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INSTRUMENTAÇÃO 
INDUSTRIAL 
AULA 1 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Prof. Juliano de Mello Pedroso 
 
 
 
2 
CONVERSA INICIAL 
A compreensão profunda dos sistemas de medição é fundamental para 
diversas áreas, abrangendo desde a engenharia até as ciências aplicadas. Este 
estudo oferece uma introdução abrangente a tópicos essenciais nesse domínio, 
começando pela “Introdução a sistemas de medição”. Nessa etapa, 
exploraremos os conceitos fundamentais por trás dos sistemas de medição, 
fornecendo a base necessária para abordar temas mais avançados. 
Avançaremos para “Medição em malha aberta e fechada”, em que 
analisaremos as diferentes abordagens de medição e os impactos de operar em 
malha aberta ou fechada. Investigaremos os “Modos de operação de 
instrumentos”, compreendendo como os instrumentos desempenham papéis 
específicos em diversas situações e contextos. 
Aprofundaremos a discussão na “Análise funcional de instrumentos”, 
destacando como os instrumentos convertem grandezas físicas em sinais 
mensuráveis. Por fim, abordaremos as “Técnicas de correção de erro”, cruciais 
para garantir resultados precisos e confiáveis em qualquer sistema de medição. 
Esta jornada proporcionará uma compreensão sólida dos conceitos 
essenciais de instrumentação e medição, preparando-o para empregar esses 
conhecimentos em diversas aplicações práticas. 
TEMA 1 – INTRODUÇÃO AOS SISTEMAS DE MEDIÇÃO 
A instrumentação industrial desempenha um papel crucial nos processos 
produtivos, proporcionando monitoramento, controle e otimização de variáveis 
em ambientes industriais diversos. Esta disciplina engloba uma ampla gama de 
dispositivos e sistemas destinados a medir e regular parâmetros como 
temperatura, pressão, nível, vazão e outras grandezas fundamentais. 
No cerne da instrumentação industrial estão os sensores, atuadores e 
controladores, que trabalham de forma integrada para garantir a eficiência 
operacional e a segurança dos processos. Com o avanço da tecnologia, a 
instrumentação industrial tem passado por uma evolução significativa, 
incorporando inovações que proporcionam maior precisão, confiabilidade e 
automação. 
Um dos marcos nessa evolução é a adoção crescente de instrumentos 
digitais. Sensores inteligentes, transmissores digitais e sistemas de controle 
 
 
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baseados em microprocessadores são elementos-chave nessa transformação. 
A digitalização não apenas aprimora a precisão das medições, mas também 
possibilita a comunicação em tempo real, facilitando a integração de sistemas e 
a tomada de decisões mais informadas. 
A conectividade é outro aspecto fundamental da moderna instrumentação 
industrial. A implementação de protocolos de comunicação como Profibus, 
Modbus e Foundation Fieldbus permite a troca de dados entre instrumentos e 
sistemas de controle, proporcionando uma visão abrangente e instantânea do 
status operacional. A ascensão da internet das coisas industrial (IIoT) amplifica 
ainda mais essa conectividade, permitindo a coleta de dados em larga escala 
para análises avançadas e manutenção preditiva. 
Além disso, a instrumentação industrial desempenha um papel crucial na 
busca por eficiência energética e sustentabilidade. Sensores de consumo 
energético, por exemplo, auxiliam na identificação de oportunidades para 
otimizar o uso de recursos, reduzir desperdícios e minimizar impactos 
ambientais. 
A segurança operacional também é beneficiada pela instrumentação 
avançada. Sensores de monitoramento contínuo permitem a detecção precoce 
de anomalias, contribuindo para a prevenção de falhas e a mitigação de riscos, 
o que é essencial em ambientes industriais complexos. 
Em síntese, a instrumentação industrial, impulsionada por inovações 
tecnológicas, está na vanguarda da eficiência e segurança nos processos 
industriais modernos. A contínua evolução nesse campo promete não apenas 
aprimorar a automação e o controle, mas também contribuir para a 
sustentabilidade e a competitividade da indústria global. 
Os sistemas de medição desempenham um papel crucial em diversas 
áreas da ciência, engenharia, indústria e tecnologia, sendo fundamentais para a 
obtenção de dados precisos e confiáveis. A medição é o processo de atribuição 
de números ou valores a propriedades físicas de objetos, fenômenos ou 
substâncias, permitindo a quantificação e a compreensão mais precisa do 
mundo ao nosso redor. 
Um sistema de medição consiste em um conjunto organizado de 
dispositivos, procedimentos e padrões que visam realizar medições de maneira 
consistente e acurada. A precisão e a confiabilidade de um sistema de medição 
são essenciais para garantir que os dados obtidos sejam representativos da 
 
 
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realidade, proporcionando uma base sólida para análises, decisões e melhorias. 
Na Figura 1, por exemplo, temos um medidor de pressão numa instalação de 
gás natural. 
Figura 1 – Medidor de pressão 
 
 Crédito: Xmentoys/Shutterstock. 
Dentro de um sistema de medição, diversos elementos desempenham 
papéis específicos. Os instrumentos de medição são dispositivos projetados 
para quantificar uma grande variedade de grandezas físicas, desde 
comprimentos e temperaturas até pressões e correntes elétricas. Esses 
instrumentos podem variar em complexidade, indo desde simples réguas e 
termômetros até avançados sensores eletrônicos. 
Além dos instrumentos, os sistemas de medição incluem padrões de 
referência, que são valores conhecidos e aceitos para as grandezas a serem 
medidas. Esses padrões são fundamentais para calibrar e validar os 
instrumentos, assegurando que suas leituras sejam precisas e consistentes ao 
longo do tempo. A rastreabilidade, ou seja, a capacidade de relacionar uma 
medição a padrões de referência internacionalmente reconhecidos, é um 
conceito crítico nesse contexto. 
 
 
5 
Os procedimentos operacionais também desempenham um papel crucial 
em sistemas de medição. Eles definem as práticas e os métodos a serem 
seguidos quando são realizadas medições, contribuindo para a uniformidade e 
a reprodutibilidade dos resultados. A validação regular dos procedimentos 
garante que o sistema de medição esteja sempre alinhado com as melhores 
práticas e padrões da área. 
À medida que a tecnologia avança, surgem novos desafios e 
oportunidades na área de sistemas de medição. A automação, a instrumentação 
digital e a integração de dados tornam os sistemas de medição mais eficientes 
e precisos, contribuindo para o avanço contínuo em diversas disciplinas. 
TEMA 2 – MEDIÇÃO EM MALHA ABERTA E FECHADA 
Um sistema de medição compreende um conjunto de elementos como 
sensores, circuitos, cabos, visores, equações e programas de computador, cujo 
propósito é oferecer informações acerca do valor de uma grandeza física 
específica conhecida como mesurando. 
Antes de avançarmos, é relevante considerar alguns pontos para abordar 
o tema. 
Um transdutor, por definição, é um dispositivo capaz de converter uma 
forma de energia em outra. Tomemos como exemplo um cristal de quartzo, que 
converte deformação em tensão elétrica e vice-versa. Dessa forma, um 
dispositivo construído com quartzo, utilizado para medir a frequência de vibração 
de um elemento, é considerado um transdutor. Sensores, por sua vez, integram 
a categoria de transdutores, pois têm a capacidade de “sentir” variáveis físicas 
como movimento, temperatura e pressão, transformando-as em sinais elétricos. 
Logo, o dispositivo de quartzo mencionado anteriormente é também um sensor. 
Contrariamente, os atuadores, que convertem sinais elétricos em outras 
grandezas físicas, são transdutores, mas não podem ser classificados como 
sensores. Um dispositivo de quartzo utilizado como microatuador, operando por 
meio de sua deformação em resposta a um comando elétrico, é um exemplo de 
transdutor. 
Finalmente, designaremos como instrumento um sistema que, além do 
sensor, incorpora algum nível de processamento na saída dosensor. 
Em sistemas de controle, a medição desempenha um papel crucial na 
obtenção de informações sobre o comportamento do sistema e na tomada de 
 
 
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decisões para que sejam alcançados os objetivos desejados. As abordagens 
comumente empregadas são a medição em malha aberta e em malha fechada. 
Na medição em malha aberta, o sistema não utiliza a informação da saída 
para ajustar ou corrigir o processo. Em vez disso, a entrada é determinada sem 
considerar o estado atual do sistema. Na Figura 2 temos um exemplo de medição 
em malha aberta. Veja que esse é um sistema de certa forma simples. 
Figura 2 – Medição em malha aberta 
 
O sistema não faz ajustes automáticos com base na resposta do sistema. 
É suscetível a perturbações externas, pois não há correção contínua. Sistemas 
simples ou processos em que as perturbações são conhecidas e podem ser 
compensadas diretamente. 
Na medição em malha fechada, o sistema usa a informação da saída para 
ajustar a entrada, buscando manter o sistema em conformidade com as 
especificações desejadas. Na Figura 3 temos um sistema de medição em malha 
fechada. Note que esse é um sistema mais complexo. 
Figura 3 – Medição em malha fechada 
 
 
 
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Correções automáticas são aplicadas com base na comparação entre a 
saída desejada e a saída real. É menos suscetível a perturbações externas 
devido à retroalimentação contínua. Sistemas complexos ou processos em que 
é essencial manter as variáveis de saída próximas aos valores desejados. A 
seguir temos alguns parâmetros para a escolha de cada um dos sistemas de 
medição. 
• Malha aberta 
− Simplicidade de implementação. 
− Adequada quando as perturbações podem ser previstas e 
compensadas de antemão. 
− Menor precisão em ambientes dinâmicos e sujeitos a mudanças 
imprevistas. 
• Malha fechada 
− Melhor capacidade de resposta a perturbações e variações no 
sistema. 
− Maior complexidade de implementação, mas oferece maior precisão. 
− Preferível em sistemas dinâmicos e sujeitos a mudanças significativas. 
A escolha entre medição em malha aberta e malha fechada depende das 
características específicas do sistema e dos requisitos de desempenho. 
Enquanto a malha aberta oferece simplicidade e eficácia em situações 
controladas, a malha fechada é preferida em sistemas complexos, nos quais a 
capacidade de adaptação contínua é vital para atender a requisitos dinâmicos e 
garantir estabilidade ao longo do tempo. Em muitos casos, a integração de 
ambas as abordagens, conhecida como controle em malha fechada com 
compensação em malha aberta, é empregada para que sejam obtidos benefícios 
combinados de eficiência e precisão. 
TEMA 3 – MODOS DE OPERAÇÃO DE INSTRUMENTOS 
Examinaremos um dispositivo arbitrário na qualidade de um sistema que 
tem tanto entradas quanto saídas. Em linhas gerais, quase todo procedimento 
físico pode ser entendido como um sistema caracterizado por entradas e saídas. 
Adotando essa abordagem, um dispositivo pode ser retratado conforme 
evidenciado na Figura 4, em que a variável a ser mensurada é designada como 
entrada e a indicação fornecida pelo dispositivo é considerada como saída. Nos 
 
 
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textos de metrologia, é habitual fazer menção à entrada como sendo o 
mesurando. 
Figura 4 – Representação ideal de entrada e saída de um instrumento 
 
Os modos de operação dos instrumentos na área de instrumentação 
industrial desempenham um papel crucial na execução e no controle eficientes 
dos processos industriais. Esses modos, muitas vezes, refletem as diversas 
funções e capacidades dos instrumentos utilizados para medir, monitorar e 
controlar variáveis essenciais nos ambientes industriais. Aqui exploraremos 
alguns dos modos de operação mais comuns. 
3.1 Modo de medição 
Este é o modo fundamental em que os instrumentos realizam a medição 
direta de uma grandeza específica, como temperatura, pressão, vazão ou nível. 
Neste modo, os sensores captam os dados do ambiente e geram saídas 
proporcionais à grandeza medida. 
A medição é uma prática essencial em diversas áreas, desempenhando 
um papel crucial na obtenção de informações precisas e confiáveis. No contexto 
dos instrumentos de medição, o modo como essa medição é realizada é de suma 
importância para garantir resultados precisos e relevantes. 
Um instrumento de medição opera por meio de um modo específico, que 
se refere à abordagem e à técnica utilizadas para quantificar uma grandeza física 
desejada. Em primeiro lugar, é crucial compreender que cada instrumento tem 
um método único de medição, adaptado às características da grandeza a ser 
mensurada. 
Os modos de medição variam amplamente, dependendo do tipo de 
instrumento. Por exemplo, em instrumentos elétricos, o modo de medição pode 
envolver a aplicação de corrente elétrica ou tensão a uma amostra para 
determinar propriedades elétricas específicas. Em instrumentos ópticos, como 
 
 
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microscópios ou espectrofotômetros, o modo de medição pode ser baseado na 
análise da luz transmitida, refletida ou absorvida pela amostra. 
Figura 5 – Medição de pressão (medição normal) 
 
Crédito: Sergey Ryzhov/Shutterstock. 
3.2 Modo de controle 
Instrumentos em modo de controle são projetados para influenciar 
ativamente um processo. Eles recebem informações de sensores, comparam-
nas com valores desejados (set points) e, em seguida, ajustam atuadores para 
manter o processo dentro de parâmetros predeterminados. 
3.3 Modo de alarme 
Este modo é dedicado à detecção precoce de condições anormais. Os 
instrumentos configurados em modo de alarme monitoram continuamente as 
variáveis e emitem alertas ou acionam dispositivos de segurança quando os 
valores ultrapassam limites predefinidos. 
 
 
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3.4 Modo de calibração 
Os instrumentos frequentemente têm um modo específico para 
calibração, no qual são ajustados para garantir a precisão das medições. Este 
modo envolve a comparação das leituras do instrumento com padrões 
conhecidos e a realização de ajustes conforme necessário. 
Figura 6 – Calibração de equipamento 
 
Crédito: Travel mania/Shutterstock. 
3.5 Modo de configuração 
No modo de configuração, os operadores têm acesso às configurações e 
aos parâmetros do instrumento. Isso permite a personalização de variáveis 
operacionais, como unidades de medida, limites de alarme e outras 
características específicas do processo. 
3.6 Modo de diagnóstico 
Instrumentos modernos frequentemente incorporam modos de 
diagnóstico que monitoram o próprio estado do instrumento. Essa funcionalidade 
auxilia na identificação de problemas potenciais, facilitando a manutenção 
preventiva. 
 
 
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3.7 Modo de comunicação 
À medida que a automação industrial avança, muitos instrumentos 
operam em modos de comunicação. Isso permite a integração em redes 
industriais, facilitando o monitoramento centralizado e a comunicação com 
outros dispositivos e sistemas. 
3. 8 Modo de economia de energia 
Em busca de eficiência energética, alguns instrumentos têm modos que 
otimizam o consumo de energia, reduzindo a atividade quando não são 
estritamente necessários. 
3.9 Modo de manutenção 
Instrumentos podem ter modos específicos para facilitar procedimentos 
de manutenção, como troca de sensores, limpeza ou calibração regular. 
Compreender e utilizar adequadamente esses modos de operação é 
crucial para maximizar a eficiência operacional, garantir a precisão das medições 
e manter um ambiente industrial seguro e confiável. A integração harmoniosa 
desses modos contribui para o desempenho otimizado dos instrumentos na 
instrumentação industrial. 
TEMA 4 – ANÁLISE FUNCIONAL DE INSTRUMENTOS 
A análise funcional de instrumentos na instrumentação industrial é uma 
abordagem metodológica que busca entender em detalhes as operações e 
contribuições individuais de cada componente de um instrumento, visando 
otimizar seu desempenho e eficácia no contexto industrial.Ao iniciar-se a análise funcional, é crucial que sejam identificadas as 
funções primárias que o instrumento desempenha. Seja a medição precisa de 
variáveis, o controle de processos, a detecção de falhas ou outras tarefas 
específicas, compreender claramente essas funções é essencial para avaliar o 
instrumento em sua totalidade. 
A decomposição do sistema em componentes menores é parte integrante 
da análise funcional. Cada sensor, atuador, circuito eletrônico e interface é 
 
 
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examinado em detalhes para entender como contribui para o funcionamento 
global do instrumento. 
A relação entre as entradas e as saídas do instrumento é explorada 
minuciosamente. Isso inclui a compreensão do modo como mudanças nas 
variáveis medidas afetam as leituras e as respostas do instrumento, sendo vital 
para assegurar a precisão e a sensibilidade desejadas. 
Além disso, a análise funcional avalia a sensibilidade do instrumento, sua 
capacidade de detectar variações sutis nas variáveis e a precisão das leituras 
em comparação com os valores reais. Essa avaliação contribui para garantir a 
confiabilidade das medições realizadas. 
Instrumentos de controle passam por uma análise específica da 
integração de feedbacks de sensores para ajustar atuadores, mantendo 
variáveis controladas dentro de parâmetros específicos. Isso é crucial para 
garantir a estabilidade e a eficiência dos processos industriais. 
A análise funcional também abrange os diferentes modos de operação 
dos instrumentos, como medição, controle, calibração e diagnóstico. 
Compreender como esses modos se inter-relacionam é essencial para a 
operação eficaz do instrumento em diferentes cenários. 
Além disso, a análise funcional destaca a capacidade do instrumento de 
responder a condições anormais, como falhas ou variações inesperadas. Essa 
capacidade é crucial para manter a segurança e a estabilidade do processo 
industrial. 
Em um contexto mais amplo, a análise funcional avalia como os 
instrumentos integram-se em sistemas complexos, operando de forma 
harmoniosa com outros dispositivos e contribuindo para os objetivos 
operacionais gerais da indústria. 
Como uma prática contínua, a análise funcional é ajustada conforme 
necessário à medida que a tecnologia avança ou as exigências operacionais 
evoluem. A busca constante por melhorias garante que os instrumentos 
permaneçam alinhados com os mais altos padrões de desempenho, 
confiabilidade e eficiência na instrumentação industrial. 
De maneira geral, é viável analisar um instrumento específico por meio de 
uma delimitação funcional de seus subsistemas. Tipicamente, um instrumento é 
composto por mais de um componente. Cada componente individual ou um 
conjunto deles exerce uma função distinta, e a representação de um instrumento 
 
 
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com base nessas funções é conhecida como descrição funcional. Neste tópico, 
serão abordadas as funções primordiais dos subsistemas de um instrumento, 
demonstrando-se como é factível realizar sua descrição funcional. Por outro 
lado, a performance de um instrumento é caracterizada e quantificada em 
relação às suas propriedades estáticas e dinâmicas. 
Com o intuito de elucidar a descrição funcional de instrumentos, considere 
o sistema fictício representado na Figura 7(a). Nesse sistema, almeja-se 
mensurar a temperatura do líquido no tanque por meio de um sensor de 
temperatura, especificamente um termopar. Este encontra-se conectado ao 
transmissor, destacado por um círculo em sua extremidade (como representado 
na figura). O transmissor assume a responsabilidade de amplificar o sinal e 
efetuar qualquer condicionamento necessário antes de sua transmissão, 
abrangendo a compensação da junta de referência e a amplificação e filtragem 
do sinal. Na configuração considerada, a transmissão ocorre via cabo. 
Antes de ser apresentado no display, o sinal precisa passar por adequado 
condicionamento para atender às especificações do elemento de representação, 
que, nesse caso, é o display. A título de exemplo, é comum transmitir o sinal 
utilizando-se um laço de corrente. Caso o display requisite um sinal em tensão 
como entrada, torna-se imperativo realizar uma conversão de “corrente para 
tensão” como parte do condicionamento de sinal. Dispositivos responsáveis por 
realizar a conversão de corrente (I) para tensão (V) são frequentemente 
denotados pelo símbolo I/V. 
Figura 7 – Descrição funcional de um sistema de medição fictício 
 
Na Figura 7(b) está delineada a descrição funcional do sistema em 
análise, cuja medição é conduzida no meio aquoso. O componente primário 
 
 
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responsável pela troca de energia com o meio é o termopar, desempenhando 
simultaneamente o papel de conversor de variáveis. Sua entrada corresponde à 
temperatura, enquanto o sinal por ele gerado manifesta-se como uma forma 
elétrica (tensão). 
TEMA 5 – TÉCNICAS DE CORREÇÃO DE ERRO 
Embora exista uma sobreposição em alguns métodos, os “Métodos para 
minimizar os efeitos de entradas espúrias” e as “Técnicas de correção de erro 
em instrumentação industrial” têm objetivos ligeiramente diferentes. Vamos 
destacar as distinções a seguir. 
5.1 Métodos para minimizar efeitos de entradas espúrias 
Esses métodos referem-se a estratégias para reduzir ou eliminar a 
influência de sinais indesejados e interferências ou perturbações externas nos 
sistemas de medição. Exemplos: isolamento elétrico, blindagem, técnicas de 
aterramento adequado, filtragem de sinais e posicionamento adequado de 
sensores para minimizar a interferência são algumas abordagens comumente 
utilizadas. 
Minimizar os efeitos de entradas espúrias é fundamental para garantir a 
precisão e a confiabilidade das medições em sistemas de instrumentação. 
Diversas técnicas são comumente empregadas para atingir esse objetivo. 
A utilização de isoladores elétricos é uma prática essencial para prevenir 
a propagação de sinais indesejados através de circuitos, garantindo que a 
interferência em um componente não afete outros. Além disso, a aplicação de 
materiais de blindagem, como malhas metálicas ou revestimentos condutores, 
protege cabos e componentes eletrônicos contra campos eletromagnéticos 
externos. 
A implementação de sistemas de aterramento eficientes é outra medida 
importante para minimizar a interferência causada por correntes parasitas, 
proporcionando um caminho de retorno adequado para as correntes 
indesejadas. A filtragem de sinais, seja por meio de filtros analógicos ou digitais, 
atenua sinais de frequência indesejada e reduz a presença de ruído nos sistemas 
de medição. 
 
