1. INSTRUMENTAÇÃO &
AUTOMAÇÃO
CARACTERÍSTICAS DOS INSTRUMENTOS
Carlos Alvarez

2. Automação de Processos
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3. Características dos Instrumentos
Faixa Nominal ou Faixa de Medição (Range)
Conjunto de valores da variável medida, que estão compreendidos
dentro do limite inferior e superior da capacidade de medida ou de
transmissão do instrumento.
A faixa nominal é normalmente definida em termos de seus limites
inferior e superior, por exemplo: 100 a 200 oC.
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4. Características dos Instrumentos
Amplitude da Faixa Nominal (Span ou Alcance)
Diferença, em módulo, entre os dois limites de uma faixa nominal.
Para os exemplos anteriores de faixa de nominal, a amplitude de faixa
é respectivamente igual a:
A = 100 oC B = 100 oC C = 100 oC
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5. Características dos Instrumentos
Sensibilidade
É a razão entre a variação de saída (resposta) de um instrumento de
medição e a correspondente variação da grandeza que o acionou
(grandeza de entrada – estímulo), após ter alcançado o estado de
repouso (estabilidade).
Variação da saída (resposta) de um instrumento de medição
dividida pela correspondente variação da entrada (estímulo).
A sensibilidade nem sempre é linear e pode depender do valor da
entrada.
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6. Características dos Instrumentos
Sensibilidade
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7. Características dos Instrumentos
Resolução
Menor variação da grandeza medida que causa uma variação
perceptível na indicação correspondente.
Menor diferença entre indicações de um dispositivo mostrador que
pode ser percebida significativamente.
Para mostrador digital, é a variação na indicação quando o dígito
menos significativo (o da extrema direita) varia de um dígito.
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8. Características dos Instrumentos
Zona Morta
Intervalo máximo no qual uma entrada (estímulo) pode variar em
ambos os sentidos, sem produzir variação na saída (resposta) de
um instrumento de medição.
A zona morta, algumas vezes, pode ser deliberadamente ampliada,
de modo a prevenir variações na saída (resposta) de um
instrumento de medição, para pequenas variações na entrada
(estímulos).
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9. Características dos Instrumentos
Tempo de Resposta
Intervalo de tempo entre o instante em que uma entrada é
submetida a uma variação brusca (degrau) e o instante em que a
resposta do instrumento de medição atinge e permanece dentro de
limites especificados em torno do seu valor final estável.
A
t1 t2 t
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10. Características dos Instrumentos
Rangeabilidade
Rangeabilidade é a relação da máxima medição sobre a mínima
medição, dentro uma determinada exatidão.
Por exemplo, quando se mede uma temperatura de 100°C com a
mesma exatidão que, se mede 5°C, tem-se uma rangeabilidade de
100 / 5 = 20.
Neste caso diz-se que a rangeabilidade é 20:1 (lê-se 20 para 1).
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11. Características dos Instrumentos
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12. Características dos Instrumentos
Erro
O erro é a diferença entre o valor medido e o valor ideal teórico
verdadeiro (resultado de uma medição menos o valor real do
mensurando).
Uma vez que, na prática, o valor verdadeiro não pode ser
determinado, utiliza-se, na prática um valor verdadeiro convencional.
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13. Características dos Instrumentos
Erro
É impossível fazer uma medição sem erro.
Na realidade, o que se procura é manter os erros dentro de limites
toleráveis e estimar seus valores aceitáveis.
O erro é a diferença algébrica entre a indicação e o valor verdadeiro
convencional.
O valor verdadeiro é o valor da variável medida sem erro (ideal).
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14. Características dos Instrumentos
Erro
Se “A” o valor aproximado medido e “a” é um valor exato
(verdadeiro convencional), então o erro é o desvio do valor
aproximado do exato.
Matematicamente, e=A-a
Sob o ponto de vista matemático, o erro pode ser positivo ou
negativo. Um erro positivo denota que a medição é maior que o
valor convencional. Um erro negativo denota que a medição do
instrumento é menor que o valor convencional.
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15. Características dos Instrumentos
Erro Absoluto
Resultado de uma medição menos o valor verdadeiro
convencional da grandeza medida.
VVC = 75,0 bar
VM = 74,5 bar
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16. Características dos Instrumentos
Erro Relativo
Quociente do erro absoluto da medição pelo valor verdadeiro
convencional da grandeza medida.
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17. Características dos Instrumentos
Erro de Zero
Saída
Variável
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18. Características dos Instrumentos
Erro de Faixa
Saída
Variável
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19. Características dos Instrumentos
Erro de Linearidade
Saída
Erro de
Linearidade
Variável
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20. Características dos Instrumentos
Erro de Histerese
É o erro máximo apresentado por um instrumento, para um mesmo
valor, em qualquer ponto da faixa de trabalho, quando a variável
percorre toda a escala nos sentidos ascendente e descendente.
Expressa-se em porcentagem do SPAN, no instrumento.
Outra definição:
Diferença máxima entre as indicações ascendentes (carregamento) e
descendentes (descarregamento), para um mesmo valor, em qualquer
ponto da escala, obtida em um ciclo.
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21. Características dos Instrumentos
Erro de Histerese
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22. Características dos Instrumentos
Erro de Histerese
onde:
C - Indicação do carregamento
D - Indicação do descarregamento
Z - Amplitude da faixa de medição (span)
Exemplo:
Em um instrumento com range de – 50,00ºC a 100,00ºC a indicação
da variável medida no carregamento foi de 80,45°C e no
descarregamento de 80,00°C. Qual o erro de histerese apresentado
por este instrumento?
