Carlos Alvarez

CARACTERÍSTICAS DOS INSTRUMENTOS

INSTRUMENTAÇÃO & AUTOMAÇÃO

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Automação de Processos

Características dos Instrumentos

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Faixa Nominal ou Faixa de Medição (Range)

Conjunto de valores da variável medida, que estão compreendidos dentro do limite inferior e superior da capacidade de medida ou de transmissão do instrumento.

A faixa nominal é normalmente definida em termos de seus limites inferior e superior, por exemplo: 100 a 200 oC.

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Amplitude da Faixa Nominal (Span ou Alcance)

Diferença, em módulo, entre os dois limites de uma faixa nominal.

Para os exemplos anteriores de faixa de nominal, a amplitude de faixa é respectivamente igual a:

A = 100 oC B = 100 oC C = 100 oC

Características dos Instrumentos

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Sensibilidade

É a razão entre a variação de saída (resposta) de um instrumento de medição e a correspondente variação da grandeza que o acionou (grandeza de entrada – estímulo), após ter alcançado o estado de repouso (estabilidade).

Características dos Instrumentos

Variação da saída (resposta) de um instrumento de medição dividida pela correspondente variação da entrada (estímulo).

A sensibilidade nem sempre é linear e pode depender do valor da entrada.

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Sensibilidade

Características dos Instrumentos

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Resolução

Menor variação da grandeza medida que causa uma variação perceptível na indicação correspondente.

Características dos Instrumentos

Menor diferença entre indicações de um dispositivo mostrador que pode ser percebida significativamente.

Para mostrador digital, é a variação na indicação quando o dígito menos significativo (o da extrema direita) varia de um dígito.

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Zona Morta

Características dos Instrumentos

Intervalo máximo no qual uma entrada (estímulo) pode variar em ambos os sentidos, sem produzir variação na saída (resposta) de um instrumento de medição.

A zona morta, algumas vezes, pode ser deliberadamente ampliada, de modo a prevenir variações na saída (resposta) de um instrumento de medição, para pequenas variações na entrada (estímulos).

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Tempo de Resposta

Características dos Instrumentos

Intervalo de tempo entre o instante em que uma entrada é submetida a uma variação brusca (degrau) e o instante em que a resposta do instrumento de medição atinge e permanece dentro de limites especificados em torno do seu valor final estável.

A

tt1 t2

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Rangeabilidade

Rangeabilidade é a relação da máxima medição sobre a mínima medição, dentro uma determinada exatidão.

Por exemplo, quando se mede uma temperatura de 100°C com a mesma exatidão que, se mede 5°C, tem-se uma rangeabilidade de 100 / 5 = 20.

Neste caso diz-se que a rangeabilidade é 20:1 (lê-se 20 para 1).

Características dos Instrumentos

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Características dos Instrumentos

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Erro

O erro é a diferença entre o valor medido e o valor ideal teórico verdadeiro (resultado de uma medição menos o valor real do mensurando).

Uma vez que, na prática, o valor verdadeiro não pode ser determinado, utiliza-se, na prática um valor verdadeiro convencional.

Características dos Instrumentos

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ErroÉ impossível fazer uma medição sem erro.

Na realidade, o que se procura é manter os erros dentro de limites toleráveis e estimar seus valores aceitáveis.

O erro é a diferença algébrica entre a indicação e o valor verdadeiro convencional.

O valor verdadeiro é o valor da variável medida sem erro (ideal).

Características dos Instrumentos

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ErroSe “A” o valor aproximado medido e “a” é um valor exato (verdadeiro convencional), então o erro é o desvio do valor aproximado do exato.

Matematicamente, e = A - a

Sob o ponto de vista matemático, o erro pode ser positivo ou negativo. Um erro positivo denota que a medição é maior que o valor convencional. Um erro negativo denota que a medição do instrumento é menor que o valor convencional.

Características dos Instrumentos

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Erro Absoluto

Resultado de uma medição menos o valor verdadeiro convencional da grandeza medida.

Características dos Instrumentos

VVC = 75,0 bar

VM = 74,5 bar

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Características dos InstrumentosErro Relativo

Quociente do erro absoluto da medição pelo valor verdadeiro convencional da grandeza medida.

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Erro de Zero

Saída

Variável

Características dos Instrumentos

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Erro de Faixa

Variável

Saída

Características dos Instrumentos

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Erro de Linearidade

Erro de Linearidade

Variável

Saída

Características dos Instrumentos

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Erro de Histerese

É o erro máximo apresentado por um instrumento, para um mesmo valor, em qualquer ponto da faixa de trabalho, quando a variável percorre toda a escala nos sentidos ascendente e descendente.

Expressa-se em porcentagem do SPAN, no instrumento.

Outra definição:

Diferença máxima entre as indicações ascendentes (carregamento) e descendentes (descarregamento), para um mesmo valor, em qualquer ponto da escala, obtida em um ciclo.

Características dos Instrumentos

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Erro de Histerese

Características dos Instrumentos

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Erro de Histerese

onde:

C - Indicação do carregamentoD - Indicação do descarregamentoZ - Amplitude da faixa de medição (span)

Exemplo:Em um instrumento com range de – 50,00ºC a 100,00ºC a indicação da variável medida no carregamento foi de 80,45°C e no descarregamento de 80,00°C. Qual o erro de histerese apresentado por este instrumento?