 
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O posicionamento estratégico de sensores também desempenha um 
papel crucial, minimizando a captação de interferências por meio do 
distanciamento de fontes de ruído ou do uso de barreiras físicas. A compensação 
de erros na fonte, através do desenvolvimento de algoritmos ou técnicas para 
corrigir automaticamente sinais afetados por interferências, assegura leituras 
mais precisas. 
A utilização de cabos blindados é uma prática comum para proteger sinais 
elétricos contra interferências eletromagnéticas externas. A seleção de 
frequências de operação diferentes para sistemas ou componentes distintos 
também reduz a probabilidade de interferência mútua. 
A realização de calibrações regulares é uma estratégia eficaz para 
compensar qualquer alteração nas características do sistema de medição devido 
a interferências ou outros fatores externos. O uso de dispositivos de supressão 
de surto protege os circuitos contra picos de voltagem repentinos, resultantes de 
interferências elétricas. 
Em sistemas de comunicação, a aplicação de técnicas de modulação 
específicas pode ajudar a minimizar a interferência eletromagnética entre 
diferentes canais. Cada uma dessas técnicas pode ser aplicada de acordo com 
as características específicas do ambiente industrial e dos equipamentos 
envolvidos, sendo importante realizaruma análise cuidadosa para determinar a 
abordagem mais eficaz em cada caso. 
5.2 Técnicas de correção de erro em instrumentação industrial 
Estas técnicas concentram-se em corrigir erros sistemáticos ou aleatórios 
nos instrumentos de medição, garantindo que as leituras estejam o mais próximo 
possível dos valores reais. Exemplos: calibração regular, compensação de 
temperatura e pressão, utilização de sistemas redundantes, feedback e controle 
para ajuste automático, e métodos específicos para lidar com não linearidades 
nos sensores. 
A garantia da precisão e confiabilidade das medições na instrumentação 
industrial é vital, e a correção de erros desempenha um papel crucial nesse 
processo. Diversas técnicas e estratégias são empregadas para minimizar ou 
corrigir imprecisões nos sistemas de medição industrial. A seguir destacamos 
algumas das principais práticas. 
 
 
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• Calibração. Realizar calibrações regulares é uma prática usual. Isso inclui 
a comparação da saída do instrumento com um padrão conhecido, 
ajustando-se as leituras conforme necessário. 
• Compensação de temperatura. Em muitos casos, os sensores são 
sensíveis à temperatura. Utilizar sensores de temperatura adicionais para 
medir a temperatura ambiente e compensar as leituras dos sensores 
principais é uma prática comum. 
• Compensação de pressão. Assim como a temperatura, a pressão pode 
afetar as leituras de alguns sensores. A utilização de sensores de pressão 
adicionais pode compensar variações na pressão ambiente. 
• Filtragem de sinais. A aplicação de filtros, sejam digitais ou analógicos, 
ajuda a suavizar leituras ruidosas e eliminar flutuações indesejadas nos 
sinais dos sensores. 
• Redundância de sensores. Utilizar múltiplos sensores para medir a 
mesma grandeza e comparar suas saídas pode ajudar a identificar e 
corrigir falhas individuais. 
• Compensação de linearidade e histerese. Em casos nos quais os 
sensores apresentam respostas não lineares, a calibração do instrumento 
utilizando-se curvas específicas pode corrigir essas não linearidades. 
• Feedback e controle. Em sistemas dinâmicos, implementar sistemas de 
controle que ajustam automaticamente as configurações do instrumento 
com base nas leituras em tempo real ajuda a manter a precisão. 
• Correção de erros de atraso. Em sistemas com atraso na resposta, a 
aplicação de técnicas como compensação de fase pode corrigir erros de 
tempo. 
• Manutenção preventiva. Manter os instrumentos limpos, calibrados e em 
boas condições é uma prática essencial para prevenir erros ao longo do 
tempo. 
Adaptar essas técnicas às características específicas do sistema de 
medição e às condições operacionais da indústria é crucial. Além disso, a 
documentação adequada dessas técnicas e procedimentos de manutenção é 
essencial para garantir a qualidade contínua das medições. 
Embora ambos os conjuntos de técnicas visem melhorar a qualidade das 
medições, a minimização de efeitos de entradas espúrias está mais diretamente 
relacionada à redução de interferência externa, enquanto as técnicas de 
 
 
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correção de erro concentram-se em ajustar e calibrar os instrumentos para 
melhorar a precisão intrínseca do sistema de medição. 
Em resumo, enquanto os métodos para minimizar entradas espúrias 
atuam mais na prevenção e na redução de interferências externas, as técnicas 
de correção de erro lidam com aprimoramentos específicos para garantir a 
precisão dos dados medidos dentro do sistema de instrumentação industrial. 
FINALIZANDO 
Ao chegarmos ao final desta etapa, é evidente que cada tópico abordado, 
desde “Introdução aos sistemas de medição” até “Técnicas de correção de erro”, 
desempenha um papel vital na construção de um entendimento abrangente e 
aprofundado. Esperamos que você tenha adquirido insights valiosos sobre a 
complexidade dos sistemas de medição e as estratégias necessárias para 
alcançar resultados precisos. 
Ao explorar o tema “Medição em malha aberta e fechada”, descobrimos 
como diferentes abordagens impactam a confiabilidade das medições. 
Investigamos os “Modos de operação de instrumentos” para entender como eles 
se adaptam a cenários específicos. Na “Análise funcional de instrumentos”, 
mergulhamos nos princípios por trás das medições, enquanto as “Técnicas de 
correção de erro” solidificaram a importância da precisão na instrumentação. 
Que este conhecimento sirva como base para que você explore ainda 
mais as inovações em medição e instrumentação. Ao encerrar este estudo, 
destacamos a importância de continuar a busca pelo entendimento aprofundado, 
essencial para enfrentar os desafios futuros na área de sistemas de medição. 
Que você aplique esse conhecimento com confiança e eficácia em suas futuras 
empreitadas profissionais. 
 
 
 
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REFERÊNCIAS 
AGUIRRE, L. A. Fundamentos de instrumentação. São Paulo: Pearson, 2013. 
ALVES, J. L. L. Instrumentação, controle e automação de processos. 2. ed. 
Rio de Janeiro: LTC, 2017. 
BALBINOT, A.; BRUSAMARELLO, V. J. Instrumentação e fundamentos de 
medidas. 3. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2019. v. 1. 
______. Instrumentação e fundamentos de medidas. 3. ed. Rio de Janeiro: 
LTC, 2019. v. 2. 
BEGA, E. A. Instrumentação industrial. 3. ed. Rio de Janeiro: Interciência, 
2011. 
FIALHO, A. B. Instrumentação industrial: conceitos, aplicações e análises. 7. 
ed. São Paulo: Érica, 2010. 
FRANCHI, C. M. Instrumentação de processos industriais: princípios e 
aplicações. São Paulo: Érica, 2015. 
MORAES, C. C.; CASTRUCCI, P. L. Engenharia de automação industrial. 2. 
ed. Rio de Janeiro: LTC, 2010. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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AULA 2 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Prof. Juliano de Mello Pedroso 
 
 
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CONVERSA INICIAL 
O estudo da instrumentação nos conduz a um fascinante universo de 
medições e controle, em que compreender a caracterização estática e dinâmica 
de instrumentos é essencial. A caracterização estática refere-se à capacidade 
de um instrumento em fornecer leituras precisas em condições de equilíbrio, 
enquanto a caracterização dinâmica aborda a resposta do instrumento a 
variações ao longo do tempo. Ambos são fundamentais para avaliar a 
confiabilidade e a eficácia dos instrumentos em diversas aplicações. 
A análise de sinais é uma habilidade indispensável para os profissionais 
de instrumentação. Compreender as características dos sinais, como amplitude, 
frequência e forma de onda, é crucial para interpretar corretamente as 
informações fornecidas pelos instrumentos. Esse aspecto do estudo nos leva a 
explorar técnicas de processamento de sinais e métodos de análise que são 
vitais para a tomada de decisões precisas em sistemas de controle e medição. 
Ao adentrarmos nos sistemas eletrônicos para instrumentação, 
deparamo-nos com a complexidade e a versatilidade necessárias para projetar 
circuitos capazes de amplificar, filtrar e processar sinais de maneira eficiente. 
Neste contexto, a integração de componentes eletrônicos e o entendimento de 
suas características tornam-se peças-chave para o desenvolvimento de 
sistemas eletrônicos robustos e precisos. 
Os amplificadores de instrumentação representam uma ferramenta 
valiosa na instrumentação eletrônica. Projetados para oferecer ganhos 
diferenciais e rejeição de modo comum, esses amplificadores são fundamentais 
para amplificar sinais de baixa amplitude, mantendo a fidelidade da informação. 
Seu papel crucial em aplicações de medição de precisão os torna uma área de 
estudo essencial neste campo. 
Os acoplamentos elétricos desempenham um papel vital na transmissão 
de sinais entre diferentes partes de um sistema. Compreender os diferentes 
métodos de acoplamento, como acoplamento direto, capacitivo e indutivo, é 
crucial para garantir a integridade do sinal e minimizar interferências 
indesejadas. Essa abordagem se revela indispensável para assegurar a 
confiabilidade dossistemas de instrumentação em ambientes diversos. 
 
 
 
 
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TEMA 1 – CARACTERIZAÇÃO ESTÁTICA E DINÂMICA DE INSTRUMENTOS 
A caracterização estática e dinâmica de instrumentos na instrumentação 
industrial representa uma abordagem essencial para entender o comportamento 
desses dispositivos em diferentes condições e cenários operacionais. Essa 
análise aprofundada visa proporcionar uma visão abrangente das capacidades 
e limitações dos instrumentos, contribuindo para a otimização de processos 
industriais. Aqui estão alguns aspectos destacados dessas duas abordagens de 
caracterização: 
1.1 Caracterização estática 
A caracterização estática de instrumentos concentra-se nas propriedades 
e respostas quando os instrumentos estão em repouso ou sujeitos a mudanças 
lentas nas variáveis medidas. Alguns pontos-chave incluem: 
1.1.1 Sensibilidade 
Avaliação da resposta do instrumento a pequenas variações nas 
entradas, fornecendo insights sobre sua capacidade de detectar mudanças sutis. 
A sensibilidade de um instrumento desempenha um papel crucial na sua 
capacidade de responder a mudanças na grandeza física que está sendo 
medida. A caracterização estática dessa propriedade é essencial para 
compreender a resposta do instrumento em diferentes condições e garantir a 
precisão das medições realizadas. 
A sensibilidade de um instrumento pode ser definida como a relação entre 
a variação na saída do instrumento e a variação correspondente na entrada, 
mantendo-se as demais condições constantes. Em termos práticos, a 
sensibilidade reflete a capacidade do instrumento de detectar e responder a 
pequenas alterações na quantidade que está sendo medida. 
Ao realizar a caracterização estática da sensibilidade de um instrumento, 
é necessário considerar vários fatores. Em primeiro lugar, a linearidade da 
resposta é crucial. Um instrumento linear responde de maneira proporcional à 
variação na entrada, facilitando interpretações diretas dos resultados obtidos. 
Além disso, é importante avaliar a histerese, que representa a dependência da 
resposta do instrumento em relação à trajetória percorrida pela grandeza 
medida. 
 
 
4 
Outro aspecto relevante na caracterização estática da sensibilidade é a 
análise da repetibilidade e da precisão. A repetibilidade refere-se à capacidade 
do instrumento de fornecer resultados consistentes em condições idênticas, 
enquanto a precisão diz respeito à proximidade dos valores medidos em relação 
ao valor real da grandeza. 
Métodos como calibração utilizando padrões conhecidos são comumente 
empregados na caracterização estática da sensibilidade. Esses procedimentos 
ajudam a identificar e corrigir possíveis desvios e garantir que o instrumento 
forneça medições confiáveis em diversas situações. 
1.1.2 Precisão 
Análise da capacidade do instrumento de fornecer leituras consistentes e 
próximas aos valores reais em condições estáveis. 
1.1.3 Linearidade 
Verificação da relação linear entre as entradas e saídas do instrumento 
para garantir um comportamento previsível. 
1.1.4 Histerese 
Avaliação da dependência do instrumento em relação à direção das 
mudanças nas variáveis, examinando se as leituras são afetadas por alterações 
anteriores nas condições. 
1.1.5 Exatidão 
Comparação entre as leituras do instrumento e os valores reais para 
garantir a precisão global em diferentes pontos de operação. 
A exatidão é uma medida crítica da confiabilidade de um instrumento de 
medição e desempenha um papel fundamental na garantia de resultados 
precisos e fiéis à realidade. A caracterização estática da exatidão é uma análise 
aprofundada que busca compreender a capacidade do instrumento de fornecer 
leituras precisas em relação aos valores reais das grandezas medidas. 
Ao abordar a exatidão em um instrumento, é imperativo avaliar diversos 
componentes que podem influenciar a fidedignidade das medições. A precisão 
absoluta, que expressa o quão próximo um resultado está do valor verdadeiro, é 
 
 
5 
uma consideração essencial. Além disso, a análise de erros sistemáticos e 
aleatórios, bem como a correção de eventuais desvios, é crucial para garantir a 
confiabilidade das medições. 
Na caracterização estática da exatidão, é necessário considerar a 
incerteza de medição, que representa a faixa na qual o valor real da grandeza 
medida é esperado com determinada probabilidade. Isso proporciona uma visão 
holística da confiabilidade do instrumento em diferentes condições e situações 
operacionais. 
Métodos de calibração utilizando padrões rastreáveis a normas 
reconhecidas são frequentemente empregados para realizar a caracterização 
estática da exatidão. Esses procedimentos permitem identificar e corrigir 
possíveis fontes de erro, garantindo que o instrumento mantenha um 
desempenho preciso e confiável ao longo do tempo. 
1.2 Caracterização dinâmica 
A caracterização dinâmica, por outro lado, se concentra nas respostas do 
instrumento a mudanças rápidas ou perturbações nas variáveis medidas. 
Aspectos importantes desta abordagem incluem: 
1.2.1 Tempo de resposta 
Avaliação da velocidade com que o instrumento responde a variações nas 
entradas, crucial para processos que demandam ajustes rápidos. 
1.2.2 Frequência de resposta 
Exame da faixa de frequência na qual o instrumento pode seguir 
mudanças nas variáveis, essencial em processos dinâmicos. 
1.2.3 Amplitude de resposta 
Verificação da capacidade do instrumento de lidar com variações 
significativas nas entradas sem saturação ou perda de precisão. 
 
 
6 
1.2.4 Estabilidade dinâmica 
Avaliação da estabilidade do instrumento durante mudanças transitórias, 
prevenindo oscilações indesejadas. 
1.2.5 Supressão de ruído 
Identificação da capacidade do instrumento de filtrar e suprimir ruídos 
indesejados nas leituras, garantindo dados mais confiáveis. 
Ambas as caracterizações, estática e dinâmica, são fundamentais para 
entender e aprimorar o desempenho dos instrumentos na Instrumentação 
Industrial. Essa análise profunda não apenas contribui para a escolha adequada 
de instrumentos em diferentes aplicações, mas também auxilia na 
implementação de estratégias eficazes de controle e manutenção preventiva. É 
uma prática contínua que evolui com os avanços tecnológicos e as mudanças 
nas demandas operacionais, garantindo que os instrumentos estejam alinhados 
com os mais altos padrões de eficiência e confiabilidade. 
TEMA 2 – ANÁLISE DE SINAIS EM INSTRUMENTAÇÃO 
A análise de sinais desempenha um papel fundamental na instrumentação 
industrial, oferecendo uma abordagem detalhada para compreender as 
características e informações contidas nos sinais provenientes dos diversos 
sensores e instrumentos utilizados em processos industriais. Essa prática 
possibilita a extração de dados significativos, identificação de padrões e 
detecção de possíveis anomalias, contribuindo para o monitoramento eficaz e a 
tomada de decisões informadas. Abaixo, exploramos os principais aspectos da 
análise de sinais na instrumentação industrial: 
2.1 Representação do sinal 
Na instrumentação, um sinal refere-se a uma representação física de uma 
grandeza que está sendo medida ou monitorada. Essa grandeza pode ser de 
natureza diversa, como temperatura, pressão, tensão elétrica, corrente, entre 
outras. O sinal é a forma como essa informação é codificada e transmitida para 
ser processada ou exibida por um instrumento de medição. 
 
 
7 
2.1.1 Sinal analógico 
Natureza contínua: um sinal analógico é caracterizado por uma variação 
contínua ao longo do tempo ou do espaço. Isso significa que o valor do sinal 
pode assumir qualquer valor dentro de um intervalo definido, resultando em uma 
representação suave e contínua da grandeza física. Exemplos comuns incluem 
formas de onda senoidais ou gráficos contínuos. 
Representação: os sinais analógicos são representados por uma 
amplitude que varia de acordo com a grandezamedida. Em instrumentação, 
esses sinais são frequentemente capturados por sensores e transdutores que 
geram uma saída proporcional à grandeza física monitorada. 
2.1.2 Sinal digital 
Natureza discreta: ao contrário dos sinais analógicos, os sinais digitais 
são discretos, representados por valores específicos em momentos 
determinados. A informação é quantizada em valores discretos, geralmente em 
formato binário (0s e 1s), o que facilita o armazenamento, processamento e 
transmissão de dados. 
Representação: em vez de uma amplitude contínua, os sinais digitais são 
representados por uma sequência de bits, onde cada bit possui um valor 
específico. Dispositivos digitais, como computadores e microcontroladores, 
manipulam esses sinais discretos para processar informações e realizar 
operações lógicas. 
2.2 Diferenças principais 
Natureza da variação: sinais analógicos têm uma variação contínua, 
enquanto sinais digitais têm uma variação discreta. 
Precisão e estabilidade: sinais analógicos podem ser afetados por 
ruídos e perdas devido à natureza contínua, enquanto sinais digitais são menos 
susceptíveis a interferências e podem ser mais facilmente recuperados e 
corrigidos. 
Armazenamento e processamento: sinais analógicos são mais 
complexos para armazenar e processar diretamente, enquanto sinais digitais 
podem ser facilmente manipulados por dispositivos digitais, oferecendo 
vantagens em termos de precisão e eficiência. 
 
 
8 
A principal diferença entre sinais analógicos e digitais reside na natureza 
da representação da informação, sendo contínua e suave no caso dos sinais 
analógicos e discreta e quantizada no caso dos sinais digitais. 
 Na Figura 1 temos de forma visual a diferença entre sinais analógicos e 
sinais digitais. 
Figura 1 – Tipos de sinais 
 
2.3 Outras premissas sobre sinais 
2.3.1 Domínio do tempo versus domínio da frequência 
A escolha entre a análise no domínio do tempo ou no domínio da 
frequência depende da natureza do sinal. No domínio do tempo, observamos 
como o sinal varia ao longo do tempo, enquanto no domínio da frequência, 
analisamos as componentes espectrais do sinal. 
2.3.2 Filtragem de sinais 
A aplicação de técnicas de filtragem é crucial para remover ruídos 
indesejados e destacar as características importantes do sinal. Isso pode 
envolver o uso de filtros passa-baixo, passa-alta ou band-pass, dependendo dos 
requisitos específicos. 
2.3.3 Transformada de fourier 
A Transformada de Fourier é frequentemente empregada para converter 
sinais do domínio do tempo para o domínio da frequência, revelando as 
diferentes componentes espectrais presentes no sinal. 
 
 
9 
2.3.4 Análise de amplitude e fase 
A análise de amplitude e fase das componentes do sinal permite 
compreender a intensidade e o deslocamento temporal das diferentes 
frequências presentes. 
2.3.5 Espectrograma 
O espectrograma é uma ferramenta valiosa para visualizar como a 
distribuição espectral do sinal muda ao longo do tempo, fornecendo informações 
sobre tendências e variações. 
2.3.6 Análise de modulação 
Em sistemas que utilizam técnicas de modulação, a análise de sinais inclui 
a identificação de padrões de modulação, como amplitude, frequência ou fase 
modulada, dependendo do caso. 
2.3.7 Análise de harmônicos 
A presença de harmônicos em sinais elétricos é comum e pode ser 
analisada para identificar distorções indesejadas e melhorar a qualidade da 
energia. 
2.3.8 Análise espectral 
A análise espectral fornece informações sobre a distribuição de energia 
ao longo das diferentes frequências presentes no sinal, auxiliando na 
identificação de eventos específicos. 
2.3.9 Análise de formas de onda complexas 
Em situações onde os sinais são complexos, como formas de onda não 
senoidais, a análise inclui a utilização de ferramentas matemáticas avançadas, 
como a Transformada Wavelet, para revelar detalhes mais refinados. 
 
