A medição e instrumentação industrial fazem parte da rotina de praticamente qualquer processo que dependa de controle, segurança, repetibilidade e desempenho.
Pressão, temperatura, vazão, nível, posição e outras grandezas precisam ser acompanhadas para que máquinas, equipamentos e processos trabalhem dentro das condições previstas.
É nesse contexto que entram os instrumentos de medição.
Eles permitem transformar condições físicas do processo em informações que podem ser visualizadas por operadores ou utilizadas por sistemas de automação.
Neste artigo, você vai entender o que é instrumentação industrial, quais são as principais grandezas medidas, quais instrumentos são utilizados e como escolher a solução adequada para cada aplicação.
O que é medição industrial?
Medição industrial é o processo de determinar o valor de uma grandeza física em uma máquina, equipamento ou processo.
Entre as grandezas mais comuns estão:
- pressão;
- temperatura;
- vazão;
- nível;
- força;
- posição;
- velocidade;
- rotação;
- umidade;
- vácuo.
A medição permite comparar o valor encontrado com aquilo que é esperado para o funcionamento do sistema.
Por exemplo, em uma linha pneumática, pode ser necessário verificar se a pressão está em 6 bar.
Em um tanque, pode ser necessário saber o nível do líquido.
Em um processo térmico, o operador pode precisar acompanhar a temperatura constantemente.
O que é instrumentação industrial?
A instrumentação industrial é o conjunto de instrumentos, dispositivos e técnicas utilizados para medir, indicar, registrar, transmitir ou controlar variáveis de um processo.
Ela pode envolver instrumentos simples, como um manômetro analógico, ou sistemas mais completos que enviam sinais para controladores, CLPs e softwares supervisórios.
Dentro de uma instalação industrial, a instrumentação pode ter várias funções:
- mostrar uma variável ao operador;
- gerar sinais elétricos;
- detectar limites;
- controlar equipamentos;
- emitir alarmes;
- registrar dados;
- auxiliar a automação.
Por isso, instrumentação não significa apenas “medir”.
Ela também pode fazer parte do controle automático de um processo.
Por que a instrumentação é importante?
Um processo sem medição adequada se torna muito mais difícil de controlar.
A instrumentação permite acompanhar o que realmente está acontecendo na instalação.
Com informações confiáveis, é possível:
- identificar desvios;
- ajustar equipamentos;
- reduzir falhas;
- acompanhar desempenho;
- melhorar a segurança;
- automatizar processos;
- identificar necessidades de manutenção;
- controlar padrões de produção.
Quanto mais crítico o processo, maior costuma ser a necessidade de instrumentos adequadamente especificados.
Quais são as principais variáveis medidas na indústria?
Existem dezenas de variáveis que podem ser monitoradas.
Algumas aparecem com muito mais frequência.
Pressão
A pressão é uma das principais variáveis encontradas em instalações industriais.
Pode ser medida em:
- sistemas pneumáticos;
- sistemas hidráulicos;
- bombas;
- compressores;
- reservatórios;
- linhas de processo.
Entre os instrumentos utilizados estão:
- manômetros;
- vacuômetros;
- manovacuômetros;
- pressostatos;
- transmissores de pressão;
- sensores de pressão.
Temperatura
A temperatura pode influenciar diretamente a qualidade de um processo, o funcionamento de equipamentos e as características de determinados materiais.
Ela pode ser medida por:
- termômetros;
- termopares;
- sensores RTD;
- transmissores de temperatura;
- sensores eletrônicos.
A tecnologia escolhida depende da faixa de temperatura e do nível de precisão necessário.
Vazão
A vazão representa a quantidade de fluido que passa por determinado ponto durante um intervalo de tempo.
Pode ser importante em sistemas que trabalham com:
- água;
- ar;
- óleo;
- gases;
- produtos químicos.
Entre os equipamentos utilizados estão os medidores de vazão, também chamados de vazômetros ou fluxômetros, dependendo da aplicação.
Nível
A medição de nível é utilizada principalmente para acompanhar a quantidade de produto existente em tanques, reservatórios e silos.
Podem ser utilizados:
- indicadores de nível;
- sensores;
- boias;
- transmissores;
- chaves de nível.
O método depende das características do material armazenado.
Vácuo
Alguns processos operam abaixo da pressão atmosférica.
Nesses casos, podem ser utilizados instrumentos específicos, como:
- vacuômetros;
- manovacuômetros;
- sensores de vácuo;
- transmissores.
Posição
Sistemas de automação frequentemente precisam saber a posição de uma peça, cilindro ou mecanismo.
Essa detecção pode ser realizada por diferentes sensores.
Entre eles:
- sensores indutivos;
- sensores capacitivos;
- sensores magnéticos;
- sensores fotoelétricos;
- fins de curso.
Principais instrumentos de medição industrial
Cada variável pode exigir um instrumento diferente.
Manômetros
Os manômetros são utilizados para indicar pressão.
