Base teórica da medida da pressão

Introducao

A pressão pode ser medida de várias maneiras diferentes e o tipo de instrumento a ser utilizado para a medição de pressões vai depender dos níveis de precisão e detalhamento requeridos para a particular aplicação. Este trabalho tem como finalidade fornecer um embasamento teórico sobre pressão e medição de pressão, bem como caracterizar alguns instrumentos de medição de pressão e especificar alguns destes instrumentos disponíveis no comércio.

Conceito

Pressão é definida como força por unidade de área. Os valores de pressão devem ser informados com relação a um nível de referência. Se o nível de referência for o zero absoluto, a pressão é caracterizada como pressão absoluta. Além da pressão absoluta, tem-se os seguintes tipos de pressão:

• Pressão atmosférica: é a pressão exercida pelo ar atmosférico;

• Pressão manométrica: tem pressão atmosférica como referência. Ela pode assumir valores positivos (maiores que o da pressão atmosférica) e negativos, também chamado de vácuo. A maioria dos instrumentos industriais mede a pressão manométrica.

• Pressão diferencial: é o resultado da diferença de duas pressões medidas. Em outras palavras, é a pressão medida em qualquer ponto, menos no ponto zero de referência da pressão atmosférica.

Quando um fluido está em movimento outros tipos de pressão podem ser medidos:

• Pressão estática: é a pressão transmitida pelo fluido nas paredes da tubulação ou do vaso. Ela não varia na direção perpendicular a tubulação, quando a vazão é laminar.

• Pressão dinâmica: é a pressão devida à velocidade do fluido. Também chamada de pressão de impacto. Pode ser calculada através da seguinte equação: Pd = ( ρ . V2 ) / 2, onde Pd é a pressão dinâmica, ρ é a massa específica do fluido e V é a velocidade do fluido.

• Pressão total: é obtida quando um fluido em movimento é desacelerado para a velocidade zero, em um processo sem atrito e sem compressão. Matematicamente, ela é igual a soma da pressão estática e da pressão dinâmica.

Pressão Absoluta Pressão Manométrica

Pressão Atmosférica (leitura do barômetro) Pressão Atmosférica

Pressão acima da pressão atmosférica local

A unidade de pressão no sistema internacional (SI) é o Pascal (Pa) e é definida como Newton/metro2. Geralmente utiliza-se kPa ou MPa pelo fato de Pascal ser uma unidade muito pequena. A figura abaixo mostra as unidades envolvidas na medição de pressão – F(força), A (área transversal) e P (pressão):

A grande vantagem do uso do pascal, no lugar do psi (lbf/in2), kgf/cm2 e m de coluna liquida é que o pascal não depende da aceleração da gravidade do local e da densidade do liquido. Apesar do Pascal ser a unidade do SI de pressão, a unidade escolhida dependerá da abordagem, da análise e da facilidade de leitura.

Tabela com valores de pressão:

Unidades comuns de pressão utilizadas no dia-adia são a coluna d'água ou de mercúrio para expressar pequenas pressões, é muito trivial também utilizar o psi como unidade de pressão.Pressão Total Pressão Estática como psig (para pressão manométrica) psia (para pressão absoluta), para indicar respectivamente pressão manométrica e absoluta.

Medição de Pressão

Virtualmente, todas as medidas de pressão são baseadas no princípio do manômetro ou no conceito de deformação por pressão de um material sólido tal como cristal, membrana, tubo ou placa e, então, na conversão daquela deformação em um sinal elétrico ou em uma leitura mecânica. As medidas de pressão podem estar em modo estático ou dinâmico.

A medição e o controle da pressão tem como objetivos a proteção de equipamentos; a proteção de pessoal; a medição de outra variável, por inferência; o controle do processo, para a obtenção do produto dentro das especificações exigidas.

Conceitos Físicos Importantes para Medição de Pressão

Lei da Conservação de Energia (Teorema de Bernoulli) relaciona as energias potenciais e cinéticas de um fluido ideal ou seja, sem viscosidade e incompressível.

Onde g é a aceleração da gravidade e h é a altura.

Teorema de Stevin (Vasos comunicantes)

Relaciona as pressões estáticas exercidas por um fluido em repouso com a altura da coluna do mesmo em um determinado reservatório.

Onde δ é o peso específico do líquido no reservatório.

Princípio de Pascal

A pressão exercida em qualquer ponto de um líquido estático e incompressível, se transmite integralmente em todas as direções e produz a mesma força em áreas iguais.

Onde F é a força exercida perpendicularmente sobre o líquido e A é a área transversal.

Equação Manométrica

Esta equação relaciona as pressões aplicadas nos ramos de uma coluna de medição e altura de coluna do líquido deslocado.

Medidores de Pressão

Uma diversidade de sensores e transdutores de pressão está disponíveis comercialmente. Alguns critérios técnicos devem ser considerados durante a escolha de um dispositivo para medição de pressão.

O primeiro ponto a esclarecer é qual o tipo da pressão a ser medida, se absoluta, manométrica ou relativa. Depois os valores máximo e mínimo da faixa, a largura da faixa e finalmente o grau de precisão, a repetitividade, a rangeabilidade e outros parâmetros associados ao desempenho. A escolha do mecanismo básico de medição da pressão depende da aplicação do sistema – indicação local, indicação remota, controle, alarme, proteção. Como o elemento sensor da pressão fica em contato direto com o processo ou a pressão entra no elemento sensor, é