Características dos Instrumentos

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Repetibilidade

É a máxima diferença entre diversas medidas de um mesmo valor da variável, adotando sempre o mesmo sentido de variação.

Expressa-se em porcentagem do SPAN, no instrumento.

O termo repetibilidade não inclui a histeresis.

Características dos Instrumentos

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Repetibilidade

Características dos Instrumentos

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Exatidão

Grau de concordância entre o resultado de uma medição e um valor verdadeiro do mensurando.

Exatidão Ruim Exatidão Boa

Características dos Instrumentos

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Classe de Exatidão

Classe de instrumentos de medição que satisfazem a certas exigências metrológicas destinadas a conservar os erros dentro de limites especificados.

0 a 100 oC Classe de Exatidão: ± 0,5%

Características dos Instrumentos

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Precisão

É o grau de concordância mútua e consistente entre várias medições individuais.

Precisão Boa Precisão Ruim

Características dos Instrumentos

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Precisão x Exatidão

Características dos Instrumentos

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Precisão

A precisão pode ser expressa de diversas maneiras, como:

a) percentagem do span;

b) percentagem do valor medido;

c) percentagem do valor máximo da escala do instrumento;

d) percentagem do comprimento da escala;

e) direto em unidade de engenharia.

Características dos Instrumentos

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Precisão x Exatidão

Precisão BoaExatidão Ruim

Precisão RuimExatidão Ruim

Precisão BoaExatidão Boa

Características dos Instrumentos

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Precisão x Exatidão

Características dos Instrumentos

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Exercício 1

Classifique os instrumentos abaixo, com relação à sua precisão (preciso ou impreciso) e exatidão (exato ou inexato), tomando como base os resultados das medições apresentados

Valor Verdadeiro Convencional (VVC): 120,5 Bar

Medições do instrumento “A”: 134,8 Bar - 134,0 Bar - 134,3 Bar

Medições do instrumento “B”: 121,0 Bar - 120,5 Bar - 120,0 Bar

Medições do instrumento “C”: 115,7 Bar - 139,7 Bar - 163,5 Bar

Medições do instrumento “D”: 130,0 Bar - 120,5 Bar - 111,0 Bar

Características dos Instrumentos

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Exercício 2

Classifique os instrumentos abaixo, com relação à sua precisão (preciso ou impreciso) e exatidão (exato ou inexato), tomando como base os resultados das medições apresentados

Valor Verdadeiro Convencional (VVC): 150,0°C

Medições do instrumento “A”: 110,7 °C - 130,3 °C - 169,5 °C

Medições do instrumento “B”: 134,1 °C - 134,0 °C - 133,9 °C

Medições do instrumento “C”: 160,0 °C - 140,5 °C - 150,0 °C

Medições do instrumento “D”: 150,0 °C - 149,5 °C - 150,5 °C

Características dos Instrumentos

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Estabilidade

Aptidão de um instrumento de medir em conservar constantes seus característicos metrológicos.

É usual considerar a estabilidade em relação ao tempo.

Características dos Instrumentos

Fonte: YokogawaModel: EJA110ADifferential Pressure Transmitter

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Calibração

Conjunto de operações que, estabelece, sob condições especificadas,

a relação entre os valores indicados por um instrumento de medição

ou sistema de medição ou valores representados por uma medida

materializada ou um material de referência, e os valores

correspondentes das grandezas estabelecidos por padrões.

Características dos Instrumentos

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Calibração

Conjunto de operações que, estabelece, sob condições especificadas,

a relação entre os valores indicados por um instrumento de medição

ou sistema de medição ou valores representados por uma medida

materializada ou um material de referência, e os valores

correspondentes das grandezas estabelecidos por padrões.

Ajuste

Operação destinada a fazer com que um instrumento de medição

tenha desempenho compatível com seu uso.

Características dos Instrumentos

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Calibração

Características dos Instrumentos

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Padrão

Medida materializada, instrumento de medição, material de referência

ou sistema de medição destinado a definir, realizar, conservar ou

reproduzir uma unidade ou um ou mais valores de uma grandeza

para servir como referência.

Características dos Instrumentos

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Características dos InstrumentosPadrão Internacional

Padrão reconhecido por um acordo internacional para servir internacionalmente de base no estabelecimento dos valores de todos os demais padrões da grandeza a que se refere.

Padrão Nacional

Padrão reconhecido por uma decisão nacional oficial em um país para servir de base no estabelecimento dos valores de todos os demais padrões da grandeza a que se refere.

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Características dos InstrumentosPadrão Primário

Padrão que possui as mais altas qualidades metrológicas em um campo específico.

Padrão Secundário

Padrão cujo valor é determinado por comparação com o padrão primário.

Padrão de Referência

Padrão designado para a calibração de outros padrões de grandezas do mesmo tipo em uma dada organização ou local.

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Características dos InstrumentosPadrão de Trabalho

Padrão que é utilizado rotineiramente para calibrar ou controlar instrumentos de medição ou sistemas de medição.

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Padrões:

Resistência

Pressão

Comprimento

Milivolt

Massa

Características dos Instrumentos

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Carlos Alvarez

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