Podem ser encontrados em versões:
- analógicas;
- digitais;
- secas;
- com glicerina;
- de baixa pressão;
- de alta pressão.
São muito utilizados em pneumática, hidráulica, bombas e compressores.
Pressostatos
O pressostato detecta quando determinada pressão é atingida.
Ele pode enviar um sinal para:
- ligar um equipamento;
- desligar uma máquina;
- acionar um alarme;
- controlar uma bomba;
- comandar um compressor.
Sua função principal não é apenas mostrar a pressão, mas atuar sobre um ponto definido.
Transmissores de pressão
Os transmissores convertem a pressão em um sinal que pode ser enviado para sistemas eletrônicos.
São comuns em automação industrial.
O sinal pode ser utilizado por:
- CLPs;
- controladores;
- sistemas supervisórios;
- registradores de dados.
Termômetros
São utilizados para indicar temperatura.
Podem ser analógicos ou digitais.
São empregados em diversos processos industriais.
Sensores de temperatura
Esses sensores transformam a temperatura em um sinal utilizado por equipamentos de controle.
São comuns em sistemas automatizados.
Medidores de vazão
Os medidores de vazão acompanham o fluxo de líquidos e gases.
Existem diferentes tecnologias, como:
- rotâmetros;
- medidores magnéticos;
- medidores ultrassônicos;
- medidores de turbina;
- medidores de massa.
Cada tecnologia possui aplicações específicas.
Sensores de nível
Os sensores de nível identificam a quantidade ou presença de material dentro de um recipiente.
Podem ser utilizados em:
- tanques;
- reservatórios;
- silos;
- caixas;
- linhas industriais.
Sensores industriais
Além das medições tradicionais, os sensores são amplamente utilizados para detectar condições de máquinas e processos.
Eles podem identificar:
- presença;
- posição;
- distância;
- movimento;
- proximidade;
- temperatura;
- pressão;
- nível.
Instrumentos analógicos e digitais
A instrumentação pode ser dividida em diferentes tecnologias.
Instrumentos analógicos
Normalmente apresentam a informação por meio de:
- ponteiros;
- escalas;
- mecanismos mecânicos.
Exemplos:
- manômetros;
- termômetros;
- indicadores de nível.
Entre suas características estão:
- leitura simples;
- robustez;
- facilidade de operação;
- funcionamento sem alimentação elétrica em determinados modelos.
Instrumentos digitais
Apresentam informações em displays eletrônicos.
Podem oferecer recursos adicionais, como:
- alarmes;
- registros;
- mudança de unidades;
- comunicação;
- maior resolução;
- armazenamento de dados.
São comuns em instalações com maior nível de automação.
Instrumentação e automação industrial
Instrumentação e automação estão diretamente relacionadas.
Para que uma máquina tome decisões automaticamente, primeiro é necessário saber o que está acontecendo no processo.
Os instrumentos fornecem essas informações.
Um exemplo simples:
- Um sensor mede a pressão.
- O sinal é enviado para um CLP.
- O CLP compara o valor com o parâmetro programado.
- O sistema decide se deve abrir uma válvula.
- O processo é ajustado automaticamente.
Sem a medição, o sistema não teria a informação necessária para realizar o controle.
O que é um sensor?
O sensor é um dispositivo capaz de detectar uma condição física e transformá-la em uma informação utilizável.
Essa informação pode ser:
- elétrica;
- pneumática;
- mecânica;
- digital.
Os sensores estão presentes em praticamente todos os sistemas automatizados.
Sensor, transmissor e indicador são a mesma coisa?
Não.
Embora estejam relacionados, possuem funções diferentes.
Sensor
Detecta uma variável física.
Transmissor
Transforma essa variável em um sinal padronizado que pode ser enviado a outro equipamento.
Indicador
Apresenta o valor para visualização do operador.
Em alguns equipamentos, essas funções podem estar integradas em um único dispositivo.
O que é calibração?
A calibração é um procedimento utilizado para comparar a indicação de um instrumento com um padrão de referência.
O objetivo é verificar o comportamento da medição e identificar possíveis desvios.
A necessidade e periodicidade da calibração dependem da aplicação.
Em processos onde pequenas diferenças podem afetar a qualidade, segurança ou conformidade, esse controle pode ser especialmente importante.
Precisão e resolução: qual a diferença?
Esses dois conceitos são frequentemente confundidos.
Precisão
Está relacionada à capacidade do instrumento de apresentar um resultado próximo do valor de referência.
Resolução
Representa a menor variação que o equipamento consegue indicar.
Um instrumento pode apresentar alta resolução no visor sem necessariamente possuir a mesma precisão.
Por isso, a especificação deve considerar mais do que apenas a quantidade de casas decimais mostradas.
Como escolher instrumentos de medição?
A escolha depende de vários fatores.
1. Qual grandeza será medida?
Primeiro determine se a aplicação precisa medir:
- pressão;
- temperatura;
- vazão;
- nível;
- posição;
- outra variável.