 
10 
2.3.10 Diagnóstico de falhas 
A análise de sinais é valiosa para o diagnóstico de falhas em 
equipamentos, identificando padrões anômalos que podem indicar problemas 
operacionais ou de desgaste. 
A análise de sinais na Instrumentação Industrial é uma prática dinâmica e 
contínua, adaptando-se às demandas específicas de cada aplicação. Com a 
evolução das tecnologias de sensoriamento e processamento de sinais, a 
capacidade de extrair informações úteis dos sinais torna-se cada vez mais 
essencial para o monitoramento preciso, controle eficaz e manutenção 
preventiva em ambientes industriais. 
TEMA 3 – SISTEMAS ELETRÔNICOS PARA INSTRUMENTAÇÃO 
Sistemas eletrônicos desempenham um papel central na instrumentação 
industrial, fornecendo a base tecnológica para a medição, monitoramento e 
controle de variáveis críticas em processos industriais. Esses sistemas são 
projetados para oferecer precisão, confiabilidade e flexibilidade em ambientes 
desafiadores. A seguir, abordamos os principais aspectos relacionados aos 
sistemas eletrônicos na instrumentação: 
3.1 Sensores e transdutores 
Os sistemas eletrônicos começam com sensores e transdutores, 
dispositivos que convertem grandezas físicas, como temperatura, pressão ou 
fluxo, em sinais elétricos mensuráveis. Esses sinais formam a base para as 
medições subsequentes. 
Os termos sensor e transdutor estão relacionados, mas têm significados 
ligeiramente diferentes. 
Um sensor é um dispositivo que detecta ou mede uma determinada 
grandeza física, como luz, temperatura, pressão, umidade, movimento etc. Ele 
converte a informação física em um sinal elétrico ou outro tipo de sinal que pode 
ser facilmente interpretado e processado. Exemplos comuns de sensores 
incluem sensores de temperatura, sensores de movimento, sensores de luz, 
entre outros. 
Um transdutor é um dispositivo que converte uma forma de energia em 
outra. Ele pode converter energia mecânica, elétrica, térmica, entre outras 
 
 
11 
formas de energia. Sensores são um tipo específico de transdutor que convertem 
uma grandeza física específica em um sinal elétrico ou outro tipo de sinal. Além 
dos sensores, há transdutores que convertem uma forma de energia em outra 
sem medir uma grandeza. Por exemplo, um alto-falante (exemplificado na Figura 
2 é um transdutor que converte um sinal elétrico em ondas sonoras. Enquanto 
um sensor é um tipo de transdutor, nem todo transdutor é um sensor. Os 
sensores são transdutores que estão particularmente envolvidos na medição ou 
detecção de uma grandeza física específica. 
Figura 2 – Transdutor ou alto-falante 
 
Crédito: Lazy Bear/Shutterstock. 
3.2 Condicionamento de sinal 
O condicionamento de sinal é uma etapa crucial. Os sinais provenientes 
dos sensores muitas vezes precisam ser amplificados, filtrados ou adaptados 
para garantir uma representação precisa da variável medida antes de serem 
processados eletronicamente. 
 
 
12 
3.3 Conversão a/d (analógico para digital) 
Para facilitar o processamento digital, os sinais analógicos são 
convertidos em formato digital por meio de conversores analógico-para-digital 
(A/D). Essa etapa é essencial para permitir a manipulação e análise eletrônica 
dos dados. 
3.4 Processamento de sinal 
Sistemas eletrônicos incorporam unidades de processamento dedicadas 
para realizar operações matemáticas, filtragem avançada, correção de erros e 
outras tarefas essenciais para a análise dos dados. 
3.5 Unidades de controle 
Em sistemas de controle, unidades de controle eletrônico são 
responsáveis por tomar decisões com base nas informações recebidas dos 
sensores. Elas ajustam atuadores para manter variáveis dentro dos limites 
desejados. Pode ser um controlador industrial dedicado ou até mesmo um CLP, 
exemplificado na Figura 3. 
Figura 3 – CLP (controlador lógico programável) 
 
Crédito: Xmentoys/Shutterstock. 
 
 
13 
3.6 Comunicação e interface 
A comunicação eficiente é fundamental. Sistemas eletrônicosfrequentemente incorporam interfaces de comunicação, como protocolos 
industriais, para transmitir dados entre instrumentos, sistemas de controle e 
outros dispositivos. 
3.7 Unidades de armazenamento 
Para registros históricos ou análises posteriores, os sistemas eletrônicos 
muitas vezes incluem unidades de armazenamento para salvar dados 
relevantes, permitindo uma avaliação retroativa de desempenho ou identificação 
de padrões. 
3.8 Alimentação e proteção 
Sistemas eletrônicos requerem fontes de alimentação adequadas e 
dispositivos de proteção para garantir operação contínua e segura, protegendo 
contra sobrecargas, surtos elétricos ou outras condições adversas. 
3.9 Firmware e software 
A programação de firmware e software desempenha um papel essencial 
na configuração e operação dos sistemas eletrônicos. Ela permite a 
personalização, a implementação de algoritmos de controle e a adaptação às 
exigências específicas de cada aplicação. 
3.10 Manutenção e diagnóstico 
Sistemas eletrônicos muitas vezes incorporam recursos de 
autodiagnóstico para detectar falhas, facilitando a manutenção preventiva e a 
rápida resolução de problemas. 
3.11 Evolução tecnológica 
A rápida evolução tecnológica impulsiona a constante melhoria dos 
sistemas eletrônicos na Instrumentação Industrial. Avanços em semicondutores, 
 
 
14 
comunicação sem fio e inteligência artificial contribuem para sistemas mais 
eficientes e adaptáveis. 
Os sistemas eletrônicos na instrumentação industrial formam uma 
infraestrutura complexa e interconectada, essencial para o funcionamento 
eficiente dos processos industriais modernos. Esses sistemas combinam 
hardware robusto, algoritmos inteligentes e interfaces avançadas para fornecer 
dados precisos, controle eficaz e insights valiosos para os operadores e 
engenheiros. 
TEMA 4 – AMPLIFICADORES DE INSTRUMENTAÇÃO 
Amplificadores de Instrumentação (AI) são componentes cruciais na 
instrumentação eletrônica, projetados para amplificar sinais de baixa amplitude, 
frequentemente provenientes de sensores, de maneira precisa e eficiente. 
Na Figura 4 temos uma pequena placa com um amplificador soldado de 
forma artesanal. 
Figura 4 – Amplificadores operacionais 
 
Crédito: Hsyn20/Shutterstock. 
Esses amplificadores desempenham um papel vital na obtenção de 
leituras precisas em sistemas de medição, minimizando interferências e ruídos. 
A seguir, destacamos os principais aspectos relacionados aos amplificadores de 
instrumentação: 
 
 
15 
Os amplificadores de instrumentação operam com base no princípio de 
amplificar a diferença de potencial entre duas entradas, comumente referidas 
como a entrada não inversora (+) e a entrada inversora (-). Eles são 
especialmente projetados para amplificar o sinal diferencial entre essas 
entradas, rejeitando sinais comuns, como interferências e ruídos. 
Figura 5 – Pinagem de um amplificador operacional LM741 
 
O LM741 é um amplificador operacional (op-amp) amplamente utilizado 
em eletrônica analógica. A pinagem desse circuito integrado é crucial para 
entender como conectá-lo corretamente em um projeto. A seguir está uma 
explicação da pinagem do CI LM741: 
Pinagem do LM741: 
1. Offset Null (Nulo de Offset) - Pino 1: 
• Este pino é utilizado para ajustar o offset do amplificador operacional, 
permitindo ajustes finos para minimizar a diferença de potencial de 
entrada quando o sinal de entrada é zero. 
2. Inverting Input (Entrada Inversora) - Pino 2: 
• Este é o terminal de entrada inversora, onde o sinal de entrada é 
aplicado quando se utiliza o amplificador em configuração inversora. 
 
 
16 
3. Non-Inverting Input (Entrada Não Inversora) - Pino 3: 
• Este é o terminal de entrada não inversora, onde o sinal de entrada é 
aplicado quando se utiliza o amplificador em configuração não 
inversora. 
4. V- (V- ou Negativo) - Pino 4: 
• Este pino é conectado ao lado negativo da fonte de alimentação. 
5. Offset Null (Nulo de Offset) - Pino 5: 
• Veja a descrição do Pino 1. Em alguns casos, o Pino 5 é utilizado em 
conjunto com o Pino 1 para ajuste do offset. 
6. Output (Saída) - Pino 6: 
• Este é o terminal de saída do amplificador operacional, onde o sinal 
amplificado é retirado. 
7. V+ (V+ ou Positivo) - Pino 7: 
• Este pino é conectado ao lado positivo da fonte de alimentação. 
8. NC (No Connection - Sem Conexão) - Pino 8: 
• Esse pino é normalmente não utilizado e é deixado sem conexão. 
Conexão básica do LM741: 
• O terminal não inversor (Pino 3) e o terminal de saída (Pino 6) são 
frequentemente conectados juntos quando se utiliza o amplificador 
operacional em configuração de amplificador de ganho. 
O LM741 é alimentado simetricamente, o que significa que as fontes de 
alimentação positiva (V+) e negativa (V-) devem ser fornecidas para o correto 
funcionamento do amplificador operacional. 
A polaridade das entradas (não inversora e inversora) é crítica para o 
funcionamento adequado do amplificador em diferentes configurações. 
Certifique-se de seguir as especificações do fabricante e as necessidades 
específicas do seu circuito ao conectar o LM741. Essa pinagem e orientações 
são fundamentais para garantir o desempenho adequado do amplificador 
operacional em seus projetos 
O ganho diferencial é a medida de amplificação aplicada à diferença de 
potencial entre as entradas do amplificador de instrumentação. Esses 
 
 
17 
amplificadores são configuráveis, permitindo ajustes precisos do ganho 
conforme as necessidades específicas da aplicação. 
 Uma característica distintiva dos amplificadores de instrumentação é sua 
alta capacidade de rejeição de modo comum. Isso significa que eles atenuam 
sinais que estão presentes em ambas as entradas, focando exclusivamente na 
amplificação da diferença entre elas. 
Amplificadores de instrumentação são amplamente utilizados em 
sistemas de medição que envolvem sensores, como termopares, pontes de 
Wheatstone, células de carga e termorresistências. Sua capacidade de 
amplificar sinais de baixa amplitude, enquanto rejeitam ruídos, é fundamental 
para a obtenção de leituras precisas. 
Muitos amplificadores de instrumentação possuem configurações de 
ganho programável, permitindo que os usuários ajustem facilmente a 
amplificação de acordo com as características específicas dos sensores ou das 
condições do ambiente. 
Amplificadores de instrumentação geralmente possuem alta impedância 
de entrada, evitando a carga excessiva nos circuitos de medição e garantindo a 
fidelidade do sinal original. 
A resposta em frequência desses amplificadores é projetada para atender 
às exigências das aplicações de medição, garantindo que a amplificação seja 
eficaz em uma ampla faixa de frequências. 
Além das aplicações de medição, os amplificadores de instrumentação 
são empregados em sistemas de controle, onde sua capacidade de amplificar 
sinais diferenciais é valiosa para ajustes precisos e controle dinâmico. 
O design cuidadoso desses amplificadores leva em consideração a 
minimização de ruídos, garantindo que o sinal amplificado mantenha uma 
relação sinal-ruído elevada. 
Muitos amplificadores de instrumentação incluem recursos de proteção 
contra sobrecarga para garantir a integridade do componente em condições 
adversas. 
Os amplificadores de instrumentação são componentes essenciais na 
Instrumentação Eletrônica, proporcionando amplificação precisa de sinais 
diferenciais em uma variedade de aplicações industriais. Sua capacidade de 
rejeitar ruídos e interferências, aliada à flexibilidade de ajuste de ganho, torna-
os indispensáveis para sistemas de medição e controle de alta precisão. O 
 
 
18 
amplificador operacional de Instrumentação, comumente conhecido como INA 
(do inglês Instrumentation Amplifier), é um dispositivo eletrônico projetado para 
amplificar um sinal de baixo nível, geralmente proveniente de sensores ou 
transdutores, de uma maneira altamenteprecisa e com uma rejeição eficiente de 
ruídos comuns. Esse tipo de amplificador é fundamental em aplicações onde a 
precisão na amplificação de sinais de pequena amplitude é crítica, como em 
instrumentação científica, médica e de medição. 
A topologia do INA geralmente consiste em três amplificadores 
operacionais interconectados de forma específica, proporcionando uma alta 
impedância de entrada, rejeição de modo comum (CMR – Common Mode 
Rejection) e flexibilidade nas características de ganho. 
Principais características do INA: 
1. Alta impedância de entrada: 
• O INA é projetado para ter uma impedância de entrada muito alta, o 
que significa que ele consome uma quantidade mínima de corrente do 
sinal de entrada, evitando assim qualquer carga significativa no circuito 
que está sendo medido. 
2. Rejeição de modo comum (CMR): 
• Uma das características mais notáveis do INA é sua capacidade de 
rejeitar efetivamente sinais que são comuns tanto às entradas 
inversoras quanto não inversora. Isso é fundamental para reduzir a 
influência de ruídos ou interferências que podem ser adicionados ao 
sinal original. 
3. Alta precisão e estabilidade: 
• O INA é projetado para proporcionar uma amplificação precisa e 
estável, sendo capaz de manter as características de ganho e rejeição 
de modo comum ao longo do tempo e em diferentes condições 
ambientais. 
4. Configurabilidade de ganho: 
• Os INAs frequentemente possuem circuitos que permitem a fácil 
configuração do ganho do amplificador, permitindo adaptar-se às 
necessidades específicas de diferentes aplicações. 
5. Baixo consumo de energia: 
 
 
19 
• Muitos INAs são projetados para ter um consumo de energia 
relativamente baixo, tornando-os adequados para aplicações onde a 
eficiência energética é uma consideração importante. 
Aplicações típicas do INA: 
1. Medição de sensores de pequena amplitude: 
• O INA é amplamente utilizado em aplicações onde é necessário medir 
sinais provenientes de sensores de baixa potência, como termopares, 
células de carga e sensores de pressão. 
2. Eletrocardiograma (ECG) e eletroencefalograma (EEG): 
• Em instrumentação médica, o INA é empregado para amplificar sinais 
bioelétricos de baixa amplitude para análise precisa, como em ECGs 
e EEGs. 
3. Sistemas de controle e automação: 
• Em ambientes industriais, os INAs são utilizados para medir e 
amplificar sinais de sensores que monitoram variáveis críticas em 
sistemas de controle e automação. 
4. Instrumentação científica e de laboratório: 
• O INA é aplicado em instrumentos de laboratório e científicos para 
amplificar sinais de sensores e transdutores com alta precisão. 
TEMA 5 – ACOPLAMENTOS ELÉTRICOS 
Acoplamentos elétricos são elementos fundamentais em sistemas 
eletrônicos e de instrumentação, desempenhando um papel crucial na 
transmissão eficiente de sinais elétricos entre diferentes componentes. Esses 
acoplamentos são projetados para garantir a integridade do sinal, minimizando 
interferências eletromagnéticas e proporcionando uma conexão confiável entre 
circuitos. Abaixo, destacamos os principais aspectos relacionados aos 
acoplamentos elétricos: 
O princípio básico dos acoplamentos elétricos é estabelecer uma conexão 
elétrica entre dois circuitos, permitindo a transferência de sinais sem a 
necessidade de uma conexão física direta. Isso é alcançado por meio de técnicas 
 
 
20 
como indução magnética, acoplamento capacitivo ou óptico, dependendo do tipo 
de acoplamento utilizado. 
No acoplamento indutivo, a transferência de sinal ocorre por meio da 
variação do fluxo magnético entre duas bobinas próximas. Esse método é eficaz 
para transmitir sinais em ambientes onde a conexão física direta é impraticável 
ou indesejada. 
Em acoplamentos capacitivos, a transferência de sinal é realizada por 
meio de campos elétricos entre placas capacitivas. Esse método é 
particularmente útil em aplicações que requerem isolamento elétrico entre os 
circuitos, prevenindo a passagem de corrente direta. 
Acoplamentos ópticos utilizam sinais de luz para transmitir informações 
entre circuitos. Isso é alcançado por meio de dispositivos como LEDs e 
fotodetectores, garantindo isolamento elétrico e imunidade a interferências 
eletromagnéticas. 
Muitos acoplamentos elétricos são projetados com isolamento galvânico, 
o que significa que não há conexão elétrica direta entre os circuitos acoplados. 
Isso proporciona vantagens, como prevenção de loops de terra e proteção contra 
danos elétricos. O 4N35 é um optoacoplador, também conhecido como 
acoplador óptico ou isolador óptico. Este componente eletrônico é utilizado para 
isolar eletricamente dois circuitos, permitindo a transmissão de dados ou sinais 
através de luz, em vez de conexões elétricas diretas. O 4N35 é uma versão 
específica de optoacoplador que utiliza um fototransistor como o dispositivo 
receptor de luz. 
Principais características do 4N35: 
1. Estrutura interna: 
• O 4N35 possui uma estrutura interna que consiste em um emissor de 
luz (LED) e um fototransistor encapsulados em um mesmo invólucro. 
A luz emitida pelo LED é direcionada para o fototransistor. 
2. Funcionamento: 
• Quando uma corrente elétrica é aplicada ao LED interno do 4N35, ele 
emite luz infravermelha. Essa luz é então detectada pelo 
fototransistor, causando uma variação em sua condutância elétrica 
proporcional à intensidade da luz. 
 
 
 
21 
 
 
3. Isolamento Elétrico: 
• O principal propósito do 4N35 é fornecer isolamento elétrico entre a 
entrada e a saída. Isso é particularmente útil em aplicações onde é 
necessário evitar o acoplamento direto de sinais entre diferentes 
partes de um sistema, prevenindo potenciais problemas de 
interferência ou oscilações. 
4. Aplicações: 
• O 4N35 é comumente utilizado em circuitos de controle, interfaces de 
comunicação, acionamento de relés, detecção de sinais e em outras 
situações em que é necessário isolar eletricamente dois circuitos. 
Pinagem do 4N35: 
A pinagem específica do 4N35 pode variar dependendo do 
encapsulamento utilizado, mas geralmente inclui os seguintes pinos: 
1. Ânodo do led (A): 
• Conectado à parte positiva da fonte de alimentação para o LED. 
2. Cátodo do led (K): 
• Conectado à parte negativa da fonte de alimentação para o LED. 
3. Coletor do fototransistor (C): 
• Saída do fototransistor, onde o sinal é obtido. 
4. Emitter do fototransistor (E): 
• Conectado à parte negativa da fonte de alimentação para o 
fototransistor. 
Como utilizar o 4N35: 
Para utilizar o 4N35 em um circuito, é necessário conectar o ânodo e 
cátodo do led às fontes de alimentação apropriadas e conectar o coletor do 
fototransistor à parte do circuito que receberá o sinal isolado. O emitter do 
fototransistor é conectado à referência de terra do circuito. 
 
 
22 
Ao aplicar uma corrente ao led, a luz infravermelha emitida será detectada 
pelo fototransistor, permitindo a transferência do sinal entre os circuitos de 
entrada e saída sem uma conexão elétrica direta. 
O 4N35 é uma ferramenta versátil para lidar com isolamento elétrico em 
diversas aplicações, proporcionando uma solução eficaz para a transmissão de 
sinais em ambientes onde o isolamento é crítico. Na Figura 6 temos um exemplo 
da pinagem e do funcionamento desse CI. 
Figura 6 – Opto acoplador 
 
Acoplamentos elétricos são amplamente empregados em sistemas de 
instrumentação para transmitir sinais de sensores, transdutores e outros 
dispositivos de medição. Sua capacidade de garantir a transmissão de sinais 
precisos e livres de interferências é vital para a obtenção de dados confiáveis. 
Em aplicações de alta frequência, como comunicações sem fio ou 
transmissão de dados por radiofrequência, acoplamentos específicos para esse 
propósito são utilizados para garantir a eficiência na transmissão e recepção de 
sinais. 
Acoplamentos magnéticos, além de serem utilizados em acoplamentosindutivos, são comuns em sistemas de energia sem contato, como carregadores 
de dispositivos eletrônicos sem fio. 
A escolha do tipo de acoplamento elétrico depende das características 
específicas da aplicação, como a distância entre os circuitos, a frequência dos 
sinais a serem transmitidos e a necessidade de isolamento elétrico. 
 
 
23 
A evolução tecnológica continua a impulsionar o desenvolvimento de 
acoplamentos elétricos mais eficientes, compactos e capazes de lidar com 
demandas crescentes em termos de velocidade de transmissão e imunidade a 
interferências. 
Em resumo, acoplamentos elétricos são elementos essenciais para a 
transmissão eficaz de sinais em sistemas eletrônicos e de instrumentação. Sua 
variedade de técnicas e aplicações permite a adaptação a diferentes requisitos, 
desempenhando um papel fundamental na obtenção de dados precisos e na 
preservação da integridade do sinal em ambientes desafiadores. 
FINALIZANDO 
Nesta abordagem, exploramos os fundamentos da instrumentação, 
mergulhando na caracterização estática e dinâmica de instrumentos, na análise 
de sinais, nos sistemas eletrônicos dedicados à instrumentação, nos 
amplificadores de instrumentação e nos acoplamentos elétricos. Cada um 
desses tópicos desempenha um papel vital no campo da medição e controle, 
capacitando-nos a extrair informações valiosas do mundo ao nosso redor. 
Ao compreender a estática e dinâmica dos instrumentos, a análise de 
sinais e os sistemas eletrônicos que os impulsionam, ganhamos a capacidade 
de projetar e operar sistemas de instrumentação robustos e precisos. Os 
amplificadores de instrumentação, por sua vez, oferecem as ferramentas 
necessárias para amplificar sinais delicados com confiança, enquanto os 
acoplamentos elétricos garantem uma transmissão eficiente e confiável desses 
sinais entre diferentes partes de um sistema. 
Continuaremos a nossa jornada em conteúdos posteriores, explorando 
aplicações práticas, desafios comuns e soluções inovadoras no emocionante 
mundo da instrumentação eletrônica. Este é apenas o começo de uma jornada 
repleta de descobertas e aprendizado constante. 
 
