medidores de pressão

14/3/2011
Pressão
• É a razão entre a força exercida sobre uma
superfície e a área desta superfície.
INSTRUMENTAÇÃO E CONTROLE
Medidores de pressão
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Unidades SI
P: pressão em N/m2= Pa = Pascal
F: força normal (ortogonal) em Newtons= N
A: área onde é exercida a força, em m2
Professor Miguel Neto
Unidades usuais de pressão
Conversão de Unidades de Pressão
Em geral são utilizados para medição de pressão,
as unidades:
• Pa, N/m², kgf/cm², mmHg, mca, lbf/pol2, Atm e
bar.
Tipos de pressão
• Quanto a referência utilizada (zero na escala)
– Pressão atmosférica;
– Pressão manométrica;
– Pressão relativa negativa ou vácuo
– Pressão absoluta.
• Quanto a circulação de fluido
– Pressão diferencial;
– Pressão estática;
– Pressão dinâmica;
– Pressão total.
Quanto a referência utilizada
• Pressão atmosférica – É a pressão exercida pela
camada de ar sobre a superfície terrestre, que é
medida em um barômetro.
• Pressão manométrica – É a pressão medida em
relação à pressão atmosférica, tomada como
unidade de referência.
• Pressão relativa negativa ou vácuo – É quando um
sistema de pressão relativa menor que a pressão
atmosférica.
• Pressão absoluta – É a soma da pressão atmosférica
com a manométrica. (Pressão absoluta = Pa + Pm)
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Diagrama
Quanto à circulação do fluido
• Pressão diferencial – É a diferença entre duas
pressões desconhecidas.
• Pressão estática – Pressão exercida por um fluido em
repouso ou em regime estacionário (a velocidade
não varia com o tempo);
• Pressão dinâmica (inpacto) – Pressão exercida por
um fluido em movimento (bomba, ventilador,
exaustor, compressor ou por gravidade).
• Pressão total - É a soma das pressões estática e
dinâmica.
Pressão estática, dinâmica e total
Teorema de Stevin
• A diferença de pressão entre dois pontos de um
fluido em repouso é igual ao produto do peso
específico do fluido pela diferença de cota entre os
dois pontos.
P2 - P1 = ∆P = (h2 - h1) . δ
Onde:
δ é o peso específico.
Exemplo de aplicação
• Em um reservatório deseja-se determinar a
diferença de pressão entre dois pontos. Sabese que h1=2 m, h2=6 m e que o fluido é a
água. (massa específica da água=1 g/cm3).
Princípio de Pascal
• A pressão exercida em qualquer ponto de um líquido
em forma estática, se transmite integralmente em
todas as direções e produz a mesma força em áreas
iguais.
• Obs: O volume deslocado será o mesmo.
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Exemplo de aplicação
Técnicas de medição de pressão
• Na figura, os êmbolos A e B possuem áreas de 80 cm2 e 20
cm2, respectivamente. Despreze os pesos dos êmbolos e
considere o sistema em equilíbrio. Sendo a massa do corpo
colocado em A igual a 100 kg, determine:
a) a massa do corpo colocado em B;
b) qual será o deslocamento do corpo em A se deslocarmos o
corpo em B 20 cm para baixo.
• O instrumento mais simples para medir
pressão é o manômetro.
Composição dos medidores de
pressão
Elemento de recepção
• Podem ser fabricados pela associação de três
partes:
• Aquele que recebe a pressão a ser medida e a
transforma em deslocamento ou força (ex:
bourdon, fole, diafragma).
– Elemento de recepção/transdutor;
– Elemento de condicionamento;
– Elemento de indicação.
• Os manômetros são classificados com base
em princípios físicos utilizados para fazer a
medição.
• Obs:
Quando
dessa
associação
for
incorporado aos conversores, recebe o nome
de transmissores de pressão.
Elemento de condicionamento
• Aquele que amplia o deslocamento ou a força
do elemento de recepção ou que transforma o
mesmo em um sinal único de transmissão do
tipo elétrica ou pneumática, que é enviada ao
elemento de indicação (ex: amplificadores
operacionais etc).
Elemento de indicação
• Aquele que recebe o sinal do elemento de
condicionamento e indica ou registra a
pressão medida (ex: ponteiros, displays) .
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Principais tipos de medidores de
pressão
• Manômetro - São dispositivos utilizados para
indicação local de pressão e, em geral, estão
divididos em:
Tipos de manômetros
• Classificação dos manômetros com base nos
elementos de recepção:
– Manômetro de líquido: utiliza um líquido como
meio para se medir a pressão.
– Manômetro tipo elástico: utiliza a deformação de
um elemento elástico como meio para se medir a
pressão.
Manômetros de líquido
Manômetros de líquido
• Funcionamento: é baseado na equação
manométrica.
• Construção: é constituído por um tubo de
vidro com área seccional uniforme, uma
escala gradual e um líquido de enchimento.
• Líquido de enchimento: qualquer líquido com
baixa viscosidade e não volátil. (os mais
usados são: água destilada e mercúrio).
• Aplicação: maior aplicação em laboratório de
calibração.
Elementos que influenciam na leitura
do manômetro de líquido
Tipos de manômetros de liquido
• Manômetro tipo coluna em “U”
• Formação do menisco
• Manômetro tipo coluna reta vertical
• Temperatura do ambiente: devido à dilatação
volumétrica do líquido, alterando-se o peso
específico.
• Manômetro tipo coluna inclinada
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Manômetros tipo elástico
• Teoria da elasticidade: Baseia-se na lei de
Hooke sobre elasticidade dos materiais.
– Deformação elástica X plástica: trabalha sempre
com deformações elásticas.
– Partes que podem compor os medidores:
• Elemento de recepção: detecta o sinal.
• indicador/amplificador de deformação do elemento de recepção
através da conversão de deslocamento linear em ângulos
utilizando dispositivos mecânicos.
• conversor da deformação do elemento de recepção em sinal
elétrico ou pneumático.
Classificação dos manômetros com
base no elemento de recepção
Parte interna de um manômetro de
Bourdon
Funcionamento dos manômetros
tipo elástico
I. O elemento elástico sofre deformação
proporcional à pressão detectada.
II. Esta deformação provoca um deslocamento
linear, que é convertido de forma
proporcional, em deslocamento angular.
III. Ao deslocamento angular é anexado um
ponteiro, que percorre uma faixa linear, que
representa a faixa de medição do aparelho.
Manômetro tubo de Bourdon
• Consiste de um tubo em forma de “C”, espiral e
helicoidal que tem uma de suas extremidades
fechada e a outra aberta à pressão a ser medida.
Selagem do Bourdon
• Usado para impedir o contato direto do fluido
do processo com o Bourdon, quando este
fluido for corrosivo, viscoso, tóxico, estiver à
alta temperatura e/ou radiotivos, ou seja, o
objetivo é proteger o elemento elástico de
ataque químico de fluidos corrosivos.
• Pode ser:
– Com selagem líquida
– Com selagem líquida e com diafragma como selo
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Selagem do tubo de Bourdon
Manômetro tipo diafragma
Consta de um disco plano (circular) ou corrugado
composto por uma membrana fina de material
elástico (metálico ou não), associada a uma mola
que promoverá o equilíbrio entre as forças elásticas
(da mola e do diafragma).
Manômetro com diafragma
Manômetro tipo fole
É um dispositivo que possui ruga no círculo
exterior que tem a possibilidade de expandir-se
e contrair-se em função de pressões aplicadas
no sentido do eixo.
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