2. Qual faixa de medição?
O instrumento precisa operar dentro da faixa esperada.
É importante considerar tanto o valor normal quanto possíveis valores máximos.
3. Qual fluido ou material estará envolvido?
Em medições de pressão, nível ou vazão, os materiais do instrumento precisam ser compatíveis com o fluido.
4. Qual precisão é necessária?
A aplicação define o nível de precisão.
Nem todo processo precisa de instrumentos de alta exatidão.
5. O equipamento ficará sujeito a vibração?
Ambientes industriais podem possuir vibrações significativas.
O instrumento deve ser adequado às condições do local.
6. Qual a temperatura?
Tanto a temperatura do ambiente quanto a do processo podem afetar a escolha.
7. A leitura será local ou remota?
Se o operador apenas precisar visualizar a informação, um indicador local pode ser suficiente.
Se os dados precisarem chegar a um CLP ou sistema supervisório, pode ser necessário utilizar um transmissor.
8. Qual tipo de conexão?
Roscas, flanges, encaixes e outras conexões precisam ser compatíveis com a instalação.
Medição em sistemas pneumáticos
A instrumentação também é importante dentro da pneumática.
O exemplo mais comum é a medição da pressão do ar comprimido.
Manômetros podem ser instalados em:
- filtros reguladores;
- conjuntos de preparação de ar;
- compressores;
- máquinas;
- linhas pneumáticas.
Também podem existir sensores e pressostatos para automatizar determinadas funções.
Medição em sistemas hidráulicos
Sistemas hidráulicos operam com fluidos pressurizados e podem atingir pressões elevadas.
Por isso, a escolha do instrumento precisa considerar cuidadosamente:
- faixa de pressão;
- picos;
- vibração;
- tipo de fluido;
- compatibilidade dos materiais.
Manômetros, sensores e transmissores são comuns nesse tipo de instalação.
Instrumentação em manutenção industrial
A medição também auxilia na identificação de problemas.
Alterações nos valores podem indicar:
- vazamentos;
- obstruções;
- filtros saturados;
- desgaste de componentes;
- falhas de bombas;
- pressão inadequada;
- problemas de temperatura;
- alterações na vazão.
O instrumento não necessariamente determina sozinho a causa da falha, mas fornece informações importantes para o diagnóstico.
Manutenção dos instrumentos
Instrumentos de medição também precisam ser inspecionados.
Entre os pontos que podem ser observados estão:
- danos físicos;
- conexões;
- corrosão;
- vazamentos;
- leituras anormais;
- estado de cabos;
- condições do visor;
- integridade de sensores;
- necessidade de calibração.
A frequência da inspeção dependerá da importância do instrumento para o processo.
Aplicações da instrumentação industrial
A instrumentação está presente em diferentes setores.
Entre eles:
- indústrias metalúrgicas;
- mineração;
- saneamento;
- alimentos e bebidas;
- agronegócio;
- indústria química;
- máquinas industriais;
- sistemas pneumáticos;
- sistemas hidráulicos;
- automação;
- oficinas;
- sistemas de bombeamento;
- compressores.
Sempre que uma variável precisa ser conhecida ou controlada, existe espaço para algum tipo de instrumentação.
Benefícios de uma instrumentação adequada
Uma boa estrutura de medição pode contribuir para:
- maior controle operacional;
- identificação precoce de falhas;
- padronização de processos;
- maior segurança;
- redução de desperdícios;
- manutenção mais eficiente;
- acompanhamento de desempenho;
- implantação de automação.
O benefício real depende do processo e de como os dados medidos são utilizados.
Medições e Instrumentação em Governador Valadares
Empresas que utilizam máquinas, linhas industriais, sistemas pneumáticos, hidráulicos e equipamentos automatizados podem precisar de diferentes soluções de medição e instrumentação.
A escolha adequada depende das condições específicas de cada instalação.
Antes de selecionar um instrumento, é recomendável reunir informações como:
- grandeza que será medida;
- faixa de operação;
- conexão;
- tipo de fluido;
- temperatura;
- ambiente;
- necessidade de sinal eletrônico.
A ESMI Engenharia, em Governador Valadares, trabalha com soluções e componentes para aplicações industriais, incluindo produtos relacionados à medição, controle e sistemas pneumáticos.
Conclusão
A medição e instrumentação industrial são fundamentais para compreender e controlar o comportamento de máquinas e processos.
Instrumentos como:
- manômetros;
- pressostatos;
- transmissores;
- termômetros;
- sensores;
- medidores de vazão;
- indicadores de nível;
fornecem informações que ajudam operadores e sistemas de automação a tomar decisões.
A escolha correta deve considerar não apenas aquilo que será medido, mas também faixa de operação, precisão, ambiente, fluido, conexão e forma de utilização dos dados.
Uma instrumentação corretamente especificada pode contribuir para processos mais previsíveis, seguros e eficientes.