Defina os seguintes termos que são empregados para instrumentação industrial:
Faixa de Medida (Range)

Passo 1

O enunciado pede uma definição: explicar o que é a “Faixa de Medida (Range)” usada em instrumentação industrial. Não foram dadas outras informações numéricas; a tarefa é definir o termo e mostrar como ele é usado na prática.

Passo 2

Definição básica e elementos que compõem a faixa de medida.
  • A “Faixa de Medida” é o intervalo de valores do processo para os quais um instrumento (sensor, transmissor, indicador) foi calibrado para operar corretamente.
  • Esse intervalo é descrito por dois números: o valor mais baixo chamado de “Lower Range Value” ( LRV) e o valor mais alto chamado de “Upper Range Value” ( URV).
  • A partir de LRV e URV definimos o “span” (alcance efetivo do instrumento) por
\text{Span} = URV - LRV.
Aqui, LRV e URV têm as mesmas unidades do processo (por exemplo, ^\circ\mathrm{C}, \text{bar}, \text{m}^3/\text{h}, etc.). Vou explicar cada termo: LRV é o menor valor que se espera medir com precisão; URV é o maior valor.

Passo 3

Como a faixa de medida é usada na prática (percentual da faixa).
  • É muito comum trabalhar com “percentual da faixa” (0% a 100%). O percentual correspondente a um valor de processo PV é dado por
\%\text{ da faixa} = \frac{PV - LRV}{URV - LRV}\times 100.
  • Variáveis da fórmula: PV = valor do processo (na mesma unidade de LRV e URV); LRV e URV conforme definidos; o denominador URV-LRV é o \text{Span}.
    Explicação: a fórmula normaliza PV para um número entre 0 (quando PV=LRV) e 100 (quando PV=URV).

Passo 4

Mapeamento entre sinal elétrico padrão e faixa de medida (ex.: 4\text{--}20\\ \text{mA}).
  • Em instrumentação industrial o sinal padrão 4\text{--}20\\ \text{mA} costuma representar LRV a URV. Uma fórmula prática para converter corrente I (em mA) em valor de processo PV é
PV = LRV + \frac{I - 4}{20 - 4}\cdot(URV - LRV).
  • Aqui: I é a corrente medida em \text{mA}; 4 e 20 são os valores mínimos e máximos do sinal padrão; URV-LRV é o \text{Span}. A fração \dfrac{I-4}{16} é justamente a fração da faixa representada pelo sinal.
  • Exemplo prático (resolvido passo a passo): instrumento com LRV=0^\circ\mathrm{C} e URV=100^\circ\mathrm{C} (logo \text{Span}=100). Se I=12\\ \text{mA}, então
\frac{I-4}{16}=\frac{12-4}{16}=\frac{8}{16}=0,5,
logo
PV = 0 + 0,5\times 100 = 50^\circ\mathrm{C}.
Esse exemplo mostra como a faixa de medida liga sinal elétrico ao valor físico.

Passo 5

Boas práticas e implicações ao escolher uma faixa de medida.
  • Escolher LRV e URV próximos ao intervalo real do processo melhora resolução e precisão aparente: se a faixa for muito ampla comparada ao que realmente ocorre, cada passo (incremento mínimo do sinal) corresponde a um grande aumento no processo e pode perder-se resolução.
  • Turndown (razão entre maior span utilizável e menor span prático) e saturação: um instrumento tem limites mínimos e máximos; se o processo exceder URV pode haver saturação ou leitura inválida; se ficar muito abaixo de LRV pode haver erro ou indicação de subfaixa.
  • “Full scale” às vezes é usado como sinônimo de URV ou de \text{Span} — fique atento ao contexto: engenheiros muitas vezes dizem “erro de \pm 0{,}5\% FS” significando \pm 0{,}5\% do \text{Span}.
  • “Live zero”: em sinais 4\text{--}20\\ \text{mA} o zero do processo corresponde a 4\\ \text{mA} (não a 0\\ \text{mA}); isso ajuda a detectar circuito aberto (0 mA).

Passo 6

Erros comuns e como evitá-los na prova e no trabalho prático.
  • Não confundir URV com \text{Span}. Sempre calcule \text{Span}=URV-LRV antes de usar fórmulas.
  • Ao converter sinais, sempre verifique unidades (por ex., se LRV e URV estão em ^\circ\mathrm{C} ou em \,\text{K}).
  • Se o enunciado der um sinal mínimo e máximo diferente de 4\text{--}20\\ \text{mA}, use a fórmula geral abaixo:
PV = LRV + \frac{S - S_{\min}}{S_{\max} - S_{\min}}\cdot(URV - LRV),
onde S é o sinal lido, S_{\min} e S_{\max} são os limites do sinal.

Passo 7

Resumo da ideia pedagógica e dica para prova.
  • Na prova, quando pedirem algo relacionado à “faixa de medida”, identifique LRV e URV, calcule \text{Span}=URV-LRV e aplique as fórmulas de normalização ou mapeamento de sinal. Mostre sempre os valores de LRV, URV e \text{Span} antes de qualquer conta: isso evita erros bobos e é bem visto pelo corretor.

Resposta

Faixa de Medida (Range): intervalo entre o valor inferior de medida LRV e o valor superior de medida URV para os quais um instrumento foi calibrado; o \text{Span} é dado por \text{Span}=URV-LRV e qualquer valor PV é normalmente convertido em porcentagem da faixa por \dfrac{PV-LRV}{URV-LRV}\times100.

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