
uma lâmpada piloto que indica o tempo expirado deve ter 
o tag KQL (lâmpada de totalização de tempo). A lâmpada 
para indicar o funcionamento de um motor tem o tag EL 
(lâmpada de voltagem), pois a voltagem é a variável 
medida conveniente para indicar a operação do motor ou 
YL (lâmpada de evento) assumindo que o estado de 
operação está sendo monitorado. Não se deve usar a 
letra genérica X, como XL 
12. Um dispositivo que liga, desliga ou transfere um 
ou mais circuitos pode ser uma chave, um relé, um 
controlador liga-desliga ou uma válvula de controle, 
dependendo da aplicação. Se o equipamento manipula 
uma vazão de fluido do processo e não é uma válvula 
manual de bloqueio liga-desliga, ela é projetada como 
válvula de controle. É incorreto usar o tag CV para 
qualquer coisa que não seja uma válvula de controle 
auto-atuada. Para todas as aplicações que não tenham 
vazão de fluido de processo, o equipamento é projetado 
como: 
a) Chave, se for atuada manualmente. 
b) Chave ou controlador liga-desliga, se for 
automático e for o primeiro dispositivo na malha. O termo 
chave é geralmente usado se o dispositivo é aplicado 
para alarme, lâmpada piloto, seleção, intertravamento ou 
segurança. O controlador é usado se o dispositivo é 
aplicado para o controle de operação normal. 
c) Relé, se for automático e não for o primeiro 
dispositivo na malha, mas atuado por uma chave ou por 
um controlador liga-desliga. 
13. As funções associadas com o uso de letras 
subsequentes Y devem ser definidas do lado de fora do 
circulo de identificação. Por exemplo, FY pode ser o 
extrator de raiz quadrada na malha de vazão; TY pode 
ser o conversor corrente para -pneumático em uma 
malha de controle de temperatura. Quando a função é 
auto-evidente como para uma válvula solenóide ou um 
conversor corrente-para-pneumático ou pneumático-
para-corrente a definição pode não ser obrigatória. 
14. Os termos modificadores alto, baixo, médio ou 
intermediário correspondem aos valores da variável 
medida e não aos valores do sinal. Por exemplo, um 
alarme de nível alto proveniente de um transmissor de 
nível com ação inversa deve ser LAH, mesmo que 
fisicamente o alarme seja atuado quando o sinal atinge 
um valor mínimo crítico. Os termos alto e baixo quando 
aplicados a posições de válvulas e outras dispositivos de 
abrir e fechar são assim definidos: 
a) alto significa que a válvula está totalmente aberta 
b) baixo significa que a válvula está totalmente 
fechada 
15. O termo registrador se aplica a qualquer forma 
de armazenar permanentemente a informação que 
permita a sua recuperação por qualquer modo. 
 
 
Medição 
 3.21 
 
 
 
 
 
Fig. 3.8. Instrumentação para um sistema de distilação. S. P. significa ponto de ajuste (set point) (Lipták) 
 
 
 
 
Medição 
 3.22 
3.3. Indicação e Retenção da 
Informação 
Muito da informação fornecida pelos 
instrumentos termina em algum tipo de 
indicação (display) que pode ser lido pelo 
operador. Por exemplo, os estados das 
condições reais do processo devem ser 
conhecidos pelo operador para que a operação 
da planta seja normal. Se alguma condição sai 
fora do normal, o operador deve decidir o que 
fazer em relação a isto. Em outro exemplo, o 
motorista do carro deve conhecer o valor da 
velocidade, nível de combustível, temperatura, 
rotação, pressão do motor, para que o carro 
funcione corretamente e não se danifique. 
A informação passada, informação história 
ou de tendência, pode ser importante. O 
passado pode ser de cinco minutos ou cinco 
meses atrás. Antes que o operador decida qual 
ação corretiva adotar, ele pode querer saber de 
como o processo operava em algum momento 
do passado: sua direção de variação ou 
tendência para a normalidade ou se afastando 
cada vez da normalidade ou o que causou a 
falha ou anormalidade do sistema. A 
informação passada pode ser necessária 
também para cobrar ou pagar uma matéria 
prima ou utilidade entregue por tubulação e 
medida automaticamente por instrumentos. 
Finalmente, as informações passadas podem 
ser úteis em balanço de processos, em 
segurança, em ecologia ou em economia de 
energia. 
Embora raro, é também possível apresentar 
a informação futura, através de instrumentos 
preditivos que determinam como um processo 
irá se comportar em algum momento do futuro, 
baseado das informações presentes 
conhecidas e na característica do sistema. 
A informação pode ser classificada como 
permanente e não permanente. A informação 
não permanente é apenas para uso imediato. A 
informação permanente pode ser usada 
imediatamente e também armazenada para 
uso futuro. 
Apresentação da Informação Não 
Permanente 
A informação não permanente pode ser 
apresentada nos seguintes modos: 
1. visores 
2. indicadores 
3. lâmpadas 
Visor 
Visor é a forma mais simples de indicação. 
O visor consiste de um pedaço de vidro ou 
plástico transparente, usualmente emoldurado 
por metal, ligado ao processo e mostrando o 
que acontece dentro. Visores podem ter ou não 
escala graduada. Quando o visor tem escala, é 
chamado de indicador. O visor mais comum é o 
visor de nível (LG - level glass), que é ligado 
diretamente ao vaso e mostra o nível do 
líquido. Outro exemplo, é o visor de vazão (FG 
- flow glass), que é ligado à tubulação e tem 
uma palheta ou rotor interno para mostrar a 
vazão. Há visores de vazão que apenas 
indicam a presença ou ausência da vazão e 
não indicam o valor da vazão. 
 