 
 
 
 
 
24 
 
 
 
 
25 
REFERÊNCIAS 
AGUIRRE, L. A. Fundamentos de instrumentação. São Paulo: Pearson, 2013. 
ALVES, J. L. L. Instrumentação, controle e automação de processos. 2. ed. 
Rio de Janeiro: LTC, 2017. 
BEGA, E. A. Instrumentação industrial. 3. ed. Rio de Janeiro: Interciência, 
2011. 
BALBINOT, A.; BRUSAMARELLO, V. J. Instrumentação e fundamentos de 
medidas. 3. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2019. v. 1. 
_____. Instrumentação e fundamentos de medidas. 3. ed. Rio de Janeiro: 
LTC, 2019. v. 2. 
FILHO, A. B. Instrumentação industrial: conceitos, aplicações e análises. 7. 
ed. São Paulo: Érica, 2010. 
FRANCHI, C. M. Instrumentação de processos industriais – Princípios e 
aplicações. São Paulo: Érica, 2015. 
MORAES, C. C; CASTRUCCI, P. L. Engenharia de automação industrial. 2. 
ed. Rio de Janeiro: LTC, 2010. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
INSTRUMENTAÇÃO 
INDUSTRIAL 
AULA 3 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Prof. Juliano de Mello Pedroso 
 
 
 
 
 
 
2 
CONVERSA INICIAL 
Damos início a esta etapa explorando um fascinante conjunto de 
dispositivos que desempenham papéis cruciais na instrumentação industrial. Ao 
longo desta jornada, mergulharemos nos princípios e aplicações dos 
potenciômetros, extensômetros, LVDTs, encoders e acelerômetros, 
desvendando as complexidades e a importância desses componentes na 
medição precisa e no controle de variáveis em ambientes industriais diversos. 
Iniciaremos nossa exploração com os potenciômetros, dispositivos 
simples e versáteis que desempenham um papel vital em sistemas de controle 
e ajuste. Seu papel fundamental na regulação de ganho, controle de volume e 
ajuste de parâmetros em circuitos elétricos estabelece uma base para 
compreender a sua aplicação em uma ampla gama de aplicações industriais. 
Seguiremos para os extensômetros, sensores de deformação que nos 
permitem medir com precisão a extensão em materiais sujeitos a tensão. 
Veremos como esses dispositivos sensíveis têm aplicação em testes de 
materiais, contribuindo para análises estruturais e a compreensão do 
comportamento de materiais em condições diversas. 
A próxima parada em nossa jornada é o LVDT, um transdutor magnético 
que oferece medições precisas de deslocamentos lineares. Exploraremos como 
sua estrutura diferencial e princípios de indução magnética o tornam uma 
escolha valiosa em sistemas de automação, controle de processos e medição 
de posicionamento. 
Avançaremos para os encoders, dispositivos que traduzem movimentos 
em sinais elétricos, proporcionando feedback essencial sobre a posição angular 
ou linear de componentes mecânicos. Descobriremos como os encoders 
desempenham um papel crítico em sistemas de controle e automação, desde 
motores industriais até robôs programáveis. 
Finalmente, exploraremos os acelerômetros, sensores essenciais para 
medir a aceleração de objetos. Veremos como esses dispositivos são aplicados 
em setores diversos, desde aeroespacial até monitoramento estrutural, 
contribuindo para a detecção de movimentos, vibrações e inclinações. 
Preparem-se para uma etapa repleta de insights e descobertas, em que 
desvendaremos a importância prática desses dispositivos na instrumentação 
industrial. 
 
 
3 
TEMA 1 – POTENCIÔMETROS 
Potenciômetros, também conhecidos como resistores variáveis ou 
simplesmente pots, são dispositivos eletrônicos versáteis e amplamente 
utilizados na instrumentação eletrônica e em circuitos elétricos em geral. Esses 
componentes desempenham o papel crucial de fornecer uma resistência 
ajustável, permitindo controle manual sobre a corrente elétrica em um circuito. 
Aqui estão alguns aspectos importantes sobre potenciômetros: 
O potenciômetro é essencialmente um resistor variável com três 
terminais: dois extremos e um ponto móvel. O componente permite ajustar a 
resistência entre o ponto móvel e um dos extremos, alterando assim a divisão da 
tensão ao longo do resistor. 
Existem diversos tipos de potenciômetros, mas os mais comuns são o 
potenciômetro de fio, onde o ajuste é feito manualmente, e o potenciômetro de 
filme espesso, mais compacto e frequentemente usado em aplicações 
eletrônicas. 
Uma das aplicações mais conhecidas de potenciômetros é no controle de 
volume em dispositivos de áudio, conforme exemplo na Figura 1. Eles permitem 
ajustar a intensidade do som variando a resistência e, consequentemente, a 
amplitude do sinal. 
Em alguns circuitos de iluminação, potenciômetros são utilizados para 
ajustar a intensidade da luz, proporcionando controle variável sobre a 
luminosidade. 
Figura 1 – Potenciômetro de áudio (volume) 
 
Crédito: Seveniwe/Shutterstock. 
 
 
4 
Potenciômetros são frequentemente empregados em circuitos de controle 
de motores para ajustar a velocidade de rotação. Esse uso é comum em 
ventiladores, ferramentas elétricas e outros dispositivos motorizados. 
Potenciômetros são essenciais em circuitos de divisão de tensão, onde o 
ponto móvel é conectado ao terminal central e fornece uma tensão variável 
proporcional à posição do ajuste. Na Figura 2 temos uma foto real desse 
componente eletrônico. 
Figura 2 – Potenciômetro 
 
Crédito: Moviephoto/Shutterstock. 
Em circuitos eletrônicos, potenciômetros são frequentemente utilizados 
como resistores variáveis em ajustes finos de circuitos analógicos ou como 
componentes ajustáveis em circuitos de controle. 
Em sistemas de medição e controle industrial, potenciômetros são 
empregados para calibração de instrumentos, ajuste fino de circuitos e outras 
aplicações em que a variação controlada da resistência é necessária. 
Com o avanço da tecnologia, surgiram os potenciômetros digitais, que 
substituem o ajuste manual por sinais digitais. Esses componentes são 
frequentemente controlados pormicrocontroladores e oferecem maior precisão. 
Os potenciômetros podem ser lineares (cuja variação da resistência é 
uniforme) ou logarítmicos, mais comuns em aplicações de áudio, em que a 
 
 
5 
variação da resistência é percebida de forma mais equilibrada pelo ouvido 
humano. 
Potenciômetros físicos podem estar sujeitos ao desgaste mecânico com 
o tempo, levando à necessidade de substituição ou manutenção. Nos casos em 
que a precisão é crítica, potenciômetros digitais podem ser preferíveis. 
Os potenciômetros desempenham um papel central em uma variedade de 
aplicações eletrônicas, proporcionando controle variável sobre a resistência e, 
consequentemente, sobre o comportamento de circuitos elétricos. Sua 
versatilidade e fácil integração tornam esses componentes essenciais em 
projetos eletrônicos e sistemas de controle. 
TEMA 2 – EXTENSÔMETROS 
Extensômetros são dispositivos de medição projetados para detectar 
deformações em materiais, proporcionando informações cruciais sobre a tensão 
ou compressão a que esses materiais estão sujeitos. Amplamente utilizados em 
testes de materiais, pesquisas estruturais e aplicações industriais, os 
extensômetros desempenham um papel fundamental na compreensão do 
comportamento mecânico de diversos materiais. A seguir, destacamos alguns 
aspectos importantes sobre extensômetros: 
O extensômetro baseia-se no princípio da mudança de resistência elétrica 
em resposta à deformação do material. Ele é composto por uma grade metálica 
ou um fio extensível conectado ao material que está sendo testado. À medida 
que o material se deforma, a grade ou o fio extensível se esticam, alterando sua 
resistência elétrica. Na Figura 3 temos uma foto desse sensor. 
 
 
 
6 
Figura 3 – Strain gauge (extensômetro) 
 
Crédito: Jefferson Schnaider. 
Existem diferentes tipos de extensômetros, incluindo extensômetros de 
fio, de fita e de película. Cada tipo é projetado para atender a requisitos 
específicos de aplicação, levando em consideração fatores como material do 
objeto de teste, faixa de deformação esperada e precisão necessária. 
A instalação adequada do extensômetro é crucial para obter resultados 
precisos. Eles são fixados na superfície do material com adesivos ou soldados, 
dependendo da aplicação. A fixação precisa minimizar interferências externas e 
garante que o extensômetro responda apenas à deformação do material. 
A leitura da deformação ocorre por meio da medição da variação de 
resistência no extensômetro. Essa variação é proporcional à deformação sofrida 
pelo material. Os dados coletados são frequentemente convertidos em tensão 
ou compressão, proporcionando informações cruciais para análise estrutural e 
de materiais. 
Extensômetros são amplamente utilizados em testes de tração, 
compressão, flexão e torção para avaliar as propriedades mecânicas de 
materiais como metais, plásticos, cerâmicas e compósitos. 
 
 
7 
Em aplicações industriais, extensômetros são empregados para monitorar 
a integridade estrutural de equipamentos e estruturas, possibilitando a detecção 
precoce de deformações e a prevenção de falhas catastróficas. Na Figura 4 
temos um extensômetro instalado. 
Figura 4 – Extensômetro na prática 
 
Crédito: Igor Paszkiewicz/Shutterstock. 
Em ambientes sujeitos a variações térmicas, os extensômetros 
autocompensadores são utilizados para compensar automaticamente as 
variações de temperatura, garantindo medições precisas independentemente 
das condições ambientais. 
Extensômetros também são incorporados em sensores de força e torque, 
proporcionando medições diretas e precisas nessas aplicações. 
Avanços recentes incluem extensômetros de fibra óptica, que utilizam a 
mudança na propriedade óptica da fibra para medir deformações. Essa 
tecnologia oferece maior resistência a ambientes agressivos 
eletromagneticamente e fisicamente. 
Extensômetros desempenham um papel essencial em pesquisas e 
desenvolvimentos de materiais, contribuindo para a compreensão de como 
diferentes materiais respondem a cargas e deformações, orientando o design de 
produtos mais seguros e eficientes. 
 
 
8 
Extensômetros são ferramentas indispensáveis em testes mecânicos e 
análises de materiais, proporcionando dados cruciais sobre a resposta de 
materiais à deformação. Sua aplicação abrange desde a pesquisa em 
laboratórios até o monitoramento estrutural em ambientes industriais, 
desempenhando um papel crucial na garantia da integridade e eficiência de 
materiais e estruturas. 
TEMA 3 – LVDT 
Transdutores diferenciais de indução linear, ou LVDT (do inglês Linear 
Variable Differential Transformer), são dispositivos de medição precisos e 
confiáveis amplamente utilizados para converter movimentos lineares em sinais 
elétricos. Esses transdutores são conhecidos por sua alta precisão, estabilidade 
e capacidade de operar em ambientes adversos. A seguir, destacamos alguns 
aspectos importantes sobre os LVDTs: 
O LVDT opera com base no princípio de transformação eletromagnética. 
Consiste em um núcleo ferromagnético móvel posicionado entre duas bobinas 
fixas, conhecidas como primário e secundário. Quando o núcleo se desloca 
linearmente, ele altera o acoplamento mútuo entre as bobinas, resultando em 
uma mudança proporcional na tensão induzida nas bobinas secundárias. 
Figura 5 – Esquema de funcionamento do LVDT 
 
Crédito: Jefferson Schnaider. 
 
 
9 
Os componentes principais de um LVDT incluem o núcleo móvel, um 
cilindro envolvente para proteção, um conjunto de bobinas primárias e 
secundárias e um núcleo externo que cobre as bobinas secundárias. A 
configuração simétrica das bobinas proporciona uma resposta linear às 
mudanças no deslocamento do núcleo. 
LVDTs são conhecidos por sua excepcional precisão e estabilidade em 
medições lineares. Eles oferecem uma faixa de medição que pode variar de 
milímetros a vários centímetros, dependendo do design específico do transdutor. 
LVDTs são frequentemente utilizados em aplicações onde a precisão na 
medição linear é crítica. Isso inclui a medição de deslocamentos, deformações e 
posicionamento em diversos setores, como indústria automotiva, aeroespacial, 
laboratórios de pesquisa e sistemas de controle de processos. 
Uma característica notável dos LVDTs é sua robustez e imunidade a 
ambientes hostis. Esses transdutores são capazes de operar em condições 
adversas, como alta temperatura, vibrações e ambientes sujeitos a campos 
magnéticos intensos. 
Devido à sua alta precisão, LVDTs são frequentemente integrados a 
sistemas de controle para monitorar e ajustar posicionamento em tempo real. 
Eles também são utilizados em sistemas de retroalimentação para garantir 
precisão em movimentos controlados. Na Figura 6 temos um exemplo prático 
desse sensor. 
Figura 6 – LVDT na prática
 
Crédito: Wasteresley Lima. 
Existem diferentes configurações de LVDT, incluindo LVDTs de núcleo 
livre, que, como o nome já diz, pode se mover livremente, e LVDTs de núcleo 
 
 
10 
preso, onde o núcleo é fixado. A escolha entre essas configurações depende da 
aplicação específica e dos requisitos de medição. 
LVDTs são transdutores de deslocamento não-contatantes, o que 
significa que o núcleo móvel não toca fisicamente as bobinas. Isso resulta em 
uma operação sem desgaste e uma vida útil prolongada. 
Com os avanços tecnológicos, surgiram variantes digitais de LVDTs que 
oferecem saídas digitais para facilitar a integração com sistemas de controle 
modernos. 
Em ensaios não destrutivos, os LVDTs são utilizados para medições 
precisas de deformações e deslocamentos em materiais, contribuindo para 
avaliações confiáveis da integridade estrutural. Os LVDTs são instrumentos 
valiosos em aplicações que exigem medições lineares altamente precisas e 
confiáveis. Sua versatilidade, resistência e capacidade de proporcionar dados 
precisos em ambientes desafiadores fazem deles uma escolha comum emdiversas indústrias e campos de pesquisa. O LVDT (Transdutor Diferencial de 
Indução Linear) é um dispositivo sensor amplamente utilizado na indústria para 
medição precisa de deslocamento linear. Sua tecnologia se baseia em princípios 
de indução eletromagnética, tornando-o robusto, preciso e altamente confiável 
em ambientes industriais diversos. A seguir, exploraremos alguns dos usos mais 
comuns do LVDT na indústria: 
1. Medição de deslocamento em máquinas de produção: 
• O LVDT é empregado extensivamente para medir deslocamentos 
lineares em máquinas de produção industrial. Ele fornece leituras 
precisas e repetíveis, permitindo um controle rigoroso dos processos 
de fabricação, garantindo a qualidade e consistência dos produtos. 
2. Controle de posicionamento em sistemas de automação: 
• Em sistemas automatizados, onde o posicionamento preciso é crucial, 
o LVDT desempenha um papel vital. Ele é utilizado para monitorar e 
controlar a posição de componentes, garantindo movimentos precisos 
e repetíveis em linhas de produção e processos automatizados. 
3. Calibração de equipamentos e instrumentos: 
• O LVDT é empregado em procedimentos de calibração de 
equipamentos e instrumentos de medição. Sua alta precisão e 
 
 
11 
estabilidade fazem dele uma escolha ideal para garantir a exatidão de 
diversos dispositivos de medição utilizados na indústria. 
4. Testes de resistência e durabilidade de materiais: 
• Em ambientes de pesquisa e desenvolvimento, o LVDT é utilizado 
para testar a resistência e durabilidade de materiais, submetendo-os 
a condições de carga controlada. Isso permite a análise precisa de 
deformações e deslocamentos, proporcionando insights valiosos 
sobre o comportamento estrutural dos materiais. 
5. Monitoramento de deformações em estruturas: 
• Na indústria de construção e engenharia civil, o LVDT é empregado 
para monitorar deformações em estruturas, como pontes, túneis e 
edifícios. Isso auxilia na detecção precoce de eventuais problemas 
estruturais, contribuindo para a segurança e manutenção eficiente 
dessas infraestruturas. 
6. Testes em equipamentos de aviação e espaço: 
• Devido à sua capacidade de fornecer medições precisas em 
ambientes desafiadores, o LVDT é utilizado em testes de 
componentes de aeronaves e veículos espaciais. Ele desempenha 
um papel crucial na avaliação da performance de sistemas mecânicos 
em condições extremas. 
7. Monitoramento de vibrações em equipamentos rotativos: 
• Em máquinas rotativas, como motores e turbinas, o LVDT é aplicado 
para monitorar vibrações e deslocamentos associados. Isso contribui 
para a detecção precoce de problemas mecânicos, possibilitando a 
manutenção preventiva e minimizando paradas não programadas. 
O LVDT é uma ferramenta versátil na indústria, oferecendo medições 
precisas e confiáveis de deslocamento linear em uma variedade de aplicações. 
Seu uso contribui significativamente para o controle de processos, qualidade de 
produção e segurança em ambientes industriais exigentes. 
 
 
 
 
12 
TEMA 4 – ENCODERS 
Encoders são dispositivos fundamentais em sistemas de controle e 
automação, desempenhando um papel crucial na medição precisa de posição, 
velocidade e direção de rotação em máquinas e equipamentos. Esses 
dispositivos convertem movimentos rotativos em sinais elétricos ou digitais, 
fornecendo informações essenciais para sistemas de controle em tempo real. 
Figura 7 – Encoder na prática 
 
Crédito: Pisitpong2017/Shutterstock. 
A seguir, abordamos aspectos técnicos importantes sobre encoders: 
Existem dois tipos principais de encoders: encoders incrementais e encoders 
absolutos. Encoders incrementais emitem pulsos à medida que o eixo rotativo 
se move, proporcionando informações sobre a quantidade de movimento. 
Encoders absolutos fornecem informações específicas sobre a posição angular 
exata, mesmo quando o sistema é desligado e ligado novamente. 
O funcionamento básico de um encoder é baseado na geração de pulsos 
elétricos ou digitais à medida que um disco rotativo ou código óptico passa por 
sensores. 
Na Figura 8 temos um esquemático do funcionamento do encoder. 
 
 
 
 
13 
Figura 8 – Funcionamento do encoder 
 
Crédito: HI tecnologia. 
Nos encoders incrementais, a contagem de pulsos indica a quantidade de 
movimento, enquanto nos encoders absolutos, cada posição angular possui uma 
representação única. 
Encoders ópticos utilizam uma fonte de luz e um detector para ler padrões 
em um disco rotativo, enquanto encoders magnéticos utilizam sensores 
magnéticos para detectar variações no campo magnético de um disco 
magnético. 
A resolução de um encoder é determinada pelo número de pulsos ou bits 
disponíveis em uma única revolução. A resolução afeta diretamente a precisão 
da medição de posição ou movimento, como pode ser visto na Figura 9. 
Figura 9 – Resolução 
 
Crédito: HI tecnologia. 
Encoders absolutos multivoltas fornecem informações sobre o número 
total de revoluções e a posição angular dentro da revolução atual. Já os encoders 
absolutos de uma volta indicam apenas a posição angular dentro de uma única 
revolução. 
 
