Curso Superior de Engenharia Elétrica: Instrumentação

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Curso Superior de Engenharia Elétrica: Instrumentação é uma disciplina do curso superior de Engenharia Elétrica.

Cursei essa disciplina no curso de Engenharia Elétrica, na Universidade do Vale do Rio dos Sinos – UNISINOS, localizada em São Leopoldo – RS. É uma disciplina obrigatória, que, como todas as demais, representa 4 créditos no curso.

O que se estuda nesta matéria?

Inicialmente, é feita uma introdução à disciplina, e os conceitos básicos de Instrumentação são abordados, como o de medição, grandeza, erro e transdutor. A seguir, são abordados os conceitos relativos a um transdutor, como faixa de operação, linearidade, sensibilidade, resolução e exatidão. Após essa aula introdutória, é abordado o tópico de Metrologia, sendo discutidos a teoria dos erros e o método de Kleine-McClintock para resolução de problemas envolvendo incertezas de medição. Além disso, também é ensinado o Critério de Chauvenet para eliminação de medidas potencialmente espúrias de um conjunto de medições existente.

O próximo tópico abordado são os sensores de presença. São apresentados os diversos tipos, como reed-switch, sensores indutivos e capacitivos, sensores ópticos, entre outros. São detalhadas as particularidades de cada tipo e algumas aplicações práticas de cada um.

O conteúdo seguinte é referente à pirometria, onde são abordados os sensores de temperatura, como termopares e termorresistências. São mostrados o princípio de funcionamento, as vantagens e desvantagens de cada um, aplicações práticas e cuidados necessários para o uso. Posteriormente, são abordados os sensores de pressão, com a mesma sistemática das aulas anteriores. É dada ênfase aos manômetros tipos Bourdon e piezoresistivos.

O tópico seguinte é relativo aos sensores de nível, onde é dada ênfase aos sensores do tipo visor, capacitivos e potenciométricos. São abordados os métodos de medição por radar ultrassom, borbulhamento e por emissão de radiação gama. São mostrados métodos indiretos de se medir nível, como pela medição de pressão de um líquido conhecido.

Um outro conteúdo importante é a medição de posição, onde são enfatizados os sensores potenciométricos para medição de posição angular e linear, os LVDT's (Transformadores Diferenciais de Tensão Linear), os encoders óticos, incrementais e rotativos, bem como o Resolver para medição de posição de um eixo.

Na metade do semestre, o professor passa uma proposta de projeto, que consiste em dimensionar, montar, testar e demonstrar um instrumento de medição de alguma grandeza física, com aparência de um produto comercial. Além disso, é exigida a calibração do instrumento de acordo com o método visto em uma aula posterior, tudo a ser entregue e apresentado no final do semestre.

Na segunda parte do semestre, é visto o tópico de extensometria, onde são abordados métodos de medição de força, torque e massa. É dada ênfase às células de carga (Strain Gauges), trazendo descrições detalhadas de como escolher, manusear e instalar esses sensores.

Há uma aula dedicada aos métodos de calibração de instrumentos de medida, que é um diferencial da UNISINOS frente a outras universidades. Também são abordadas as medições de grandezas elétricas, vazão e aceleração.

Como são as aulas?

As aulas são expositivas, ou seja, cada tópico da matéria é projetado por datashow e explicado separadamente. São apresentados exemplos de cálculos quando pertinente. O professor faz demonstrações práticas de alguns tipos de sensores, como as células de carga. Além disso, distribui sensores comerciais para serem vistos e manuseados pela turma durante a aula, o que já permite que tenhamos uma noção de como reconhecer um tipo específico de sensor.

Por vezes as aulas são maçantes, devido à grande quantidade de conteúdos que são abordados, mas o professor tem sempre a sensibilidade de perceber a desatenção dos alunos e assim faz pequenos intervalos quando o andamento da aula está inadequado.

São disponibilizadas listas de exercícios, que cobrem os principais tópicos vistos em aula. Com isso, é possível direcionar o foco dos estudos para o que é cobrado nas listas de exercícios. Há listas com exemplos numéricos resolvidos, assim já se tem uma noção melhor de como resolver o restante.

Há as aulas destinadas às duas provas e uma reservada para a apresentação dos projetos práticos mencionados anteriormente. Nesta última, cada dupla apresenta em dez minutos um resumo do seu projeto em PowerPoint, e depois o instrumento funcionando. O professor pode eventualmente fazer perguntas durante a apresentação, assim é importante uma preparação prévia.

Quais as dificuldades que encontrei?

Tive poucas dificuldades para entender os conteúdos, já que eles não são vistos com muita profundidade. Ainda assim, nos intervalos das aulas e em outros horários fora da aula, o professor está sempre aberto a tirar dúvidas, o que permite evitar que elas se acumulem.

Encontrei dificuldades significativas no projeto prático, onde foram detectados ruídos cuja origem não descobrimos, e isso inviabilizou o funcionamento total do projeto uma vez montado na placa de circuito impresso. Isso ocorreu apesar de o funcionamento ter sido perfeito em uma montagem prévia em matriz de contatos. Com isso, posso dizer que deve ser dada prioridade a esse projeto, sem deixar para a última hora. Ainda assim, o professor foi compreensivo e reconheceu o esforço que empreendemos para tentar resolver o problema.

O que os professores mais cobram?

O professor avisa os tópicos que poderá cobrar nas provas com antecedência, e isso reduz muito o horizonte de conteúdos que precisamos estudar. As provas contém cerca de 80% de questões teóricas, muitas delas objetivas (verdadeiro ou falso, sempre com justificativa das falsas) e as restantes envolvem cálculos vistos em aula. As questões teóricas, quando não retiradas diretamente das listas de exercícios, são muito semelhantes às das listas. As questões numéricas geralmente são as mais trabalhosas, assim é preciso ter um bom domínio do processo de solução. Não há um conteúdo especialmente visado nas questões teóricas, porém as questões numéricas envolvem geralmente incertezas de medição e extensometria.

No projeto do instrumento de medição, o que mais se cobra é a correção do processo de calibração, alguns parâmetros de desempenho do dispositivo, como exatidão, e também a clareza do relatório referente ao projeto. Para esse relatório, o professor fornece um modelo de como ele deve ser elaborado.

Qual a contribuição desta disciplina para o meu curso?

A contribuição da disciplina de Instrumentação para o curso é grande, mas ainda maior para quem trabalha ou planeja trabalhar na área de Controle e Automação Industrial. A demanda por profissionais com domínio de Instrumentação é significativa, assim é importante compreender bem os tópicos abordados na disciplina.

Jones A. Kaspary, estudante de Engenharia Elétrica na UNISINOS, câmpus de São Leopoldo-RS.