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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


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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).


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


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Resolução

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


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

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

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Zona Morta


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

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

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Tempo de Resposta


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

A

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).


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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.


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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).


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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.


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Erro Absoluto

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


VVC = 75,0 bar

VM = 74,5 bar

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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


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Erro de Faixa

Variável

Saída


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Erro de Linearidade

Erro de Linearidade

Variável

Saída


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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.


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Erro de Histerese


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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?


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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.


24

Repetibilidade


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Exatidão

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

Exatidão Ruim Exatidão Boa


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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%


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Precisão

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

Precisão Boa Precisão Ruim


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Precisão x Exatidão


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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.


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Precisão BoaExatidão Ruim

Precisão RuimExatidão Ruim

Precisão BoaExatidão Boa


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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


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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


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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.


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.


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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.


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Calibração


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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.


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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


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Todas as ilustrações, marcas e produtos mencionados nesta apresentação pertencem aos seus respectivos proprietários, assim como qualquer outra forma de propriedade intelectual, sendo usadas estritamente em caráter educacional.

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