APLICAÇÃO DOS FENÔMENOS DOS TRANSPORTES NA INDÚSTRIA

APLICAÇÃO DOS FENÔMENOS DOS TRANSPORTES NA INDÚSTRIA

1. INTRODUÇÃO

Na indústria o fenômeno dos transportes está presente em inúmeros processos produtivos, seja para uma simples medição de pressão, nível ou para medições de vazões elevadas de gases ou vapores, normatizadas ou não.

Foi através do conhecimento em fenômenos dos transportes que foi possível desenvolver equipamentos de medição que permitem que possamos conhecer em tempo real as informações das variáveis pertencentes à cada processo produtivo. Atualmente na indústria, diversas tecnologias vêm sendo aplicadas na medição de diversas variáveis. Graças ao constante aprimoramento dos instrumentos é possível realizar o controle automático dos processos de maneira muito mais eficiente.

Neste trabalho, vamos apresentar como o fenômeno dos transportes é utilizado no setor industrial, descrevendo como ocorre a calibração de transmissores de nível por pressão diferencial.

2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

Segundo Souza (2003), antigamente, para aplicações industriais, não havia sistemas de controle automático. O controle dos processos era baseado na intuição e experiência dos operadores. Como exemplo, cita-se o caso de controle da combustão. O operador era o instrumento de controle que julgava a necessidade da relação estequiométrica receber maior quantidade de ar ou combustível, e fazia-o observando a estabilidade e coloração da chama. Desta maneira o resultado era uma combustão de pouca qualidade, que implicava em consumo excessivo de combustível, altas emissões de gases e de material particulado.

O autor ressalta ainda que, atualmente a tecnologia envolvida nos sistemas de controle e instrumentação aplicados aos processos industriais, possibilita um aumento significativo na qualidade e eficiência do controle de processos.

Na sequência faremos uma breve fundamentação teórica sobre medição de pressão e nível, mais comumente empregadas nas indústrias.

2.1. PRESSÃO

Sighieri (1973) diz que a pressão é uma grandeza física definida matematicamente, pela equação (2), como a razão entre a força e sua área de atuação. Formalmente, pressão é a força normal (perpendicular à área) exercida por unidade de área. O símbolo utilizado para expressar a pressão é a letra “P”.

P = F / A [N/m²] (2)

Onde:

F: força [N]; e

A: área [m²].

Já Alves (2005) comenta que a medição de pressão é a mais importante na instrumentação, pois as medidas de pressão diferencial, vazão e nível são normalmente realizadas através da medição de pressão.

O autor diz ainda, que a pressão atmosférica também pode ser denominada de pressão barométrica, e representa a pressão exercida pelo ar sobre nós. No nível do mar, segundo o autor, corresponde a 760 mmHg, também conhecida por atmosfera padrão, com a densidade do mercúrio (Hg) de 13,5951 g/cm² e numa aceleração da gravidade de 9,80665 m/s². O instrumento utilizado para medir a pressão atmosférica é o barômetro.

Conforme França (2007, p.195):

A pressão menor que a pressão atmosférica é chamada de vácuo. Em outras palavras, o vácuo é usado para expressar uma pressão inferior à pressão atmosférica, ou seja, é o quanto abaixo a pressão de um determinado espaço está em relação à pressão atmosférica. A pressão relativa é medida tomando-se como referência à pressão barométrica vigente. Representa o excesso ou ausência de pressão em relação à pressão atmosférica, portanto pode ser positiva ou negativa. Os instrumentos mais utilizados para medir a pressão relativa são os manômetros. A pressão absoluta é a pressão positiva a partir do vácuo absoluto, ou seja, é a soma da pressão atmosférica local e da pressão relativa.

A medição de pressão é fundamental em praticamente todos os processos industriais, pois através disto, é possível saber se a pressão está dentro dos limites admitidos, de modo a não comprometer o funcionamento e segurança das instalações.

De acordo com Delmée (1982), existem diversas unidades para representar esta grandeza. As unidades mais utilizadas, bem como seus fatores de conversão, estão apresentadas na Tabela 2.2. A unidade de pressão utilizada no Sistema métrico (MKS) é o kgf/cm², no Sistema inglês/americano a unidade adotada é o lbf/pol2 ou psi, já no Sistema internacional (SI) a unidade básica de pressão é o Pascal (Pa). O Pascal corresponde à pressão exercida por uma força de um Newton (N) atuando sobre uma área de um metro quadrado (m2).

Tabela 2.1 – Tabela de Conversão de Unidades de Pressão

Unid Bar KPa Kgf/cm² mH2O mmHg psi InH2O inHg

1 bar 1 100 1,0197 10,197 750,062 14,504 401,463 29,53

1 KPa 0,01 1 0,0102 0,1020 7,500 0,14504 4,01463 0,0295

1 kgf/cm² 0,9806 98,066 1 10 735,56 14,223 393,70 28,959

1mH2O 0,09806 9,8066 0,10 1 73,556 1,42233 39,370 2,8959

1 mmHg 0,001 0,133 0,0014 0,0136 1 0,019 0,54 0,03937

1 psi 0,0689 6,89 0,070 0,704 51,715 1 27,68 2,04

1 inH2O 0,0025 0,249 0,00254 0,0254 1,868 0,0361 1 0,0735

1 inHg 0,0338 3,386 0,0345 0,3459 25,4 0,491 13,595 1

Fonte: DELMÉE, 1982

2.2. NÍVEL

De acordo com Alves (2005) a medição de nível em unidades industriais tem dois objetivos:

 Avaliação de estoques em tanques de armazenamento e

 Controle de processos contínuos.

No primeiro caso, existem sistemas completos de medição produzidos para serem instalados em grandes tanques de armazenamento.

Para o controle de processos contínuos, existem diversos tipos de sensores e medidores de nível. Os mais usados na indústria são os visores de nível, transmissores de empuxo (com bóias e tubo de torque) e os transmissores de pressão diferencial. A seguir serão descritos os mais comuns na indústria.

2.2.1. Visores de Nível

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