 
 
 
Fig. 3.9. Escalas de indicação analógica típicas 
 
Indicador 
O indicador mostra o valor instantâneo ou 
não permanente da variável do processo. O 
indicador tem uma escala graduada e um 
ponteiro, como no velocímetro do carro ou um 
índice de marcação, como um em termômetro 
de líquido em vidro. 
O indicador analógico possui escala e 
ponteiro, um dos dois, móvel. O indicador 
digital mostra o valor através de dígitos e 
apresenta uma leitura pronta, como 23,4 oC. 
Exemplo de um indicador digital é o hodômetro 
do carro, que mostra a distância acumulada 
percorrida pelo carro. 
Lâmpada 
Uma lâmpada coberta por uma tampa 
colorida translúcida pode ser usada para 
fornecer uma informação binária, como ligadoMedição 
 3.23 
ou desligado, alto ou baixo, operando ou 
parado. A informação apresentada pode indicar 
que o status é normal, que a válvula está 
aberta ou que o motor da bomba está 
funcionando. A lâmpada pode também mostrar 
que um determinado passo de uma seqüência 
está em andamento ou já foi completado, como 
ocorre em máquina lavadora de roupa ou 
secadora de louça. Uma lâmpada que sinaliza 
uma condição entre várias possíveis é 
chamada de lâmpada piloto ou lâmpada de 
indicação ou lâmpada monitora. 
A lâmpada de alarme é usada para indicar 
uma condição anormal que pode levar ou já 
levou o equipamento para perigo ou problema. 
Um carro possui lâmpadas de alarme para 
indicar pressão baixa do óleo, temperatura alta 
do motor, freio de mão ligado, cinto não 
afivelado. 
Em uma planta de processo há dois tipos de 
alarme: 
1. alarme de primeiro estágio 
2. alarme de segundo estágio 
O primeiro alarme é atuado durante um 
estado anormal, mas antes da ocorrência do 
perigo. Ele é chamado de alarme preliminar ou 
pré-alarme. Este alarme notifica o operador, 
que deve tomar alguma ação para evitar o 
perigo potencial. Ele é atuado em um valor 
baixo (L) ou alto (H). 
Se a condição perigosa não é eliminada e 
piora, o segundo alarme é atuado, podendo ou 
não causar um desligamento automático do 
equipamento ou de todo o processo. De 
qualquer modo, o operador deve cumprir 
determinado procedimento de emergência. O 
alarme de segundo estágio é atuado em valor 
muito baixo (LL) ou muito alto (HH). 
As lâmpadas de alarme e piloto são efetivas 
somente se um operador as vê. Elas não 
comandam necessariamente a atenção 
instantânea. Para ajudar o operador, uma 
lâmpada de alarme pode piscar para sinalizar 
uma falha, ligando e desligando 
alternadamente. Além disso, a lâmpada piloto e 
de alarme geralmente está associada a um 
equipamento sonoro, como buzina, corneta, 
sirene ou mesmo uma mensagem vocal que 
identifica a condição do processo para chamar 
a atenção do operador. O operador então olha 
para a lâmpada que mostra o que aconteceu. 
Geralmente cada planta possui um código 
de cores para dar mais informação acerca dos 
equipamentos além de eles estarem ligados ou 
desligados e normais ou anormais. O código de 
cores pode mostrar a importância relativa ou 
prioridade em caso de falha, mostrando o 
sistema que está envolvido ou fornecer 
informações adicionais. 
A lâmpada piloto que denota se uma parte 
do equipamento está operando pode estar 
combinada com a chave manual que controla o 
equipamento. Por exemplo, uma chave 
rotatória com duas posições ou uma botoeira 
com duplo acionamento pode acender uma 
lâmpada VAPOR LIGADO ou VAPOR 
DESLIGADO, de acordo com a posição 
selecionada da chave ou da botoeira. 
Anunciador de alarme 
Um anunciador é um equipamento ou um 
grupo integral de equipamentos que chama a 
atenção para variações nas condições 
ocorridas no processo. Um anunciador 
geralmente sinaliza condições anormais do 
processo, mas também pode ser usado para 
sinalizar as condições normais do processo. 
Ele usualmente requer a interação com o 
operador da planta. 
O anunciador pode enviar dois tipos de 
sinais: 
1. visível 
2. audível 
O anunciador geralmente possui um 
conjunto retangular de caixas tendo janelas 
translúcidas, brancas ou coloridas conforme um 
código de cores. Cada janela possui gravadas 
informações com as descrições das funções e 
identificações (tags) dos instrumentos 
associados. A gravação é ressaltada e legível 
quando a janela é acesa do seu interior. Por 
exemplo, pode ser gravação de uma janela do 
anunciador: 
 
