Manometros

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1 - INTRODUÇÃO

Como já foi escrito, a instrumentação é a ciência que se ocupa em desenvolver e aplicar técnicas de medição, indicação, registro e controle de processos de transformação, visando a otimização da eficiência dos mesmos. Essas técnicas são normalmente suportadas teoricamente em princípios físicos e ou físico-químicos e utiliza-se das mais avançadas tecnologias de fabricação para viabilizar os diversos tipos de medição de variáveis industriais. Dentre essas variáveis encontra-se a pressão cuja medição possibilita não só sua monitoração e controle como também de outras variáveis tais como nível, vazão e densidade. Assim por ser sua compreensão básica para o entendimento de outras áreas da instrumentação iniciaremos revisando alguns conceitos físicos importantes para medição de pressão.

2 - DEFINIÇÕES BÁSICAS

2.1 - Sólido Toda matéria cuja forma não muda facilmente quando submetida à uma força.

2.2 - Líquidos

Toda matéria cuja forma pode ser mudada facilmente quando submetida à uma força, porém sem mudar o volume.

2.3 - Gás Toda matéria cuja forma e volume podem ser mudadas facilmente quando submetida à força.

2.4 - Fluido

Toda matéria cuja forma pode ser mudada e por isso é capaz de se deslocar. Ao ato de se deslocar é caracterizado como escoamento e assim chamado de fluido.

2.5 - Massa Específica

Também chamada de densidade absoluta é a relação entre a massa e o volume de uma determinada substância. É representada pela letra Ró (ϑ) e no SI pela unidade (kg/m3).

2.6 - Densidade Relativa

Relação entre massa específica de uma substância A e a massa específica de uma substância de referência, tomadas à mesma condição de temperatura e pressão.

1 - Para líquidos a densidade de uma substância tem como referência a água destilada a 4ºC e 1 atm cujo valor foi convencionado ser igual a unidade.

2 - Para gases e vapores a densidade de uma substância tem como referência o ar a 15ºC e 1 atm cujo valor foi convencionado ser igual a unidade.

2.7 - Peso Específico

Relação entre peso e o volume de uma determinada substância. É representado pela letra gama (δ) e cuja unidade usual é kgf/m3.

2.8 - Gravidade Específica

Relação entre a massa de uma substância e a massa de um mesmo volume de água, ambos tomadas à mesma temperatura.

3 - PRINCÍPIOS, LEIS E TEOREMAS DA FÍSICA UTILIZADAS NA MEDIÇÃO DE PRESSÃO

3.1 - Lei da Conservação de Energia (Teorema de Bernoulli)

Esse teorema foi estabelecido por Bernoulli em 1738 e relaciona as energias potenciais e cinéticas de um fluido ideal ou seja, sem viscosidade e incompressível. Através desse teorema pode-se concluir que para um fluido perfeito, toda forma de energia pode ser transformada em outra, permanecendo constante sua somatória ao longo de uma linha de corrente. Assim sua equação representativa é:

P1 + ½ ρ . V21 + ρ . g . h1 = P2 + ½ ρ . V22 + ρg . h2 = cte

Essa equação pode ser simplificada em função das seguintes situações:

a) Se a corrente for constante na direção horizontal, teremos: P1 + ½ ρ . V21 = P2 + ½ ρ . V22 = cte b) Se a velocidade é nula e assim o fluido se encontra em repouso, teremos: P1 + ρgh1 = P2 + ρgh2 = cte

3.2 - Teorema de Stevin

Esse teorema foi estabelecido por STEVIN e relaciona as pressões estáticas exercidas por um fluido em repouso com a altura da coluna do mesmo em um determinado reservatório. Seu enunciado diz:

“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”.

Fig. 1 3.3 - 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. Devido serem os fluidos praticamente incompressíveis, a força mecânica desenvolvida em um fluido sob pressão pode ser transmitida.

Fig. 2

Se aplicarmos uma força F1 = 10 kgf sobre o pistão 1, o pistão 2 levantará um peso de 50 kgf devido ter o mesmo uma área 5 vezes maior que