RELATÓRIO DE INSTRUMENTAÇÃO INSTRUMENTOS PARA CONTROLE DE PRESSÃO

RELATÓRIO DE INSTRUMENTAÇÃO

INSTRUMENTOS PARA CONTROLE DE PRESSÃO

1. INTRODUÇÃO

A grandeza pressão (P) é definida como a força (F) aplicada perpendicularmente a uma superfície por unidade de área (A) dessa superfície. Se a densidade da força for a mesma para todos os pontos da superfície, então a pressão é denominada uniforme. Num fluido, a pressão é o resultado da energia potencial aplicada em, ou contida nele. A unidade de pressão no Sistema Internacional de Unidades (SI) é o Pascal (Pa), definido como a razão entre Newton (N) e metro quadrado (m²).

Entretanto, a força aplicada a uma dada superfície pode variar de um dado ponto para outro. Neste caso, a pressão será a derivada da força com relação à área perpendicular em que ela é aplicada.

A pressão pode ser definida a partir de diferentes referenciais, quando medida a partir do vácuo, ou zero absoluto, a pressão é denominada de pressão absoluta. A pressão atmosférica é a pressão exercida pela atmosfera da terra, ou seja, pelo peso da coluna de gás sob a crosta terrestre. Já a manométrica é a parcela da pressão acima da atmosférica.

1. BARÔMETROS

Barômetros são instrumentos utilizados para realizar a medições de pressão atmosférica, ou pressão absoluta, num determinado local. O tubo de Torricelli nada mais é que um simples barômetro. Normalmente preenchido de mercúrio, esse experimento pode resultar em precisas medições, na ordem de 0,01 mmHg.

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Fig. 1. Experimento de Torricelli para medir a pressão atmosférica no nível do mar.

1. MANÔMETROS

Manômetro é a denominação genérica para instrumentos de medir indicar a pressão manométrica. os mais simples são os manômetros de coluna líquida que se prestam, essencialmente, à medida de pressões baixas.

1. MANÔMETRO DE COLUNA EM “U”

O manômetro de coluna em “U”, ou tubo em “U”, foi o primeiro e mais simples manômetro projetado, funcionando a partir do princípio hidrostática, ou seja, por meio do balanço de forças em colunas de líquidos. Ele consiste basicamente num tubo transparente dobrado em formato de “U”, preenchido por um líquido de referência, normalmente água ou mercúrio, onde em uma de suas extremidades é conectada a linha que contém o fluido sob pressão a ser medido, e uma régua na outra, para verificar a variação da altura da coluna do líquido de referência, como mostrado na Figura 2.

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Figura 2. Modelos de Manômetros de Coluna em “U”.

1. MANÔMETRO DE PESO MORTO

Funcionamento análogo ao de uma balança. A pressão é obtida pela colocação de massas padronizadas sobre o pistão de área também conhecida, conhecendo o peso colocado sobre o pistão e a área do mesmo, pode-se calcular a pressão exercida.

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Figura 3. Modelos de Manômetros de Peso Morto.

1.   MANÔMETRO DE BOURDON

O manômetro de Bourdon é o modelo mais comum de se encontrar na indústria. Este instrumento consiste num tubo elástico em forma de “C” que a pressão, quando aplicada, tende a retificar. Por meio de braços, mancais, engrenagens e mola, o movimento é transmitido a um ponteiro sobre uma escala.

A respeito da escolha do modelo ideal para uma determinada função, deve-se considerar alguns fatores:

• Faixa de trabalho, considerando a carga máxima do processo e suas possíveis sobrecargas;
• Diâmetro do mostrador, número de divisões e valor da menor divisão, visando uma melhor visualização, exatidão e resolução nas medidas;
• Tipo de conexão (reta inferior ou traseira);
• O material do tubo, de modo a resistir à corrosão;
• Tipo de proteção, como o selo diafragma, o sifão e o enchimento da câmara do manômetro com glicerina ou halocarbonato.

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Figura X: Manômetro de Bourdon em corte, mostrando seus componentes internos.

1. MANÔMETRO TIPO FOLE

Manômetros do tipo fole são medidores de pressão que utilizam a elasticidade do material de seu construtivo para proporcionar uma alteração entre a distância de duas superfícies internas, ou externas, do equipamento. A partir dessa variação longitudinal, é possível calcular a pressão, semelhante ao manômetro de Bourdon.

O retorno do fole pode se dar por mola, ou através do próprio material que compõe sua câmara, dependendo de sua elasticidade, por conta disso, sendo assim limitado à baixas pressões.

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Figura 4. Representação simplificada de um Manômetro tipo Fole.

1. TRANSDUTORES

Transdutores são dispositivos que convertem um tipo de energia em outro. Para o caso de medidores de pressão, os transdutores transformam diferenças de pressão em sinais elétricos, por conta disso, é possível fazer tanto uma aquisição local, quanto remota, dos dados de pressão.

1. POTENCIOMÉTRICOS

Transdutores potenciométricos são um tipo de transdutores eletro-mecânicos, isto é, transformam sinais de pressão em sinais elétricos, por meio de um sistema relativamente simples, conforme a Figura X. Nele, a variação de distância entre as paredes do fole é convertida numa variação de resistência de um potenciômetro.

 São inúmeras as vantagens desse tipo de transdutor, dentre elas está sua simplicidade, baixo custo, boa intensidade de sinal, dispensando amplificadores, ampla faixa de pressão, de 0,035 a 70 MPa e com precisões de 0,5 a 1% do fundo de escala, variando conforme a temperatura do ambiente.

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Figura 5. Representação simplificada de um Transdutor Potenciométrico.

1. CAPACITIVOS

Os transdutores capacitivos também são dispositivos eletro-mecânicos que funcionam a partir deslocamento de um diafragma causada pela variação da pressão. Esse deslocamento gera um aumento na capacitância de um dispositivo e a diminuição desta em outro. Esses valores de capacitância são detectados e processados por um circuito oscilador que permitirá a leitura da pressão.

Dentre suas vantagens pode-se destacar seu uso desde o vácuo até 70MPa, uma precisão de até 0,01% do fundo de escala e uma boa estabilidade térmica.