 
14 
Encoders incrementais com dois canais (A e B) geram pulsos defasados, 
possibilitando a determinação da direção de rotação e uma contagem mais 
precisa. 
Encoders absolutos podem utilizar códigos Gray ou binários para 
representar a posição angular. O código Gray evita erros de interpretação 
durante transições entre estados. 
Encoders são amplamente empregados em sistemas de controle de 
movimento, como em motores servo e motores de passo, para fornecer feedback 
preciso sobre a posição do eixo. 
Em alguns casos, encoders podem estar sujeitos a erros, como jitter e 
deslizamento mecânico. Técnicas como a utilização de encoders incrementais 
de alta resolução e algoritmos de compensação podem minimizar esses 
problemas. 
Em ambientes sujeitos a poeira, umidade e condições adversas, encoders 
selados são utilizados para proteger os componentes internos e garantir 
operação confiável. 
Encoders digitais frequentemente utilizam protocolos de comunicação, 
como RS-485 ou Ethernet, para transmitir dados em tempo real para os sistemas 
de controle. 
Em aplicações que exigem a passagem de eixos ou cabos através do 
centro do encoder, os encoders absolutos de eixo oco oferecem uma solução 
eficiente. 
Além dos encoders rotativos, existem encoders lineares que medem 
deslocamentos lineares e são aplicados em sistemas de posicionamento linear. 
Encoders desempenham um papel vital em sistemas de controle, 
proporcionando feedback preciso sobre a posição e movimento. A escolha do 
tipo de encoder adequado depende das especificidades da aplicação, como a 
necessidade de precisão, resolução e resistência a condições adversas. Seja em 
automação industrial, robótica ou controle de máquinas, os encoders 
desempenham um papel crucial na eficiência e precisão dos sistemas 
controlados. 
TEMA 5 – ACELERÔMETROS 
O acelerômetro é um dispositivo sensorial crucial em muitas aplicações, 
desempenhando o papel de medir acelerações lineares específicas ao longo de 
 
 
15 
um ou mais eixos. Esses dispositivos são fundamentais em uma variedade de 
campos, desde eletrônica de consumo até automotiva, aeroespacial e sistemas 
de controle industrial. Neste contexto técnico, exploramos os princípios de 
funcionamento, tipos e aplicações dos acelerômetros, na figura a seguir 10 
temos um acelerômetro numa placa para ser utilizado com uma placa de 
desenvolvimento, por exemplo, o Arduino. 
Figura 10 – Acelerômetro na prática 
 
Crédito: Jefferson Schnaider. 
Os acelerômetros detectam acelerações lineares traduzindo-as em sinais 
elétricos proporcionais. O princípio fundamental baseia-se na Lei de Newton, que 
preconiza que a força exercida em uma massa é diretamente proporcional à 
aceleração aplicada. Geralmente, os acelerômetros utilizam massa-spring16 
systems ou efeitos piezoelétricos para converter a aceleração física em sinais 
elétricos mensuráveis. 
Acelerômetros piezoelétricos: utilizam cristais piezoelétricos que geram 
uma carga elétrica quando submetidos a forças mecânicas. 
Acelerômetros de capacitância variável: baseiam-se na mudança na 
capacitância de um capacitor móvel conforme a aceleração. 
Acelerômetros MEMS (Microeletromecânicos): incluem pequenos 
elementos de silício que se deformam em resposta à aceleração, alterando a 
capacitância ou resistência. 
A maioria dos acelerômetros mede acelerações ao longo de três eixos 
ortogonais: x, y e z. A designação desses eixos depende da orientação do 
acelerômetro no espaço tridimensional. Alguns modelos possuem apenas um 
eixo, enquanto outros são triaxiais ou até mesmo multiaxiais, oferecendo 
medições em várias direções. Existem diversos usos para esse sensor, a seguir 
citamos alguns desses usos. 
Eletrônica de consumo: acelerômetros são comuns em smartphones e 
dispositivos portáteis para detecção de orientação, controle de jogos e 
acionamento de recursos como a rotação automática da tela. 
Na Figura 11 a seguir temos um esquemático de um celular, 
demonstrando os eixos onde o acelerômetro identifica e rotaciona a tela. 
Figura 11 – Rotação da tela no celular 
 
Crédito: Jefferson Schnaider. 
 
 
17 
Automotivo: são empregados em sistemas de controle de estabilidade 
veicular, airbags e sistemas de navegação. 
Aeroespacial: utilizados em aeronaves e satélites para monitorar 
vibrações, determinar orientação e controlar sistemas de navegação. 
Saúde e bem-estar: em dispositivos vestíveis, auxiliam na monitorização 
de atividades físicas, qualidade do sono e até mesmo na detecção de quedas. 
Indústria: implementados em máquinas e equipamentos para monitorar 
vibrações, identificar desequilíbrios e aprimorar a eficiência operacional. 
Principais características 
Faixa dinâmica: refere-se à amplitude de aceleração que um 
acelerômetro pode medir sem saturação. 
Sensibilidade: indica a relação entre a aceleração física e a saída elétrica 
do sensor. 
Frequência natural de resposta: representa a frequência na qual o 
sensor responde melhor às acelerações. 
A calibração e a compensação de temperatura são aspectos críticos para 
garantir a precisão dos dados coletados. Também é importante considerar o 
ruído e as interferências eletromagnéticas. 
Os acelerômetros desempenham um papel essencial em uma ampla 
variedade de aplicações, fornecendo dados cruciais para controle, 
monitoramento e segurança. Com uma gama diversificada de tipos e 
características, os acelerômetros continuam a ser componentes fundamentais 
em tecnologias emergentes e estabelecidas. 
FINALIZANDO 
Chegamos ao fim desta etapa fascinante, explorando os intricados 
mundos dos potenciômetros, extensômetros, LVDTs, encoders e acelerômetros. 
Ao longo desta jornada, adquirimos uma compreensão mais profunda de como 
esses dispositivos desempenham papéis cruciais na medição precisa e no 
controle de variáveis em ambientes industriais diversos. 
Os potenciômetros, com sua simplicidade, oferecem controle fino em 
circuitos elétricos, enquanto os extensômetros, ao medirem deformações, 
fornecem insights cruciais sobre o comportamento de materiais. O LVDT, com 
sua precisão na medição de deslocamentos lineares, destaca-se como uma 
ferramenta valiosa em automação e controle de processos. 
 
 
18 
Os encoders, tradutores de movimento em sinais elétricos, nos mostraram 
como podem contribuir significativamente em sistemas de automação e controle 
de posições. Por fim, os acelerômetros, sensores de aceleração, provaram ser 
essenciais na detecção de movimentos, vibrações e inclinações em diversos 
setores industriais. 
Espero que esta jornada tenha inspirado a compreensão da importância 
prática desses dispositivos e como eles colaboram para o funcionamento 
otimizado de sistemas industriais. Continuaremos explorando novos temas 
posteriormente, ampliando ainda mais nosso entendimento sobre a fascinante 
área da instrumentação industrial. Até lá, que continuemos a nos encantar com 
o mundo da engenharia e tecnologia. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
19 
REFERÊNCIAS 
AGUIRRE, L. A. Fundamentos de instrumentação. São Paulo: Pearson, 2013. 
ALVES, J. L. L. Instrumentação, controle, e automação de processos. 2. ed. 
Rio de Janeiro: LTC, 2017. 
BEGA, E. A. Instrumentação industrial. 3. ed. Rio de Janeiro: Interciência, 
2011. 
BALBINOT, A; BRUSAMARELLO, V. J. Instrumentação e fundamentos de 
medidas. 3. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2019. v. 1. 
_____. Instrumentação e fundamentos de medidas. 3. ed. Rio de Janeiro: 
LTC, 2019. v. 2. 
BUSTAMANTE FILHO, A. Instrumentação industrial: conceitos, aplicações e 
análises. 7. ed. São Paulo: Érica, 2010. 
FRANCHI, C. M. Instrumentação de processos industriais – Princípios e 
aplicações. São Paulo: Érica, 2015. 
MORAES, C. C; CASTRUCCI, P. L. Engenharia de automação industrial. 2. 
ed. Rio de Janeiro: LTC, 2010. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
INSTRUMENTAÇÃO 
INDUSTRIAL 
AULA 4 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Prof. Juliano de Mello Pedroso 
 
 
 
 
 
 
2 
CONVERSA INICIAL 
Esta etapa é sobre sensores e instrumentação! Hoje exploraremos uma 
gama diversificada de sensores utilizados em aplicações industriais e 
tecnológicas. Nosso foco será em cinco tipos principais de sensores: capacitivos, 
indutivos, de efeito Hall, ultrassônicos e tacômetros. Esses dispositivos 
desempenham papéis essenciais para detecção, medição e controle de variáveis 
físicas e ambientais em uma ampla gama de contextos. 
Começaremos a nossa jornada explorando os sensores capacitivos, que 
operam com base na capacidade de detectar mudanças na capacitância de um 
objeto próximo. Em seguida, veremos os sensores indutivos, que utilizam o 
princípio da indução eletromagnética para detectar a presença de objetos 
metálicos. Depois, abordaremos os sensores de efeito Hall, que respondem à 
presença de campos magnéticos, sendo amplamente utilizados em aplicações 
como a detecção de posição e velocidade. 
Posteriormente, vamos explorar os sensores ultrassônicos, que emitem 
pulsos sonoros de alta frequência e medem o tempo de retorno para determinar 
a distância até um objeto. Por fim, discutiremos os tacômetros, dispositivos 
cruciais para medir a velocidade de rotação de um eixo ou motor, essenciais em 
aplicações que demandam controle preciso de movimento. 
Ao longo desta etapa, examinaremos os princípios de funcionamento, 
aplicações e considerações de projeto associadas a cada tipo de sensor. 
Preparem-se para uma jornada fascinante pelo mundo da instrumentação e do 
sensoriamento! 
TEMA 1 – SENSORES CAPACITIVOS 
Os sensores capacitivos são dispositivos eletrônicos utilizados para 
detectar a presença ou a proximidade de objetos, sem a necessidade de contato 
físico. Eles operam com base no princípio da capacitância, que é a capacidade 
de armazenamento de carga elétrica de um capacitor. Quando um objeto entra 
na zona de detecção do sensor capacitivo, ele altera o campo elétrico do sensor, 
o que acarreta uma mudança na capacitância do dispositivo. Essa mudança é 
então convertida em um sinal elétrico que indica a presença ou a ausência do 
objeto. A Figura 1 traz um exemplo desse sensor. 
 
 
3 
Figura 1 – Sensor capacitivo 
 
Crédito: Sandiwild / Shutterstock. 
Um sensor capacitivo típico consiste em dois eletrodos paralelos 
separados por um material isolante. Quando o sensor é alimentado com uma 
corrente elétrica, um campo elétrico é criado entre os eletrodos. A capacitância 
do sensor é determinada pela distância entre os eletrodos e pelas propriedades 
dielétricas do material entre eles. Quando um objeto metálico ou qualquer 
material com uma constante dielétrica diferente do ar entra na zona de detecção 
do sensor, ele altera o campo elétrico, o que por sua vezaltera a capacitância 
do sensor. Essa alteração na capacitância é detectada e convertida em um sinal 
elétrico que indica a presença do objeto. 
Os sensores capacitivos são amplamente utilizados em uma variedade de 
aplicações industriais, por conta da sua capacidade de detectar uma ampla gama 
de materiais e objetos, incluindo metais, plásticos, líquidos e materiais não 
condutores. Eles são comumente empregados em sistemas de automação de 
produção, controle de nível de líquidos, detecção de materiais em linha de 
produção, sistemas de segurança, detecção de folhas em impressoras e 
máquinas de embalagem, entre outros. Sua capacidade de operar sem contato 
 
 
4 
físico e sua resistência à interferência ambiental, como poeira, sujeira e umidade, 
torna-os ideais para uso em ambientes industriais adversos. 
Ao utilizar sensores capacitivos, é importante considerar alguns aspectos 
importantes para garantir um funcionamento confiável e eficaz. Por exemplo, a 
distância de detecção do sensor pode variar dependendo do tamanho, da forma 
e do material do objeto alvo, bem como das condições ambientais, como 
temperatura e umidade. Além disso, a influência de objetos próximos com 
diferentes propriedades dielétricas pode afetar a precisão e a confiabilidade da 
detecção. Portanto, é essencial selecionar o sensor capacitivo correto e 
configurá-lo adequadamente de acordo com os requisitos específicos da 
aplicação. 
Existem diferentes tipos de sensores capacitivos projetados para atender 
às diversas necessidades de aplicação na indústria. Eles variam em termos de 
tamanho, formato, faixa de detecção, sensibilidade, frequência de operação e 
material do invólucro. Vejamos alguns dos principais tipos, com as 
características dos sensores capacitivos: 
• Sensores capacitivos de corpo cilíndrico: apresentam um invólucro 
cilíndrico com roscas para facilitar a instalação em equipamentos e 
máquinas. São comumente usados em aplicações em que é necessário 
detectar a presença ou a proximidade de objetos em uma faixa de 
distância específica. São robustos, resistentes a choques e vibrações e 
podem operar em uma ampla faixa de temperatura. 
• Sensores capacitivos de corpo plano: têm um invólucro plano e 
compacto, projetado para aplicações onde o espaço é limitado. Eles são 
frequentemente usados em máquinas e equipamentos em que é 
necessária uma detecção precisa em áreas estreitas ou de difícil acesso. 
Apesar de seu tamanho compacto, oferecem um desempenho confiável e 
uma alta precisão de detecção. 
• Sensores capacitivos de alta sensibilidade: são projetados para 
detectar objetos com baixa constante dielétrica, como líquidos, plásticos 
e materiais não condutores. São capazes de detectar objetos a uma 
distância maior e com maior precisão, tornando-os ideais para aplicações 
nas quais a detecção de materiais não metálicos é essencial. 
• Sensores capacitivos de alta frequência: operam em frequências mais 
altas em comparação aos sensores capacitivos convencionais, o que lhes 
 
 
5 
permite detectar objetos pequenos com maior precisão e sensibilidade. 
São comumente usados em aplicações em que é necessário detectar 
objetos de tamanho reduzido ou materiais com propriedades dielétricas 
variáveis. 
Benefícios dos sensores capacitivos: 
• Alta sensibilidade e precisão na detecção de uma ampla gama de 
materiais e objetos; 
• Operação sem contato físico, o que reduz o desgaste e a necessidade de 
manutenção; 
• Resistência à interferência ambiental, como poeira, sujeira, umidade e 
vibrações; 
• Capacidade de operar em uma ampla faixa de temperatura e condições 
ambientais adversas; 
• Facilidade de instalação e integração em sistemas de automação 
industrial. 
Desafios dos sensores capacitivos: 
• Sensibilidade a materiais com diferentes propriedades dielétricas, o que 
pode afetar a precisão da detecção; 
• Variações na distância de detecção com base em tamanho, forma e 
material do objeto alvo; 
• Custos mais elevados em comparação com outros tipos de sensores, 
como sensores indutivos ou ópticos; 
• Limitações na detecção de objetos pequenos ou finos, especialmente em 
aplicações com materiais não metálicos. 
Com sua capacidade de operar sem contato físico, considerando ainda a 
sua resistência a condições ambientais adversas, eles desempenham um papel 
fundamental na automação de processos industriais. No entanto, é importante 
considerar características, tipos e desafios ao selecionar e utilizar sensores 
capacitivos em aplicações industriais específicas. 
TEMA 2 – SENSORES INDUTIVOS 
Os sensores indutivos são dispositivos amplamente utilizados na 
automação industrial, para detectar a presença ou a proximidade de objetos 
 
 
6 
metálicos sem contato físico. Eles operam com base no princípio da indução 
eletromagnética – a presença de um objeto metálico altera o campo magnético 
gerado pelo sensor, produzindo uma mudança na saída do dispositivo. 
Figura 2 – Sensor indutivo 
 
Crédito: Pop Nikola / Shutterstock. 
Os sensores indutivos consistem em uma bobina de indução (indutor) e 
um circuito eletrônico de detecção. Quando o sensor é energizado, a bobina gera 
um campo magnético de alta frequência ao seu redor. Quando um objeto 
metálico entra na zona de detecção do sensor, ele interfere no campo magnético, 
causando uma mudança na indutância da bobina. Essa variação na indutância 
é detectada pelo circuito eletrônico, que ativa a saída do sensor, indicando a 
presença do objeto. 
Os sensores indutivos são amplamente utilizados em uma variedade de 
aplicações industriais, devido à sua capacidade de detectar objetos metálicos 
com rapidez e precisão. Eles são comumente empregados em sistemas de 
automação de produção, controle de estoque, máquinas de embalagem, 
sistemas de transporte de materiais, detecção de presença de peças em linhas 
de montagem, entre outros. Sua capacidade de operar em ambientes industriais 
 
 
7 
adversos, como alta temperatura, umidade e presença de poeira, torna-os ideais 
para uso em ambientes industriais severos. 
Ao usar sensores indutivos, é importante considerar alguns aspectos 
importantes para garantir um funcionamento confiável e eficaz. Por exemplo, a 
distância de detecção do sensor pode variar dependendo do tamanho, da forma 
e do material do objeto alvo, bem como das condições ambientais. Além disso, 
a influência de campos magnéticos externos, vibrações e interferências elétricas 
deve ser minimizada, para evitar falsas detecções ou falhas no funcionamento 
do sensor. 
Existem diferentes tipos de sensores indutivos projetados para atender às 
diversas necessidades de aplicação na indústria. Eles variam em termos de 
tamanho, formato, faixa de detecção, material do invólucro e temperatura de 
operação. Vejamos alguns dos principais tipos, com as características dos 
sensores indutivos: 
• Sensores indutivos de corpo cilíndrico: são os mais comuns, 
apresentando um invólucro cilíndrico com roscas para facilitar a instalação 
em equipamentos e máquinas. Geralmente têm uma faixa de detecção 
que varia de alguns milímetros a várias dezenas de milímetros, tornando-
os adequados para uma variedade de aplicações industriais. Além disso, 
são robustos e resistentes a choques e vibrações. 
• Sensores indutivos de corpo plano: têm um invólucro plano e 
compacto, projetado para aplicações nas quais o espaço é limitado. São 
frequentemente usados em máquinas e equipamentos que demandam 
detecção precisa em áreas estreitas ou de difícil acesso. Apesar de seu 
tamanho compacto, geralmente apresentam uma faixa de detecção 
semelhante aos sensores de corpo cilíndrico. 
• Sensores indutivos de alta temperatura: são projetados para operar em 
ambientes de alta temperatura, como fundições, fornos e processos de 
fabricação de metal. São construídos com materiais resistentes ao calor 
e podem suportar temperaturas de operação de até200°C ou mais, 
garantindo um desempenho confiável em condições extremas. 
• Sensores indutivos de detecção de metais ferrosos e não ferrosos: 
alguns sensores indutivos são projetados para detectar especificamente 
metais ferrosos ou não ferrosos. Isso é alcançado ajustando-se a 
frequência de operação do sensor para otimizar a detecção do tipo de 
 
 
8 
metal desejado. Esses sensores são úteis em aplicações em que é 
preciso diferenciar tipos de materiais metálicos. 
Benefícios dos sensores indutivos: 
• Alta confiabilidade e precisão na detecção de objetos metálicos; 
• Velocidade de resposta rápida, permitindo uma detecção rápida de 
objetos em movimento; 
• Operação sem contato físico, o que reduz o desgaste e a necessidade de 
manutenção; 
• Robustez e resistência a condições ambientais adversas, como poeira, 
umidade e vibrações; 
• Facilidade de instalação e integração em sistemas de automação 
industrial. 
Desafios dos sensores indutivos: 
• Limitações na detecção de materiais não metálicos, como plásticos, vidros 
e líquidos; 
• Sensibilidade a campos magnéticos externos, que podem interferir na 
operação do sensor; 
• Variações na distância de detecção com base em tamanho, forma e 
material do objeto alvo; 
• Custos mais elevados em comparação com outros tipos de sensores, 
como sensores ópticos ou capacitivos. 
Com sua capacidade de operar em ambientes adversos e sua resposta 
rápida e precisa, eles desempenham um papel fundamental na automação de 
processos industriais. No entanto, é importante considerar características, tipos 
e desafios ao selecionar e utilizar sensores indutivos em aplicações industriais 
específicas. 
TEMA 3 – SENSORES DE EFEITO HALL 
O efeito Hall é um fenômeno físico descoberto por Edwin Hall em 1879, 
que descreve a geração de uma diferença de potencial elétrico (tensão) 
perpendicular à direção da corrente elétrica e a um campo magnético aplicado. 
Esse fenômeno é comumente utilizado na indústria e em diversas outras 
aplicações para medir e detectar campos magnéticos, bem como para a medição 
 
 
9 
de correntes elétricas. Nesta etapa, vamos explorar em detalhes o 
funcionamento, as aplicações e as considerações importantes relacionadas ao 
efeito Hall. A figura a seguir apresenta um sensor acoplado a um eixo. 
Figura 3 – Sensor de efeito Hall 
 
Crédito: KPixMining / Shutterstock. 
O efeito Hall ocorre quando um condutor elétrico, através do qual flui uma 
corrente elétrica, é colocado em um campo magnético perpendicular ao plano do 
condutor. Como resultado, surge uma diferença de potencial elétrico entre os 
lados do condutor, perpendicular tanto à direção da corrente quanto ao campo 
magnético aplicado. A tensão Hall, como é chamada, é proporcional tanto à 
corrente elétrica quanto ao campo magnético, sendo medida 
perpendicularmente à corrente e ao campo magnético. 
O efeito Hall tem uma variedade de aplicações em diferentes áreas, 
incluindo: 
• Sensores de velocidade e posição: os sensores de efeito Hall são 
frequentemente usados em sistemas de controle de motores para medir 
a velocidade e a posição de rotação dos eixos. Eles também são 
empregados em sistemas de controle de freio ABS em veículos 
automotores. 
 