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23. Características dos Instrumentos
Repetibilidade
É a máxima diferença entre diversas medidas de um mesmo valor da
variável, adotando sempre o mesmo sentido de variação.
Expressa-se em porcentagem do SPAN, no instrumento.
O termo repetibilidade não inclui a histeresis.
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24. Características dos Instrumentos
Repetibilidade
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25. Características dos Instrumentos
Exatidão
Grau de concordância entre o resultado de uma medição e um valor
verdadeiro do mensurando.
Exatidão Ruim Exatidão Boa
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26. Características dos Instrumentos
Classe de Exatidão
Classe de instrumentos de medição que satisfazem a certas
exigências metrológicas destinadas a conservar os erros dentro de
limites especificados.
0 a 100 oC Classe de Exatidão: ± 0,5%
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27. Características dos Instrumentos
Precisão
É o grau de concordância mútua e consistente entre várias medições
individuais.
Precisão Boa Precisão Ruim
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28. Características dos Instrumentos
Precisão x Exatidão
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29. Características dos Instrumentos
Precisão
A precisão pode ser expressa de diversas maneiras, como:
a) percentagem do span;
b) percentagem do valor medido;
c) percentagem do valor máximo da escala do instrumento;
d) percentagem do comprimento da escala;
e) direto em unidade de engenharia.
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30. Características dos Instrumentos
Precisão x Exatidão
Precisão Boa Precisão Ruim Precisão Boa
Exatidão Ruim Exatidão Ruim Exatidão Boa
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31. Características dos Instrumentos
Precisão x Exatidão
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32. Características dos Instrumentos
Exercício 1
Classifique os instrumentos abaixo, com relação à sua precisão
(preciso ou impreciso) e exatidão (exato ou inexato), tomando como
base os resultados das medições apresentados
Valor Verdadeiro Convencional (VVC): 120,5 Bar
Medições do instrumento “A”: 134,8 Bar - 134,0 Bar - 134,3 Bar
Medições do instrumento “B”: 121,0 Bar - 120,5 Bar - 120,0 Bar
Medições do instrumento “C”: 115,7 Bar - 139,7 Bar - 163,5 Bar
Medições do instrumento “D”: 130,0 Bar - 120,5 Bar - 111,0 Bar
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33. Características dos Instrumentos
Exercício 2
Classifique os instrumentos abaixo, com relação à sua precisão
(preciso ou impreciso) e exatidão (exato ou inexato), tomando como
base os resultados das medições apresentados
Valor Verdadeiro Convencional (VVC): 150,0°C
Medições do instrumento “A”: 110,7 °C - 130,3 °C - 169,5 °C
Medições do instrumento “B”: 134,1 °C - 134,0 °C - 133,9 °C
Medições do instrumento “C”: 160,0 °C - 140,5 °C - 150,0 °C
Medições do instrumento “D”: 150,0 °C - 149,5 °C - 150,5 °C
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34. Características dos Instrumentos
Estabilidade
Aptidão de um instrumento de medir em conservar constantes seus
característicos metrológicos.
É usual considerar a estabilidade em relação ao tempo.
Fonte: Yokogawa
Model: EJA110A
Differential Pressure Transmitter
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35. Características dos Instrumentos
Calibração
Conjunto de operações que, estabelece, sob condições especificadas,
a relação entre os valores indicados por um instrumento de medição
ou sistema de medição ou valores representados por uma medida
materializada ou um material de referência, e os valores
correspondentes das grandezas estabelecidos por padrões.
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36. Características dos Instrumentos
Calibração
Conjunto de operações que, estabelece, sob condições especificadas,
a relação entre os valores indicados por um instrumento de medição
ou sistema de medição ou valores representados por uma medida
materializada ou um material de referência, e os valores
correspondentes das grandezas estabelecidos por padrões.
Ajuste
Operação destinada a fazer com que um instrumento de medição
tenha desempenho compatível com seu uso.
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37. Características dos Instrumentos
Calibração
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38. Características dos Instrumentos
Padrão
Medida materializada, instrumento de medição, material de referência
ou sistema de medição destinado a definir, realizar, conservar ou
reproduzir uma unidade ou um ou mais valores de uma grandeza
para servir como referência.
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39. Características dos Instrumentos
Padrão Internacional
Padrão reconhecido por um acordo internacional para servir
internacionalmente de base no estabelecimento dos valores de todos
os demais padrões da grandeza a que se refere.
Padrão Nacional
Padrão reconhecido por uma decisão nacional oficial em um país para
servir de base no estabelecimento dos valores de todos os demais
padrões da grandeza a que se refere.
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40. Características dos Instrumentos
Padrão Primário
Padrão que possui as mais altas qualidades metrológicas em um
campo específico.
Padrão Secundário
Padrão cujo valor é determinado por comparação com o padrão
primário.
Padrão de Referência
Padrão designado para a calibração de outros padrões de grandezas
do mesmo tipo em uma dada organização ou local.
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41. Características dos Instrumentos
Padrão de Trabalho
Padrão que é utilizado rotineiramente para calibrar ou controlar
instrumentos de medição ou sistemas de medição.
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42. Características dos Instrumentos
Padrões:
Resistência
Milivolt
Pressão
Comprimento Massa
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43. Declaração de copyright
Todas as ilustrações, marcas e produtos
mencionados nesta apresentação pertencem
aos seus respectivos proprietários, assim
como qualquer outra forma de propriedade
intelectual, sendo usadas estritamente em
caráter educacional.
Carlos Alvarez
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