 
 
 
 
A janela do anunciador está associada com 
o instrumento de indicação do nível do tanque. 
O tag do instrumento é LIAH-224, indicador de 
nível com alarme de alta, número 224. 
O alarme audível é fornecido na sala de 
controle para suplementar o alarme visível. Ele 
também pode ser usado em outros locais da 
planta, além da sala de controle. 
Os anunciadores possuem uma lógica 
operacional, que está incluída no programa que 
controla os sinais de saída luminosos e 
sonoros em função das falhas do processo, 
ligando ou desligando os sinais. A lógica é 
conhecida como seqüência de operação. Há 
vários modos diferentes para fazer esta 
seqüência; a norma ISA S18.1 mostra um 
método para projetar seqüência mas não 
estabelece nenhuma seqüência como sendo a 
padrão. Duas seqüências populares são ISA 
A4 e FIA, que estão descritas na Fig. 3.10. 
NÍVEL ALTO TANQUE 
LIAH-224 
Medição 
 3.24 
O anunciador é usualmente localizado na 
sala de controle da planta, mas pode também 
ser usado em outras áreas locais. Sua lógica 
de operação pode estar colocada no painel do 
anunciador ou pode estar colocada em painel 
remoto, principalmente em sistemas grandes. 
O anunciador first-out é útil onde uma única 
falha do processo pode causar uma série de 
outras falhas parecidas, resultando no 
acionamento simultâneo de um grupo de 
janelas do anunciador. Qual janela o operador 
deve olhar primeiro? O anunciador first-out 
dirige o operador para o alarme que iniciou a 
falha, porque somente está janela está 
piscando e as outras janelas de alarme 
subsequentes estão com lâmpadas acesas 
sem piscar. 
Por exemplo, em um compressor, pode 
acontecer que haja a perda de água de 
resfriamento, que causa uma falha no 
resfriamento do óleo lubrificante, que faz o 
compressor parar em alta temperatura do óleo, 
que causa a perda da pressão da descarga do 
compressor. Vários alarmes podem soar, mas 
a falha inicial foi na água de resfriamento que 
desencadeou todas as outras falhas. 
O anunciador pode ter muitas 
características opcionais além das ilustradas na 
Fig. 3.13, como: 
1. Ringback, que sinaliza o operador 
quando a variável de processo retorna à 
condição normal. 
2. No lock-in, que causa a seqüência do 
anunciador voltar ao estado normal sem 
exigir que o operador conheça o estado 
anormal, desde que a variável do 
processo esteja normal. 
3. Silêncio automático do alarme que 
silencia o alarme sonoro 
automaticamente depois de decorrido 
determinado intervalo de tempo, mesmo 
que o alarme não tenha sido 
reconhecido. O alarme visível não é 
afetado. 
4. Sinais de saída auxiliares binários 
elétricos que podem ser usados para 
operar alarmes escravos ou outros 
esquipamentos remotos. Um alarme 
escravo copia a ação do alarme principal 
mas usualmente em uma seqüência 
simplificada. 
Telas de Vídeo 
As salas de controle modernas e muitas 
estações de operação locais podem ter telas ou 
monitores de vídeo. Estas telas podem 
apresentar qualquer tipo de informação que 
pode possa ser colocada em papel: desenho, 
lista, instrução. As telas de vídeo podem ser 
encontradas com sistemas com computador. 
controle distribuído ou controle lógico 
programável. 
 
 
 
Fig. 3.10. Tela de monitor de computador 
 
Retendo a Informação Permanente 
Registrador com gráfico 
O tipo mais comum de registrador é 
essencialmente um instrumento que escreve 
em um papel chamado de gráfico ou carta 
(chart). O tipo mais comum de gráfico mostra 
como uma variável de processo, como vazão, 
pressão, temperatura ou nível, varia com o 
tempo. O registrador possui um acionador para 
mover o gráfico e o valor da variável move a 
pena através do gráfico. O gráfico fornece uma 
informação analógica para o uso corrente do 
operador e pode ser consultado para referência 
futura. Diz-se que o gráfico fornece a 
informação histórica ou de tendência da 
variável do processo. 
O gráfico mais comum na sala de controle é 
em forma de tira (strip chart), usualmente com 
100 mm (4 ") ou 300 mm (12 ") de largura em 
comprimentos que são adequados tipicamente 
para um mês de uso. O gráfico de tira pode ser 
usado