 
10 
• Medidores de corrente e campo magnético: o efeito Hall é utilizado em 
medidores de corrente elétrica e em instrumentos de medição de campo 
magnético, como medidores de Gauss e magnetômetros. 
• Interruptores magnéticos: o efeito Hall é utilizado em interruptores 
magnéticos, para detectar a presença de campos magnéticos e acionar 
dispositivos elétricos, como relés eletromagnéticos. 
• Sensores de corrente em eletrônica de potência: em eletrônica de 
potência, os sensores de efeito Hall são usados para medir correntes em 
circuitos de alta potência, como em inversores de frequência e sistemas 
de alimentação de energia. 
Ao usar sensores de efeito Hall, é importante considerar alguns aspectos 
importantes para garantir um desempenho confiável e preciso. Por exemplo, a 
sensibilidade do sensor pode variar com a temperatura ambiente, o que pode 
afetar a precisão das medições. Além disso, interferências magnéticas externas 
podem influenciar as leituras do sensor, exigindo medidas de proteção e 
blindagem adequadas. 
Existem diferentes tipos de sensores de efeito Hall, projetados para 
atender às diversas necessidades de aplicação em diferentes áreas. Vejamos 
alguns dos principais tipos de sensores de efeito Hall: 
• Sensores lineares: fornecem uma saída analógica proporcional à 
intensidade do campo magnético aplicado. São frequentemente usados 
em medidores de campo magnético e em aplicações de posicionamento 
linear. 
• Sensores de comutação: fornecem uma saída digital que muda de 
estado quando um campo magnético atinge um certo limite de 
intensidade. São comumente usados em interruptores magnéticos e em 
sistemas de detecção de proximidade. 
• Sensores de corrente: são usados para medir correntes elétricas em 
circuitos de alta potência. Geralmente consistem em um elemento sensor 
de efeito Hall integrado em um núcleo de ferrite, colocado em torno do 
condutor que transporta a corrente. 
• Sensores de velocidade: são usados para medir a velocidade de rotação 
dos eixos em motores elétricos e sistemas de transmissão. 
Benefícios dos sensores de efeito Hall: 
 
 
11 
• Alta sensibilidade e precisão nas medições de campos magnéticos e 
correntes elétricas; 
• Alta confiabilidade e durabilidade devido à ausência de partes móveis e 
contato físico. 
• Resposta rápida e ampla faixa dinâmica de operação; 
• Baixo consumo de energia e custo relativamente baixo em comparação 
com outros tipos de sensores. 
Desafios dos sensores de efeito Hall: 
• Sensibilidade à temperatura ambiente, o que pode afetar a precisão das 
medições; 
• Vulnerabilidade a interferências magnéticas externas, o que pode 
influenciar nas leituras do sensor; 
• Limitações na resolução e na faixa de medição em alguns casos 
específicos de aplicação. 
Com sua sensibilidade, precisão e resposta rápida, eles desempenham 
um papel fundamental em sistemas de controle e monitoramento em diversas 
áreas da indústria e da tecnologia. No entanto, é importante considerar suas 
características, tipos e desafios ao selecionar e utilizar sensores de efeito Hall 
em aplicações específicas. 
TEMA 4 – SENSORES ULTRASSÔNICOS 
Os sensores ultrassônicos são dispositivos que utilizam ondas sonoras de 
alta frequência para detectar a presença, a distância e a direção de objetos em 
um determinado ambiente. Eles são amplamente utilizados em diversas 
aplicações industriais, automotivas, médicas e de automação, devido à sua 
capacidade de fornecer medições precisas e confiáveis em diferentes condições 
ambientais. Nesta etapa, veremos em detalhes o seu funcionamento, aplicações 
e considerações importantes pertinentes aos sensores ultrassônicos. 
 
 
 
 
 
12 
Figura 4 – Sensor de distância ultrassônico 
 
Crédito: 1 / Adobestock. 
Os sensores ultrassônicos emitem pulsos de ondas sonoras de alta 
frequência (ultrassom) em direção a um objeto alvo, medindo o tempo que leva 
para o pulso refletido retornar ao sensor. Com base no tempo de retorno e na 
velocidade do som no meio, o sensor pode calcular a distância até o objeto. Isso 
é feito usando o princípio de ecolocalização, semelhante ao uso de sonar por 
morcegos e golfinhos. Os sensores ultrassônicos geralmente consistem em um 
transdutor que emite e recebe os pulsos ultrassônicos, juntamente com circuitos 
eletrônicos para processar os sinais. 
Os sensores ultrassônicos apresentam uma ampla gama de aplicações 
em várias indústrias e campos, incluindo: 
• Detecção de obstáculos em veículos: são usados em sistemas de 
auxílio ao estacionamento, sistemas de freios automáticos e sistemas de 
prevenção de colisões em veículos automotores. 
• Medição de nível em tanques ereservatórios: são utilizados para medir 
o nível de líquidos ou sólidos em tanques, reservatórios e silos em 
processos industriais. 
• Detecção de presença e posicionamento em automação industrial: 
são empregados em robótica industrial, sistemas de transporte de 
materiais e máquinas de embalagem para detectar a presença e a posição 
de objetos. 
 
 
13 
• Mapeamento e navegação em robótica e veículos autônomos: são 
usados em robôs móveis e veículos autônomos, para mapeamento do 
ambiente e detecção de obstáculos. 
Ao usar sensores ultrassônicos, é importante considerar alguns aspectos 
para garantir um desempenho confiável e preciso. Por exemplo, a velocidade do 
som no meio pode variar com a temperatura e a umidade, o que pode afetar as 
medições. Além disso, interferências acústicas e reflexões múltiplas podem 
ocorrer em ambientes complexos, exigindo técnicas avançadas de 
processamento de sinais, para filtrar os dados e obter resultados precisos. 
Existem diferentes tipos de sensores ultrassônicos projetados para 
atender às diversas necessidades de aplicação. Vejamos alguns dos principais 
tipos: 
• Sensores de distância de curto alcance: são projetados para medir 
distâncias curtas, geralmente até alguns metros. São usados em 
aplicações como sistemas de estacionamento automático e detecção de 
objetos em robótica. 
• Sensores de distância de longo alcance: são projetados para medir 
distâncias maiores, geralmente até várias dezenas de metros. São 
utilizados em aplicações como monitoramento de tráfego e detecção de 
obstáculos em veículos autônomos. 
• Sensores de nível ultrassônicos: são projetados para medir o nível de 
líquidos ou sólidos em tanques, reservatórios e silos. São usados em 
aplicações industriais, agrícolas e ambientais. 
• Sensores ultrassônicos de imagem: são usados em aplicações de 
mapeamento e reconstrução 3D de ambientes, como robótica móvel e 
inspeção industrial. 
Benefícios dos sensores ultrassônicos: 
• Alta precisão e confiabilidade nas medições de distância e posição; 
• Grande alcance de detecção, permitindo a medição em distâncias 
variadas; 
• Operação em ambientes adversos, como baixa luminosidade, poeira e 
fumaça; 
• Não são afetados por mudanças na cor, textura ou transparência dos 
objetos. 
 
 
14 
Desafios dos sensores ultrassônicos: 
• Sensibilidade a variações na temperatura e na umidade, o que pode afetar 
a precisão das medições; 
• Reflexões e interferências acústicas em ambientes complexos, exigindo 
técnicas avançadas de processamento de sinais; 
• Custo relativamente alto em comparação com outros tipos de sensores, 
como sensores infravermelhos ou de contato. 
Com sua capacidade de fornecer medições precisas e confiáveis em 
diferentes condições ambientais, eles desempenham um papel fundamental na 
melhoria da eficiência e segurança em uma ampla gama de aplicações. 
TEMA 5 – TACÔMETROS 
Os tacômetros são dispositivos utilizados para medir a velocidade de 
rotação de um eixo ou de um sistema mecânico. Eles desempenham um papel 
crucial em uma variedade de aplicações industriais, automotivas e de 
engenharia, fornecendo informações essenciais sobre o desempenho e o 
funcionamento de máquinas e equipamentos. Neste momento, vamos explorar 
em detalhes seu funcionamento, os tipos e as aplicações, com considerações 
importantes sobre os tacômetros. 
Figura 5 – Medidor de rotação de motores 
 
Crédito: DiversePixels / Shutterstock. 
 
 
15 
Os tacômetros operam com base no princípio da contagem de pulsos ou 
no princípio da indução magnética. No primeiro método, um sensor de 
velocidade montado no eixo ou em uma parte rotativa do sistema gera pulsos 
elétricos proporcionais à velocidade de rotação. O tacômetro conta esses pulsos 
em um determinado intervalo de tempo e calcula a velocidade de rotação com 
base na frequência dos pulsos. No segundo método, o tacômetro utiliza um 
sensor magnético para detectar mudanças no campo magnético causadas pela 
rotação de um imã permanente ou por dentes de engrenagens metálicas. A 
variação do campo magnético é convertida em um sinal elétrico proporcional à 
velocidade de rotação. 
Os tacômetros apresentam uma ampla gama de aplicações em diversos 
setores, incluindo: 
• Indústria automotiva: são usados em veículos para medir a velocidade 
de rotação do motor, o que é essencial para o funcionamento do sistema 
de injeção de combustível, além de controle de ignição, sistema de 
transmissão e sistema de controle de velocidade. A figura a seguir traz 
um exemplo desse medidor, que você já deve ter visto em um carro. 
Figura 6 – Medidor de rotações em um carro 
 
Crédito: Artic_photo/ Shutterestock. 
 
 
16 
• Indústria de manufatura: são empregados em máquinas-ferramenta, 
tornos, fresadoras, prensas e outros equipamentos industriais para 
monitorar a velocidade de rotação durante o processo de usinagem e 
fabricação. 
• Indústria aeroespacial: são utilizados em motores de aeronaves e 
hélices para monitorar a velocidade de rotação e garantir um 
funcionamento seguro e eficiente. 
• Indústria naval: são empregados em motores de navios e embarcações 
para monitorar a velocidade de rotação dos eixos e hélices, bem como em 
guinchos e sistemas de elevação. 
Ao usar tacômetros, é importante considerar alguns aspectos para 
garantir medições precisas e confiáveis. Por exemplo, a instalação correta do 
sensor de velocidade e a calibração adequada do tacômetro são essenciais para 
obter resultados precisos. Além disso, a manutenção regular do sistema de 
medição e a proteção contra vibrações e condições ambientais adversas são 
importantes para garantir o desempenho confiável do tacômetro ao longo do 
tempo. 
Existem diferentes tipos de tacômetros projetados para atender às 
diversas necessidades de aplicação. Vejamos alguns dos principais tipos de 
tacômetros: 
• Tacômetros mecânicos: utilizam mecanismos mecânicos, como um 
cabo enrolado em um carretel ou uma roda dentada acoplada ao eixo, 
para medir a velocidade de rotação. São simples e robustos, mas podem 
ser limitados em termos de precisão e resposta rápida. 
• Tacômetros eletrônicos: utilizam sensores elétricos, como sensores de 
efeito Hall ou sensores magnéticos, para medir a velocidade de rotação. 
Eles são mais precisos e oferecem uma resposta mais rápida do que os 
tacômetros mecânicos, sendo amplamente utilizados em aplicações 
industriais e automotivas. 
• Tacômetros ópticos: utilizam um feixe de luz para medir a velocidade de 
rotação, geralmente por meio de um sensor fotoelétrico e uma marcação 
ou refletor montado no eixo rotativo. Oferecem alta precisão e resolução, 
sendo utilizados em aplicações de alta velocidade e precisão. 
Benefícios dos tacômetros: 
 
 
17 
• Fornecem informações essenciais sobre a velocidade de rotação de 
sistemas mecânicos e motores; 
• Permitem o monitoramento e o controle preciso de processos industriais 
e operações de máquinas; 
• Contribuem para a segurança e eficiência de veículos automotivos, 
aeronaves e equipamentos industriais; 
• Permitem a detecção precoce de falhas e problemas de desempenho em 
sistemas mecânicos e motores. 
Desafios dos tacômetros: 
• Sensibilidade a condições ambientais adversas, como vibrações, umidade 
e temperaturas extremas; 
• Necessidade de calibração regular e manutenção do sistema de medição 
para garantir medições precisas; 
• Limitações na resposta em tempo real em alguns sistemas de tacômetros, 
especialmente em ambientes de alta velocidade. 
Com sua capacidade de fornecer medições precisas e confiáveis, eles 
contribuem para a segurança, a eficiência e o desempenho de uma ampla gama 
de equipamentos e sistemas. No entanto, é importante considerar suas 
características, tipos e desafios ao selecionar e utilizar tacômetros em aplicações 
específicas. 
FINALIZANDO 
Chegamos ao final de nossa exploração sobre os diversostipos de 
sensores e sua importância na instrumentação moderna. Espero que tenha 
aproveitado esta etapa e tenha adquirido um entendimento sólido sobre os 
sensores capacitivos, indutivos, de efeito Hall, ultrassônicos e tacômetros. 
Lembrem-se de que esses dispositivos desempenham papéis cruciais em 
uma variedade de aplicações, desde automação industrial até eletrônica de 
consumo, garantindo precisão, eficiência e segurança em diversos processos. 
Continuem explorando e aprofundando seus conhecimentos nesse 
fascinante campo da tecnologia. Se tiverem alguma dúvida adicional, não 
hesitem em procurar mais recursos ou meios de aprendizado. Com isso, 
encerramos esta etapa. 
 
 
18 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
INSTRUMENTAÇÃO 
INDUSTRIAL 
AULA 5 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Prof. Juliano de Mello Pedroso 
 
 
2 
CONVERSA INICIAL 
Esta etapa trata sobre Sensores e medição de grandezas físicas! Aqui, 
iremos explorar cinco tipos essenciais de sensores e dispositivos de medição: 
sensores de deformação, sensores de pressão, medição de vazão, medição de 
nível e sensores óticos. Cada um desses elementos desempenha um papel 
fundamental em diversas aplicações industriais, ambientais e tecnológicas, 
permitindo-nos obter dados precisos e relevantes sobre o mundo ao nosso redor. 
Vamos começar nossa jornada compreendendo os sensores de 
deformação, que são projetados para detectar e medir mudanças na forma ou 
tamanho de um objeto quando submetido a forças externas. 
Em seguida, exploraremos os sensores de pressão, que desempenham 
um papel crucial na medição e controle de pressões em sistemas hidráulicos, 
pneumáticos e de processos industriais. 
Após isso, abordaremos a medição de vazão, que é essencial para 
monitorar e controlar o fluxo de líquidos ou gases em uma ampla variedade de 
processos industriais, desde a produção de alimentos até o controle de 
processos químicos. 
Em seguida, discutiremos a medição de nível, fundamental para 
determinar a quantidade de líquido ou material em um recipiente, tanque ou 
reservatório. 
Por fim, exploraremos os sensores óticos, que utilizam princípios de luz e 
detecção para realizar tarefas como detecção de presença, medição de distância 
e identificação de objetos. 
Ao longo desta etapa, examinaremos os princípios de funcionamento, 
aplicações e considerações de projeto associados a cada tipo de sensor e 
dispositivo de medição. Preparem-se para uma jornada empolgante pelo mundo 
da instrumentação e sensoriamento! 
TEMA 1 – SENSORES DE DEFORMAÇÃO 
Os sensores de deformação são dispositivos projetados para medir a 
deformação ou tensão em materiais sujeitos a cargas mecânicas. Eles 
desempenham um papel crucial em uma variedade de aplicações industriais, 
desde a monitorização da integridade estrutural de pontes e edifícios até a 
medição da carga em componentes de máquinas. Neste tópico, exploraremos 
 
 
3 
em detalhes o funcionamento, os tipos, as aplicações e as considerações 
importantes relacionadas aos sensores de deformação. 
Figura 1 – Sensor de deformação 
 
Crédito: Francesco Scatena/Shutterstock. 
Os sensores de deformação operam com base no princípio da mudança 
na resistência elétrica de materiais quando sujeitos a uma carga mecânica. O 
sensor geralmente consiste em um elemento de detecção, como uma grade ou 
fio fino, feito de um material condutor, como o metal. Quando uma carga é 
aplicada ao material, ele se deforma, resultando em uma mudança na resistência 
elétrica do elemento de detecção. Essa mudança na resistência é então medida 
por meio de circuitos elétricos e convertida em uma leitura de deformação ou 
tensão. 
Os sensores de deformação têm uma ampla gama de aplicações em 
várias indústrias e campos, incluindo: 
• Monitoramento estrutural: utilizado para monitorar a integridade 
estrutural de pontes, edifícios, túneis e outras infraestruturas civis sujeitas 
a cargas mecânicas, ajudando a detectar e prevenir potenciais falhas; 
• Testes de materiais: empregados em laboratórios de pesquisa e 
desenvolvimento para testar e caracterizar materiais, medindo sua 
 
 
4 
resposta à carga mecânica e avaliando suas propriedades mecânicas, 
como elasticidade, rigidez e resistência; 
• Controle de qualidade na indústria: usados em processos de fabricação 
para monitorar e controlar a qualidade de produtos e componentes, 
garantindo que estejam dentro de especificações de tolerância e 
resistência; 
• Medição de carga em componentes mecânicos: empregados em 
máquinas e equipamentos industriais para medir a carga em 
componentes mecânicos, como eixos, molas e estruturas, ajudando a 
otimizar o projeto e a manutenção. 
Ao usar sensores de deformação, é importante considerar alguns 
aspectos para garantir medições precisas e confiáveis. Por exemplo, a seleção 
adequada do tipo de sensor, a instalação correta no local de medição e a 
calibração regular são essenciais para obter resultados precisos. Além disso, a 
compatibilidade do sensor com o material e as condições ambientais do 
ambiente de operação devem ser consideradas. 
Existem diferentes tipos de sensores de deformação projetados para 
atender às diversas necessidades de aplicação. Aqui estão alguns dos principais 
tipos: 
• Extensômetros: são dispositivos que medem a deformação em um 
material por meio da mudança na resistência elétrica de um fio ou grade 
condutora fixada à superfície do material. Eles são amplamente utilizados 
em testes de materiais e monitoramento estrutural; 
• Células de carga: são sensores de deformação utilizados para medir a 
carga aplicada a um componente mecânico, convertendo a deformação 
mecânica em um sinal elétrico proporcional à carga. São comumente 
usados em balanças, guindastes e sistemas de pesagem; 
• Strain Gauges: são sensores de deformação sensíveis que consistem em 
uma fina folha de material condutor, como a constante elástica do fio. 
Quando o material é esticado ou comprimido, a resistência elétrica do 
material muda, permitindo a medição da deformação. 
 
 
 
 
5 
Figura 2 – Strain gauge 
 
Crédito: Mathew/Adobe Stock. 
• Fornecem medições precisas e confiáveis da deformação e tensão em 
materiais e componentes mecânicos; 
• Permitem a detecção precoce de potenciais falhas estruturais e a 
implementação de medidas preventivas; 
• Contribuem para o aumento da eficiência e segurança em processos 
industriais e operações de engenharia; 
• São versáteis e podem ser adaptados a uma variedade de aplicações e 
materiais. 
Desafios dos sensores de deformação: 
• Sensibilidade a variações nas condições ambientais, como temperatura, 
umidade e vibração; 
• Necessidade de calibração e manutenção regular para garantir medições 
precisas e confiáveis; 
• Limitações na faixa de medição e na resolução em alguns casos 
específicos de aplicação. 
Com sua capacidade de fornecer medições precisas e confiáveis da 
deformação e tensão em materiais e componentes mecânicos, eles são 
https://stock.adobe.com/br/contributor/208500127/mathew?load_type=author&prev_url=detail
 
 
6 
essenciais para garantir a segurança, eficiência e confiabilidade em uma ampla 
gama de aplicações. No entanto, é importante considerar suas características, 
tipos e desafios ao selecionar e utilizar sensores de deformação em aplicações 
específicas. 
TEMA 2 – SENSORES DE PRESSÃO 
Os sensores de pressão são dispositivos fundamentais na medição e 
controle de pressão em uma variedade de aplicações industriais, automotivas, 
médicas e de consumo. Esses sensores desempenham um papel essencial ao 
fornecer informações precisas sobre a pressão em sistemas e processos, 
permitindo monitoramento, controle e segurança. Aqui, exploraremos em 
detalhes o funcionamento, os tipos, as aplicações e as considerações 
importantes relacionadas aos sensores de pressão. 
Os sensores de pressão funcionam com base em diferentes princípios demedição, incluindo piezoelétrico, capacitivo, resistivo, piezorresistivo e de 
semicondutores. No entanto, o princípio mais comum envolve a conversão da 
pressão aplicada em uma mudança mensurável em uma grandeza elétrica, 
como tensão, corrente ou resistência. Por exemplo, em sensores 
piezorresistivos, a pressão aplicada deforma um material piezorresistivo, 
alterando sua resistência elétrica, que é então convertida em um sinal elétrico 
proporcional à pressão. 
Os sensores de pressão são amplamente utilizados em diversas áreas, 
incluindo: 
• Indústria automotiva: são empregados em sistemas de controle de 
motor, sistemas de freios ABS, sistemas de controle de emissões, 
sistemas de airbag, sistemas de monitoramento de pneus e muitas outras 
aplicações automotivas. Na figura 3 temos o um exemplo do que é um 
medidor de pressão dos pneus. 
 
 
 
 
 
 
7 
Figura 3 – Medidor de pressão nos pneus 
 
Crédito: Tetrisme/Shutterstock. 
• Indústria de processos: são utilizados em sistemas de controle de 
processos industriais, como medição de pressão em tubulações, tanques 
e vasos, monitoramento de sistemas de fluidos e controle de processos 
químicos e petroquímicos; 
• Indústria médica: são empregados em equipamentos médicos, como 
ventiladores, monitores de pressão arterial, bombas de infusão, 
equipamentos de análise de gases e muitas outras aplicações médicas; 
• Indústria de consumo: são utilizados em dispositivos de consumo, como 
smartphones, smartwatches, medidores de pressão arterial domésticos, 
aspiradores de pó robóticos e muitos outros dispositivos eletrônicos. 
Ao selecionar e usar sensores de pressão, é importante considerar vários 
fatores, como faixa de pressão, precisão, resposta dinâmica, compatibilidade 
com o meio, temperatura de operação, necessidade de calibração e 
manutenção, entre outros. Além disso, é essencial garantir que o sensor seja 
adequado para a aplicação específica e que atenda aos requisitos de 
desempenho e segurança. 
Existem diversos tipos de sensores de pressão disponíveis, cada um com 
suas características e princípios de funcionamento. Aqui estão alguns dos 
principais tipos: 
• Sensores piezorresistivos: esses sensores usam a variação na 
resistência elétrica de um material piezorresistivo para medir a pressão. 
 
 
8 
Eles são comumente usados em aplicações automotivas, industriais e 
médicas devido à sua alta precisão e resposta rápida; 
• Sensores capacitivos: esses sensores medem a variação na 
capacitância de um elemento sensor devido à deformação causada pela 
pressão. Eles são frequentemente usados em aplicações de alta precisão, 
como instrumentação de laboratório e aplicações de monitoramento de 
processos; 
• Sensores piezoelétricos: esses sensores usam a propriedade 
piezoelétrica de certos materiais para converter a pressão em um sinal 
elétrico. Eles são frequentemente usados em aplicações de alta 
temperatura e alta pressão, como em ambientes industriais agressivos; 
• Sensores de Silício Microeletromecânicos (MEMS): esses sensores 
são fabricados usando tecnologia de microfabricação e são amplamente 
utilizados devido ao seu baixo custo, tamanho compacto e boa precisão. 
Eles são comuns em dispositivos eletrônicos de consumo e aplicações 
automotivas. 
Benefícios dos sensores de pressão: 
• Fornecem medições precisas e confiáveis da pressão em uma variedade 
de aplicações; 
• Contribuem para o monitoramento, controle e segurança de sistemas e 
processos; 
• Permitem a detecção precoce de falhas e problemas de desempenho em 
equipamentos e sistemas; 
• São versáteis e podem ser adaptados a uma ampla gama de aplicações 
e condições de operação. 
Desafios dos sensores de pressão: 
• Sensibilidade a variações nas condições ambientais, como temperatura, 
umidade e vibração; 
• Necessidade de calibração e manutenção regulares para garantir 
medições precisas e confiáveis; 
• Limitações na faixa de medição, precisão e resolução em alguns casos 
específicos de aplicação. 
Com sua capacidade de fornecer medições precisas e confiáveis, eles são 
essenciais para garantir o desempenho, a segurança e a eficiência de uma 
 
 
9 
ampla gama de equipamentos e sistemas. No entanto, é importante considerar 
suas características, tipos e desafios ao selecionar e utilizar sensores de pressão 
em aplicações específicas. 
TEMA 3 – MEDIÇÃO DE VAZÃO 
A medição de vazão é uma prática essencial em uma ampla gama de 
aplicações industriais, ambientais e de engenharia. Ela envolve a quantificação 
do volume de fluido que passa por um ponto específico em um determinado 
intervalo de tempo. A precisão e a confiabilidade dessas medições são vitais 
para o controle de processos, otimização de recursos e garantia da qualidade do 
produto final. Neste tópico, exploraremos os princípios de medição de vazão, os 
tipos de dispositivos utilizados e suas aplicações em diferentes setores. 
Existem diversos métodos para medir a vazão de fluidos, cada um 
baseado em diferentes princípios físicos. Alguns dos métodos mais comuns 
incluem: 
• Medição de vazão volumétrica: baseia-se na medição direta do volume 
do fluido que passa por um ponto em um determinado intervalo de tempo. 
Isso pode ser feito usando dispositivos como medidores de deslocamento 
positivo, rotâmetros e medidores de turbina; 
• Medição de vazão de velocidade: determina a vazão com base na 
velocidade do fluido em um ponto específico. Esse método inclui 
dispositivos como medidores de velocidade ultrassônica, medidores de 
velocidade de vortex e medidores de velocidade eletromagnéticos; 
• Medição de vazão de pressão diferencial: utiliza a queda de pressão 
por meio de uma restrição no fluxo para determinar a vazão. Esse método 
é comumente empregado em medidores de orifício, bocais e tubos 
Venturi. 
A medição de vazão é aplicada em uma variedade de setores e 
processos, incluindo: 
• Indústria de processos: utilizada para monitorar e controlar o fluxo de 
fluidos em plantas químicas, refinarias de petróleo, usinas de energia e 
outras instalações industriais; 
 
 
10 
• Indústria alimentícia: aplicada para medir a vazão de líquidos e gases 
em linhas de produção de alimentos e bebidas, garantindo precisão e 
consistência nos processos de fabricação; 
• Tratamento de água e efluentes: essencial para monitorar e regular o 
fluxo de água em sistemas de abastecimento de água, estações de 
tratamento de águas residuais e processos de dessalinização. 
Figura – Medidor de fluxo de água 
 
Crédito: Fotomake/Shutterstock. 
 Indústria de petróleo e gás: utilizada em operações de perfuração, 
produção e refino de petróleo e gás para medir o fluxo de fluidos em tubulações 
e equipamentos. 
Ao selecionar e implementar sistemas de medição de vazão, é crucial 
considerar fatores como o tipo de fluido, faixa de vazão, precisão requerida, 
compatibilidade química, temperatura e pressão de operação, bem como os 
requisitos de manutenção e calibração. 
Existem diversos dispositivos disponíveis para medir a vazão de fluidos, 
cada um com suas características e princípios de funcionamento. Alguns dos 
principais tipos incluem: 
 
 
11 
• Medidores de deslocamento positivo: esses medidores contam o 
volume de fluido deslocado por um pistão, engrenagens ou lâminas em 
um compartimento de medição. Eles são adequados para líquidos 
viscosos e não condutores, como óleos e produtos químicos; 
• Medidores de velocidade ultrassônica: utilizam transdutores 
ultrassônicos para medir o tempo de trânsito de um sinal ultrassônico por 
meio de um fluido. A velocidade do fluido é então calculada com base no 
tempo de trânsito e na distância entre os transdutores; 
• Medidores de orifício: consistem em uma placa com um orifício que 
restringe o fluxo de fluido. A queda de pressão pelo orifício é medida e 
utilizada para calcular a vazão; 
• Medidores de turbina: possuem uma hélice ou rotorque gira 
proporcionalmente ao fluxo de fluido. A velocidade de rotação do rotor é 
convertida em um sinal elétrico que é proporcional à vazão. 
Benefícios da medição de vazão: 
• Permite o controle preciso de processos industriais, garantindo a 
eficiência e a qualidade do produto; 
• Contribui para a conservação de recursos, como água e energia, por meio 
da otimização do consumo e do desperdício; 
• Facilita a detecção precoce de vazamentos, falhas e problemas de 
desempenho em sistemas de tubulações e equipamentos; 
• Ajuda a garantir o cumprimento de regulamentos ambientais e de 
segurança em diferentes setores e indústrias. 
Desafios da medição de vazão: 
• Seleção adequada do dispositivo de medição para atender às exigências 
específicas da aplicação; 
• Manutenção e calibração regulares para garantir a precisão e a 
confiabilidade das medições ao longo do tempo; 
• Influência de fatores externos, como temperatura, pressão e 
características do fluido, na precisão das medições; 
• Custo inicial e investimento contínuo em equipamentos e sistemas de 
medição de vazão. 
Com sua capacidade de fornecer medições precisas e confiáveis da 
vazão de fluidos, esses sistemas são essenciais para garantir o desempenho, a 
 
 
12 
eficiência e a segurança em uma ampla gama de processos e operações. No 
entanto, é fundamental considerar os requisitos específicos da aplicação e os 
desafios associados à seleção e implementação de sistemas de medição de 
vazão. 
TEMA 4 – MEDIÇÃO DE NÍVEL 
A medição de nível é uma prática fundamental em uma variedade de 
aplicações industriais, ambientais e de engenharia, envolvendo a determinação 
do nível de um líquido ou sólido em um recipiente ou tanque. Essas medições 
são essenciais para o monitoramento de processos, controle de estoque, 
prevenção de transbordamentos e garantia da segurança e eficiência 
operacional. Neste tópico, exploraremos os princípios de medição de nível, os 
diferentes tipos de dispositivos utilizados e suas aplicações em diversos setores. 
Na Figura 5 temos um exemplo desse tipo de sensor. 
Figura 5 – Sensor de nível 
 
Crédito: Thelimestock/Adobe Stock. 
A medição de nível pode ser realizada utilizando diversos métodos, cada 
um baseado em diferentes princípios físicos. Alguns dos métodos mais comuns 
incluem: 
• Medição de nível por pressão: baseia-se na medição da pressão 
exercida pelo líquido ou sólido em um ponto específico do tanque. A 
 
 
13 
pressão é convertida em uma leitura de nível usando um transmissor de 
pressão; 
• Medição de nível por flutuador: utiliza um flutuador que se movimenta 
de acordo com o nível do líquido, acionando um sensor de posição que 
converte o movimento em um sinal elétrico proporcional ao nível; 
• Medição de nível por radar ou ultrassom: envia-se um pulso de ondas 
eletromagnéticas ou ultrassônicas em direção à superfície do líquido, 
medindo o tempo de retorno do sinal para calcular a distância e, portanto, 
o nível do líquido. 
A medição de nível é aplicada em uma ampla variedade de setores e 
processos, incluindo: 
• Indústria química e petroquímica: utilizada para monitorar o nível de 
produtos químicos em tanques de armazenamento, garantindo a 
segurança e a prevenção de vazamentos; 
• Indústria de alimentos e bebidas: aplicada para controlar o nível de 
ingredientes em tanques de preparação, fermentação e armazenamento, 
garantindo a consistência e a qualidade dos produtos; 
• Tratamento de água e efluentes: essencial para monitorar o nível de 
água em reservatórios, estações de tratamento e sistemas de drenagem, 
garantindo o abastecimento adequado e a prevenção de inundações; 
• Indústria de petróleo e gás: utilizada para monitorar o nível de líquidos 
em tanques de armazenamento, tanques de petróleo bruto e reservatórios 
de água de processo. 
Ao selecionar e implementar sistemas de medição de nível, é crucial 
considerar fatores como o tipo de líquido ou sólido, o ambiente de operação, a 
faixa de medição, a precisão requerida, a compatibilidade química e as 
necessidades de manutenção e calibração. 
Existem diversos dispositivos disponíveis para medir o nível de líquidos e 
sólidos, cada um com suas características e princípios de funcionamento. Alguns 
dos principais tipos incluem: 
• Transmissores de pressão: utilizam um sensor de pressão para medir a 
pressão exercida pelo líquido ou sólido em um ponto específico do tanque, 
convertendo-a em um sinal elétrico proporcional ao nível; 
 
 
14 
• Medidores de nível por flutuador: consistem em um flutuador que se 
move com o nível do líquido, acionando um sensor de posição, como um 
potenciômetro ou interruptor de nível, que fornece um sinal elétrico 
proporcional ao nível; 
• Medidores de nível por radar ou ultrassom: utilizam pulsos de ondas 
eletromagnéticas ou ultrassônicas para medir a distância até a superfície 
do líquido, calculando, assim, o nível; 
• Medidores de nível por capacitância: baseiam-se na variação da 
capacitância entre um sensor e a superfície do líquido, que é afetada pelo 
nível do líquido. 
Benefícios da medição de nível: 
• Permite o monitoramento e o controle precisos de processos industriais, 
garantindo a eficiência operacional e a qualidade do produto; 
• Contribui para a prevenção de transbordamentos, vazamentos e 
desperdício de líquidos, reduzindo os riscos de segurança e impactos 
ambientais; 
• Facilita a automação de sistemas de controle de processo, otimizando a 
utilização de recursos e aumentando a produtividade. 
Desafios da medição de nível: 
• Influência de fatores externos, como temperatura, pressão e 
características do fluido, na precisão das medições; 
• Necessidade de calibração e manutenção regulares para garantir a 
precisão e a confiabilidade das medições ao longo do tempo; 
• Seleção adequada do dispositivo de medição e posicionamento correto 
no tanque para evitar interferências e obter medições precisas. 
Com sua capacidade de fornecer medições precisas e confiáveis do nível 
de líquidos e sólidos, esses sistemas são fundamentais para garantir o 
desempenho e a qualidade em uma ampla gama de processos e operações. No 
entanto, é fundamental considerar os requisitos específicos da aplicação e os 
desafios associados à seleção e implementação de sistemas de medição de 
nível. 
 
 
 
15 
TEMA 5 – SENSORES ÓTICOS 
Os sensores óticos desempenham um papel crucial em uma variedade de 
aplicações industriais, automotivas, médicas e de consumo, fornecendo 
informações valiosas sobre características óticas de objetos, como cor, forma, 
tamanho e posição. Esses sensores utilizam princípios óticos para detectar e 
medir mudanças na luz refletida, transmitida ou absorvida por objetos, permitindo 
a detecção de presença, contagem, inspeção de qualidade, posicionamento e 
controle de processos. Neste tópico, exploraremos os princípios de 
funcionamento, os diferentes tipos e as aplicações dos sensores óticos em 
diversos setores. Na Figura 6 temos um exemplo desse tipo de sensor. 
Figura 6 – Sensor ótico 
 
Créditos: MOLPIX/Shutterstock. 
Os sensores óticos operam com base em diversos princípios óticos, 
incluindo reflexão, transmissão, absorção, refração, difração e polarização da 
luz. O tipo de sensor ótico utilizado depende das características do objeto a ser 
detectado ou medido e das condições ambientais da aplicação. Alguns dos tipos 
comuns de sensores óticos incluem: 
 
 
16 
• Sensores de reflexão: detectam a luz refletida por um objeto e são 
amplamente utilizados em aplicações de detecção de presença, 
contagem e inspeção de qualidade; 
• Sensores de transmissão: detectam a luz transmitida por um objeto e 
são empregados em aplicações de detecção de materiais transparentes 
ou semitransparentes, como vidro, plástico e líquidos; 
• Sensores de difração: utilizam padrões de interferência de luz para 
detectar a presença ou a ausência de objetos,e são comumente usados 
em aplicações de contagem de peças e detecção de pequenos objetos. 
Os sensores óticos são amplamente utilizados em uma variedade de 
setores e aplicações, incluindo: 
• Indústria automotiva: são empregados em sistemas de visão 
computacional para detectar obstáculos, identificar sinais de trânsito, 
monitorar a posição e o movimento de veículos e realizar inspeções de 
qualidade em linhas de produção; 
• Indústria eletrônica e semicondutores: utilizados em processos de 
fabricação para inspeção de chips, detecção de falhas, alinhamento de 
componentes e medição de precisão; 
• Indústria farmacêutica e de alimentos: aplicados em sistemas de 
embalagem para garantir a integridade e qualidade dos produtos, verificar 
rótulos, códigos de barras e tampas e realizar inspeções de qualidade; 
• Automação industrial: utilizados em sistemas de controle de processos 
para monitorar a posição e o movimento de peças, detectar defeitos em 
superfícies, realizar alinhamento e posicionamento precisos e controlar a 
qualidade do produto. 
Ao selecionar e implementar sistemas de sensores óticos, é fundamental 
considerar fatores como o tipo de aplicação, as características do objeto a ser 
detectado, as condições ambientais, a precisão requerida, a distância de 
detecção e as necessidades de integração com outros sistemas. 
Existem diversos tipos de sensores óticos disponíveis, cada um com suas 
características e aplicações específicas. Alguns dos tipos mais comuns incluem: 
• Fotocélulas: detectam a presença ou ausência de um objeto com base 
na interrupção do feixe de luz entre um emissor e um receptor; 
 
 
17 
• Sensores de cor: identificam a cor de um objeto com base na refletância 
espectral da luz e são utilizados em aplicações de classificação, seleção 
e controle de qualidade; 
• Sensores de barreira: utilizam um feixe de luz para detectar a presença 
de um objeto em uma determinada área e são frequentemente 
empregados em sistemas de segurança e controle de acesso; 
• Sensores de distância a laser: medem a distância até um objeto com 
base no tempo de viagem de um pulso de luz laser e são usados em 
aplicações de posicionamento e controle de movimento. 
Benefícios dos sensores óticos: 
• Oferecem alta precisão e sensibilidade na detecção de objetos e 
características óticas; 
• Permitem a realização de inspeções rápidas e precisas de produtos em 
linhas de produção; 
• São versáteis e podem ser adaptados a uma variedade de aplicações e 
condições ambientais; 
• Contribuem para a automação de processos industriais, aumentando a 
eficiência e a produtividade. 
Desafios dos sensores óticos: 
• Sensibilidade a condições ambientais, como luz ambiente, poeira e 
umidade, que podem afetar o desempenho do sensor; 
• Necessidade de calibração e ajuste para garantir a precisão e a 
confiabilidade das medições ao longo do tempo; 
• Custo inicial e investimento contínuo em equipamentos e sistemas de 
sensores óticos. 
Com sua capacidade de oferecer detecção precisa e sensível de objetos 
e características óticas, esses sensores são essenciais para garantir o 
desempenho, a eficiência e a qualidade em uma ampla gama de processos e 
operações. No entanto, é fundamental considerar os requisitos específicos da 
aplicação e os desafios associados à seleção e implementação de sistemas de 
sensores óticos. 
 
 
18 
FINALIZANDO 
Chegamos ao final etapa sobre sensores de deformação, sensores de 
pressão, medição de vazão, medição de nível e sensores óticos. Espero que 
tenham aproveitado essa exploração e tenham adquirido um entendimento mais 
profundo sobre esses elementos essenciais da instrumentação moderna. 
É crucial lembrar que esses dispositivos desempenham papéis vitais em 
uma ampla gama de indústrias e aplicações, desde o controle de qualidade até 
a segurança de processos e a eficiência operacional. Continuem explorando e 
aprofundando seus conhecimentos nesse campo fascinante da tecnologia, e 
estejam sempre atentos às novas tendências e desenvolvimentos. 
Se tiverem mais alguma dúvida ou desejar continuar a discussão sobre 
esses temas, não hesitem em buscar mais recursos ou se conectar com outros 
profissionais da área. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
INSTRUMENTAÇÃO 
INDUSTRIAL 
AULA 6 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Prof. Juliano de Mello Pedroso 
 
 
2 
CONVERSA INICIAL 
Nesta etapa, mergulharemos nos fundamentos e nas tecnologias por trás 
dos termopares, RTDs, termistores, pirômetros e medidores de radiação 
infravermelha. Esses dispositivos desempenham um papel crucial em uma 
ampla gama de setores, desde o controle de processos industriais até a pesquisa 
científica de ponta. Vamos explorar como cada um funciona, suas características 
distintivas e suas aplicações práticas. Preparem-se para uma jornada 
emocionante pelo mundo da medição de temperatura de alta precisão! 
TEMA 1 – TERMOPARES 
Os termopares são dispositivos de medição de temperatura amplamente 
utilizados em uma variedade de aplicações industriais, científicas e de 
engenharia. Eles funcionam com base no princípio do efeito Seebeck, que 
estabelece uma relação entre a diferença de temperatura e a diferença de 
potencial elétrico em um circuito composto por dois metais diferentes. Nesta 
temática, exploraremos os princípios de funcionamento, os tipos, as aplicações 
e as considerações importantes relacionadas aos termopares. 
Um termopar é composto por dois condutores metálicos diferentes unidos 
em uma extremidade, chamada de junção de medição, e conectados a um 
instrumento de medição na outra extremidade. Quando a junção de medição é 
submetida a uma diferença de temperatura em relação à junção de referência, é 
gerada uma diferença de potencial elétrico, conhecida como força eletromotriz 
(FEM) termoelétrica, que é medida pelo instrumento de medição e convertida em 
uma leitura de temperatura. Na Figura 1 temos um exemplo desse sensor. 
 
 
 
3 
Figura 1 – Termopar 
 
 
Crédito: Aicandy/Adobe Stock. 
Os termopares são amplamente utilizados em uma variedade de 
aplicações, incluindo: 
• Indústria metalúrgica: são empregados para monitorar a temperatura 
em fornos, fornalhas, forjamento, fundição e tratamento térmico de metais; 
• Indústria química e petroquímica: utilizados em processos de 
destilação, reações químicas, refinarias, plantas de processamento e 
armazenamento de produtos químicos; 
• Indústria de alimentos e bebidas: aplicados em fornos, estufas, tanques 
de fermentação, pasteurizadores e processadores de alimentos para 
controle de temperatura e segurança alimentar; 
• Indústria farmacêutica: empregados em equipamentos de esterilização, 
autoclaves, secadores, fermentadores e processadores de medicamentos 
para garantir a qualidade e a conformidade com regulamentações. 
Ao selecionar e usar termopares, é crucial considerar fatores como faixa 
de temperatura, precisão, estabilidade, resposta térmica, compatibilidade 
química, ruído elétrico, vibração e custo. Além disso, é essencial realizar 
calibração regular para garantir medições precisas e confiáveis ao longo do 
tempo. 
Existem vários tipos de termopares disponíveis, cada um com diferentes 
combinações de materiais condutores e faixas de temperatura. Os tipos mais 
 
 
4 
comuns são designados por letras, como tipo K, tipo J, tipo T, tipo E, tipo N, entre 
outros. Cada tipo de termopar possui características específicas de temperatura, 
precisão, sensibilidade e aplicação. 
• Tipo K (Cromel-Alumel): é o tipo mais comum de termopar, com faixa de 
temperatura de -200°C a 1.372°C, adequado para aplicações em 
atmosferas oxidantes e redutoras; 
• Tipo J (Ferro-Constantan): possui faixa de temperatura de -210°C a 
760°C e é frequentemente utilizado em aplicações de baixa temperatura 
e em atmosferas oxidantes; 
• Tipo T (Cobre-Constantan): tem faixa de temperatura de -200°C a 350°Ce é adequado para aplicações em baixas temperaturas e ambientes 
corrosivos; 
• Tipo E (Cromel-Constantan): tem faixa de temperatura de -200°C a 
900°C e é frequentemente utilizado em aplicações de baixa temperatura 
e em ambientes corrosivos. 
Benefícios dos termopares: 
• Ampla faixa de temperatura de operação, cobrindo desde temperaturas 
muito baixas até temperaturas extremamente altas; 
• Alta sensibilidade e resposta rápida a mudanças de temperatura; 
• Baixo custo e fácil substituição em caso de falha; 
• Resistência a choques mecânicos e vibrações em comparação com 
outros tipos de sensores de temperatura. 
Desafios dos termopares: 
• Sensibilidade a ruídos elétricos e interferências de radiofrequência; 
• Necessidade de calibração regular devido à degradação ao longo do 
tempo; 
• Limitações na precisão e estabilidade em comparação com sensores de 
temperatura mais caros, como termorresistências de platina. 
Com sua capacidade de operar em uma ampla faixa de temperatura e 
oferecer alta sensibilidade e resposta rápida, os termopares são essenciais para 
o monitoramento e controle de processos em diversos setores. No entanto, é 
importante considerar as características específicas de cada tipo de termopar e 
 
 
5 
os desafios associados à sua seleção e uso para garantir medições precisas e 
confiáveis ao longo do tempo. 
TEMA 2 – RTD 
Os RTDs (Resistance Temperature Detectors) ou termorresistências são 
dispositivos de medição de temperatura amplamente utilizados devido à sua alta 
precisão e estabilidade ao longo do tempo. Eles operam com base na variação 
da resistência elétrica de um material condutor em resposta a mudanças na 
temperatura. Neste tópico, exploraremos os princípios de funcionamento, os 
tipos, as aplicações e as considerações importantes relacionadas aos RTDs. 
Os RTDs são geralmente feitos de platina de alta pureza devido à sua alta 
resistência à temperatura e linearidade de resposta. Quando a temperatura 
aumenta, a resistência elétrica do RTD também aumenta de maneira previsível 
e consistente. Essa variação na resistência é medida por um circuito elétrico e 
convertida em uma leitura de temperatura usando uma equação de calibração 
específica para o tipo de RTD utilizado. Na Figura 2 temos um exemplo desse 
equipamento. 
Figura 2 – RTD 
 
Crédito: Preecha B/Shutterstock. 
Os RTDs são utilizados em uma variedade de aplicações, incluindo: 
 
 
6 
• Indústria de processos: são empregados em sistemas de 
monitoramento e controle de temperatura em tanques, tubulações, 
reatores e fornos em indústrias químicas, petroquímicas e farmacêuticas; 
• Automação industrial: utilizados em sistemas de controle de processos 
para garantir a temperatura adequada em máquinas, equipamentos e 
ambientes de produção; 
• Indústria alimentícia: aplicados em equipamentos de processamento, 
refrigeração e armazenamento para garantir a segurança alimentar e a 
qualidade dos produtos; 
• Laboratórios e pesquisa científica: utilizados em experimentos e 
análises que requerem medições precisas e estáveis de temperatura. 
Ao selecionar e usar RTDs, é crucial considerar fatores como faixa de 
temperatura, precisão, estabilidade, tempo de resposta, compatibilidade química 
e mecânica, custo e requisitos de calibração. A seleção do RTD adequado para 
uma aplicação específica depende das características do ambiente, dos 
requisitos de precisão e das condições operacionais. 
Existem vários tipos de RTDs disponíveis, cada um com diferentes 
materiais de construção, faixas de temperatura e características de 
desempenho. Alguns dos tipos mais comuns incluem: 
• RTD de Platina: feitos de platina de alta pureza, esses RTDs oferecem 
alta precisão, estabilidade e linearidade em uma ampla faixa de 
temperatura, tornando-os ideais para aplicações industriais e científicas 
exigentes; 
• RTD de Níquel: feitos de ligas de níquel, esses RTDs são mais 
econômicos do que os RTDs de platina, mas geralmente oferecem menor 
precisão e estabilidade em comparação; 
• RTD de Níquel-Iron (NiFe): também conhecidos como termistores de 
níquel, esses RTDs são feitos de uma liga de níquel-ferro e oferecem uma 
resposta rápida a mudanças de temperatura, mas podem ser menos 
precisos em comparação com RTDs de platina. 
 
 
 
7 
Benefícios dos RTDs: 
• Alta precisão e estabilidade ao longo do tempo, tornando-os ideais para 
aplicações que exigem medições precisas e confiáveis de temperatura; 
• Linearidade de resposta em uma ampla faixa de temperatura, facilitando 
a calibração e a interpretação dos dados; 
• Resistência a choques mecânicos, vibrações e ambientes hostis, 
garantindo a confiabilidade em condições adversas; 
• Baixa sensibilidade a interferências elétricas e magnéticas, resultando em 
medições mais precisas e confiáveis. 
Desafios dos RTDs: 
• Custo inicial mais elevado em comparação com outros tipos de sensores 
de temperatura, como termopares e termistores de níquel; 
• Limitações na faixa de temperatura em comparação com outros tipos de 
sensores, especialmente RTDs de platina em altas temperaturas; 
• Sensibilidade a variações na resistência dos cabos de ligação e terminais 
de conexão, que podem afetar a precisão das medições. 
Com sua capacidade de oferecer medições precisas e confiáveis em uma 
ampla faixa de temperatura, os RTDs são essenciais para uma variedade de 
aplicações industriais, científicas e de engenharia. No entanto, é importante 
considerar as características específicas de cada tipo de RTD e os desafios 
associados à sua seleção e uso para garantir medições precisas e confiáveis ao 
longo do tempo. 
TEMA 3 – TERMISTORES 
Os termistores são dispositivos de temperatura sensíveis à resistência 
elétrica que encontram aplicações em uma variedade de campos, desde 
eletrônicos até automotivos e médicos. Eles operam com base na variação da 
resistência elétrica em resposta às mudanças de temperatura, sendo 
classificados em dois tipos principais: NTC (Negative Temperature Coefficient) e 
PTC (Positive Temperature Coefficient). Neste tópico, examinaremos os 
princípios de funcionamento, os tipos, as aplicações e as considerações 
importantes relacionadas aos termistores. Na Figura 3 temos um exemplo de um 
tipo desse equipamento. 
 
 
8 
Figura 3 – Termistor 
 
Crédito: Cristian Storto/Shutterstock. 
Os termistores são feitos de materiais semicondutores, cuja resistência 
elétrica varia inversamente (no caso de NTC) ou diretamente (no caso de PTC) 
com a temperatura. Quando a temperatura aumenta, a resistência elétrica de um 
NTC diminui, enquanto a de um PTC aumenta. Essa variação da resistência 
elétrica pode ser medida e utilizada para determinar a temperatura ambiente. 
Os termistores têm uma ampla gama de aplicações, incluindo: 
• Controle de temperatura: são usados em sistemas de controle de 
temperatura, como termostatos e aquecedores, para manter ambientes 
específicos a uma temperatura desejada; 
• Compensação de temperatura: são empregados em circuitos 
eletrônicos para compensar as variações de temperatura e garantir a 
estabilidade do funcionamento dos dispositivos; 
• Medição de temperatura: são utilizados como sensores de temperatura 
em dispositivos médicos, automotivos, industriais e de consumo para 
medir e monitorar a temperatura ambiente; 
• Proteção contra sobretemperatura: são empregados em circuitos de 
proteção contra sobreaquecimento em equipamentos eletrônicos, 
baterias e motores elétricos. 
Ao selecionar e usar termistores, é essencial considerar fatores como 
faixa de temperatura, precisão, estabilidade, tempo de resposta, sensibilidade, 
 
 
9 
confiabilidade e custo. A seleção do tipo adequado de termistor para uma 
aplicação específica depende das características do ambiente, dos requisitos de 
precisão e das condições operacionais. 
Existem dois tipos principais de termistores: 
• NTC (Negative TemperatureCoefficient): como o nome sugere, a 
resistência elétrica de um NTC diminui à medida que a temperatura 
aumenta. Eles são frequentemente usados em aplicações de controle de 
temperatura e medição de temperatura devido à sua resposta rápida e 
sensibilidade; 
• PTC (Positive Temperature Coefficient): ao contrário dos NTCs, a 
resistência elétrica de um PTC aumenta com o aumento da temperatura. 
Eles são comumente empregados em aplicações de proteção contra 
sobreaquecimento, onde a resistência elétrica aumenta rapidamente em 
caso de superaquecimento, interrompendo a corrente elétrica. 
Benefícios dos termistores: 
• Alta sensibilidade e precisão na medição de temperatura; 
• Resposta rápida às mudanças de temperatura, permitindo o controle 
eficiente da temperatura em sistemas dinâmicos; 
• Baixo custo em comparação com outros sensores de temperatura, como 
termopares e termorresistências de platina; 
• Ampla disponibilidade em diferentes formas, tamanhos e configurações 
para atender a diversas necessidades de aplicação. 
Desafios dos termistores: 
• Limitações na faixa de temperatura de operação em comparação com 
outros sensores de temperatura; 
• Precisão limitada em comparação com sensores de temperatura mais 
caros, como termorresistências de platina; 
• Variações na resposta devido a fatores como envelhecimento, 
degradação e mudanças na composição do material. 
Com sua alta sensibilidade, resposta rápida e custo acessível, os 
termistores desempenham um papel importante em sistemas de controle de 
temperatura, circuitos de proteção e medição de temperatura. No entanto, é 
importante considerar as características específicas de cada tipo de termistor e 
 
 
10 
os desafios associados à sua seleção e uso para garantir medições precisas e 
confiáveis ao longo do tempo. 
TEMA 4 – PIRÔMETROS 
Os pirômetros são dispositivos de medição de temperatura que operam 
com base na detecção da radiação térmica emitida por um objeto. Eles são 
amplamente utilizados em uma variedade de aplicações industriais, científicas e 
de engenharia, onde a medição precisa e sem contato da temperatura é 
essencial. Neste tópico, exploraremos os princípios de funcionamento, os tipos, 
as aplicações e as considerações importantes relacionadas aos pirômetros. Na 
Figura 4 temos um equipamento que usa o pirômetro. 
Figura 4 – Termômetro a laser 
 
Crédito: Nikkytok/Shutterstock. 
Os pirômetros operam com base no princípio da radiação térmica, onde 
todos os objetos emitem radiação eletromagnética em função de sua 
temperatura. Essa radiação é detectada pelo pirômetro e convertida em uma 
leitura de temperatura. Existem dois tipos principais de pirômetros: os ópticos e 
os de radiação. 
• Pirômetros ópticos: utilizam um sistema de lentes para focalizar a 
radiação térmica de um objeto em um sensor, onde a temperatura é 
determinada com base na intensidade da radiação detectada; 
 
 
11 
• Pirômetros de radiação: detectam a radiação térmica de um objeto sem 
a necessidade de óptica, utilizando sensores de radiação térmica que 
convertem a energia radiante em um sinal elétrico proporcional à 
temperatura. 
Os pirômetros têm uma ampla gama de aplicações em diferentes setores, 
incluindo: 
• Indústria metalúrgica: utilizados em processos de fundição, forjamento, 
laminação e tratamento térmico para monitorar e controlar a temperatura 
de metais e ligas; 
• Indústria cerâmica: empregados em fornos de queima e esmaltação 
para garantir a temperatura adequada durante o processo de fabricação 
de produtos cerâmicos; 
• Indústria alimentícia: aplicados em fornos, secadores e estufas para 
controlar a temperatura durante o processamento, cozimento e secagem 
de alimentos; 
• Pesquisa científica: utilizados em laboratórios e instalações de pesquisa 
para medições precisas de temperatura em experimentos e análises 
científicas. 
Ao selecionar e usar pirômetros, é fundamental considerar fatores como 
faixa de temperatura, precisão, resolução, tempo de resposta, emissividade do 
objeto, distância de medição, ambiente operacional e requisitos de calibração. A 
seleção do pirômetro adequado para uma aplicação específica depende das 
características do objeto a ser medido, das condições ambientais e das 
necessidades de medição. 
Além dos pirômetros ópticos e de radiação, existem diferentes tipos de 
pirômetros projetados para atender a diversas necessidades de medição e 
aplicação: 
• Pirômetros de Infravermelho (IR): detectam a radiação térmica na faixa 
do infravermelho próximo e são amplamente utilizados em aplicações 
industriais devido à sua capacidade de medição sem contato e rápida 
resposta; 
• Pirômetros de dois comprimentos de onda: utilizam dois sensores de 
radiação em diferentes comprimentos de onda para compensar os efeitos 
da emissividade do objeto na medição de temperatura; 
 
 
12 
• Pirômetros portáteis: são dispositivos compactos e portáteis, ideais para 
medições rápidas e temporárias de temperatura em campo. 
Benefícios dos pirômetros: 
• Medições sem contato, que permitem a medição da temperatura de 
objetos inacessíveis ou em movimento; 
• Amplas faixas de temperatura de operação, que cobrem desde 
temperaturas extremamente baixas até temperaturas extremamente 
altas; 
• Alta precisão e resolução, que possibilitam medições precisas em uma 
variedade de aplicações industriais e científicas; 
• Tempo de resposta rápido, que permite a captura rápida de mudanças na 
temperatura e o controle eficiente de processos. 
Desafios dos pirômetros: 
• Sensibilidade à emissividade do objeto, que pode afetar a precisão das 
medições, especialmente em superfícies metálicas brilhantes; 
• Influência de fatores ambientais, como poeira, umidade e gases, que 
podem distorcer as medições; 
• Custos iniciais mais elevados em comparação com outros tipos de 
sensores de temperatura, como termopares e termorresistências. 
Com sua capacidade de oferecer medições precisas e rápidas sem 
contato, os pirômetros desempenham um papel crucial no monitoramento e 
controle de processos em diversos setores. No entanto, é importante considerar 
as características específicas de cada tipo de pirômetro e os desafios associados 
à sua seleção e uso para garantir medições precisas e confiáveis ao longo do 
tempo. 
TEMA 5 – MEDIDORES À RADIAÇÃO INFRAVERMELHO 
Os medidores de radiação infravermelha são dispositivos projetados para 
medir a quantidade de radiação infravermelha emitida por um objeto ou 
superfície. Esses dispositivos são amplamente utilizados em uma variedade de 
aplicações industriais, científicas e médicas, devido à sua capacidade de medir 
a temperatura sem contato e com alta precisão. Neste tópico, exploraremos os 
princípios de funcionamento, os tipos, as aplicações e as considerações 
 
 
13 
importantes relacionadas aos medidores de radiação infravermelha. Temos um 
exemplo desse equipamento na Figura 5. 
Figura 5 – Medidor à radiação infravermelho 
 
Crédito: Vchal/Shutterstock. 
Os medidores de radiação infravermelha operam com base no princípio 
da detecção da radiação térmica emitida por um objeto ou superfície. A radiação 
infravermelha é uma forma de radiação eletromagnética que está associada à 
temperatura de um objeto. Os medidores de radiação infravermelha usam 
sensores sensíveis à radiação infravermelha para converter a energia radiante 
em um sinal elétrico proporcional à temperatura do objeto, que pode ser exibido 
como uma leitura de temperatura. 
Os medidores de radiação infravermelha têm uma ampla gama de 
aplicações, incluindo: 
• Indústria metalúrgica: são utilizados para medir a temperatura de metais 
em processos de fundição, forjamento, laminação e tratamento térmico; 
• Indústria química e petroquímica: empregados para medir a 
temperatura em reatores, torres de destilação, trocadores de calor e 
tanques de armazenamento; 
• Indústria alimentícia: utilizadospara medir a temperatura de alimentos 
em processos de cozimento, resfriamento, congelamento e 
armazenamento; 
 
 
14 
• Aplicações médicas: aplicados em termômetros sem contato para medir 
a temperatura corporal e em equipamentos médicos para monitorar a 
temperatura de pacientes durante procedimentos médicos. 
Ao selecionar e usar medidores de radiação infravermelha, é fundamental 
considerar fatores como faixa de temperatura, precisão, distância de medição, 
emissividade do objeto, ambiente operacional e requisitos de calibração. A 
seleção do medidor adequado para uma aplicação específica depende das 
características do objeto a ser medido, das condições ambientais e das 
necessidades de medição. 
Existem vários tipos de medidores de radiação infravermelha disponíveis, 
cada um com diferentes características e funcionalidades: 
• Medidores de radiação infravermelha de ponto único: medem a 
temperatura de um único ponto de um objeto, sendo ideais para medições 
pontuais e de alta precisão; 
• Medidores de radiação infravermelha de varredura: varrem uma área 
maior de um objeto para medir a distribuição de temperatura em uma 
superfície, sendo úteis para inspeção e monitoramento de processos; 
• Termômetros infravermelhos sem contato: são dispositivos portáteis e 
de mão, projetados para medir a temperatura a distância sem contato 
físico com o objeto, sendo amplamente utilizados em aplicações médicas 
e industriais. 
Benefícios dos medidores de radiação infravermelha: 
• Medição sem contato, que permite a medição da temperatura de objetos 
inacessíveis ou em movimento; 
• Amplas faixas de temperatura de operação, que cobrem desde 
temperaturas extremamente baixas até temperaturas extremamente 
altas; 
• Alta precisão e rapidez de medição, que permitem a captura rápida de 
mudanças na temperatura e o controle eficiente de processos; 
• Não interferem na temperatura do objeto medido, tornando-os ideais para 
aplicações sensíveis ao calor. 
 
 
 
 
15 
Desafios dos medidores de radiação infravermelha: 
• Sensibilidade à emissividade do objeto, que pode afetar a precisão das 
medições, especialmente em superfícies metálicas brilhantes; 
• Influência de fatores ambientais, como poeira, umidade e gases, que 
podem distorcer as medições; 
• Necessidade de calibração regular para garantir a precisão e a 
confiabilidade das medições ao longo do tempo. 
Com sua capacidade de oferecer medições precisas e rápidas sem 
contato, os medidores de radiação infravermelha desempenham um papel 
crucial no monitoramento e controle de processos em diversos setores. No 
entanto, é importante considerar as características específicas de cada tipo de 
medidor e os desafios associados à sua seleção e uso para garantir medições 
precisas e confiáveis ao longo do tempo. 
FINALIZANDO 
E assim concluímos nossa exploração pelos diversos tipos de sensores 
de temperatura. Espero que tenham adquirido uma compreensão mais profunda 
sobre os termopares, RTDs, termistores, pirômetros e medidores de radiação 
infravermelha, bem como suas aplicações e características únicas. À medida 
que avançamos em direção a um futuro cada vez mais tecnológico, o 
conhecimento desses dispositivos se torna fundamental para inovações em 
várias indústrias. Continuem explorando e aprendendo, pois o mundo da 
medição de temperatura está cheio de desafios e oportunidades fascinantes. 
 
 
 
16 
REFERÊNCIAS 
AGUIRRE, L. A. Fundamentos de Instrumentação. São Paulo: Pearson, 2013. 
ALVES, J. L. L. Instrumentação, controle, e automação de processos. 2. ed. 
Rio de Janeiro: LTC, 2017. 
BEGA, E. A. Instrumentação Industrial. 3. ed. Rio de Janeiro: Interciência, 
2011. 
BALBINOT, A.; BRUSAMARELLO, V. J. Instrumentação e fundamentos de 
medidas. 3. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2019. v. 1. (BVMB) 
______. Instrumentação e fundamentos de medidas. 3. ed. Rio de Janeiro: 
LTC, 2019. v. 2. (BVMB) 
FILHO, A. B. Instrumentação Industrial: Conceitos, Aplicações e Análises. 7. 
ed. São Paulo: Érica, 2010. (BVMB) 
FRANCHI, C. M. Instrumentação de Processos Industriais – Princípios e 
Aplicações. 1. ed. São Paulo: Érica, 2015. (BVMB) 
MORAES, C. C.; CASTRUCCI, P. L. Engenharia de automação industrial. 2. 
ed. Rio de Janeiro: LTC, 2010. (BVMB) 
	Conversa inicial
	TEMA 1 – Introdução aOS sistemas de medição
	TEMA 2 – medição em malha aberta e fechada
	TEMA 3 – Modos de operação de instrumentos
	TEMA 4 – Análise Funcional de Instrumentos
	TEMA 5 – Técnicas de correção de erro
	FINALIZANDO
	REFERÊNCIAS
	CONVERSA INICIAL
	1.1 Caracterização estática
	1.1.1 Sensibilidade
	1.1.2 Precisão
	1.1.3 Linearidade
	1.1.4 Histerese
	1.1.5 Exatidão
	1.2 Caracterização dinâmica
	1.2.1 Tempo de resposta
	1.2.2 Frequência de resposta
	1.2.3 Amplitude de resposta
	1.2.4 Estabilidade dinâmica
	1.2.5 Supressão de ruído
	2.1 Representação do sinal
	2.1.1 Sinal analógico
	2.1.2 Sinal digital
	2.2 Diferenças principais
	2.3 Outras premissas sobre sinais
	2.3.1 Domínio do tempo versus domínio da frequência
	2.3.2 Filtragem de sinais
	2.3.3 Transformada de fourier
	2.3.4 Análise de amplitude e fase
	2.3.5 Espectrograma
	2.3.6 Análise de modulação
	2.3.7 Análise de harmônicos
	2.3.8 Análise espectral
	2.3.9 Análise de formas de onda complexas
	2.3.10 Diagnóstico de falhas
	3.1 Sensores e transdutores
	3.2 Condicionamento de sinal
	3.3 Conversão a/d (analógico para digital)
	3.5 Unidades de controle
	3.6 Comunicação e interface
	3.7 Unidades de armazenamento
	3.9 Firmware e software
	3.10 Manutenção e diagnóstico
	3.11 Evolução tecnológica
	FINALIZANDO
	REFERÊNCIAS
	Conversa inicial
	Conversa inicial
	FINALIZANDO