Cap2

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Cap2

  1. 1. Universidade Federal de Itajubá Engenharia ElétricaINSTRUMENTAÇÃO Ã Medição de  Medição de Pressão Prof. Roger J. Camposhttp://www.cpdee.ufmg.br/~roger
  2. 2. Medição de Pressão→ É o mais importante padrão de medida pois as medidas É o mais importante padrão de medida pois as medidasde vazão, nível, etc, podem ser feitas utilizando‐se esse processo!
  3. 3. Medição de Pressão→ Pressão pode ser definida como força  aplicada na direção perpendicular por unidade de área: ç p p p→ No SI:F → Newton [N]A → metro quadrado [m2] q [P → Pascal [Pa]
  4. 4. Medição de PressãoTab. 01 – Relação de unidades de pressão.
  5. 5. Medição de Pressão→ Exemplo de aplicação do conceito de pressão:Compare a pressão exercida, sobre o solo, por uma pessoa com massa de 80 kg, apoiada na ponta de um único pé,  g p p pcom a pressão produzida por um elefante, de 2.000 kg de massa, apoiado nas quatro patas. Considere de 10 cm2 a  p q párea de contato da ponta do pé da pessoa, e de 400 cm2 a área de contato de cada pata do elefante. Considere  ptambém g = 10 m/s2 . 
  6. 6. Medição de Pressão→ Exemplo de aplicação do conceito de pressão:→ Comparando as duas pressões, temos que a pressão exercida pela pessoa é 6,4 vezes a pressão exercida pelo exercida pela pessoa é 6,4 vezes a pressão exercida peloelefante.
  7. 7. Medição de Pressão→ Aplicação dos medidores de pressão:1.1 processo moderno de síntese no campo da química e dos plásticos, que operam sobre pressões extremamente elevadas elevadas;2.2 eletro de posição de metais que é feita sobre alto metais, vácuo;3. processos na indústria de alimentação, que operam sobre pressões elevadas para reduzir o tempo de cozimento;
  8. 8. Medição de Pressão4. evaporadores, que são mais eficientes quando trabalham sob condições de alto vácuo;5. processos de lançamento de foguetes e mísseis, que exigem medições de pressão e vácuo;6. torres de destilação, que exigem medição e controle de pressão absoluta com valores exatos;7. nos navios; tem‐se medição da pressão da caldeira, vácuo d b b pressão d injeção d combustível, á das bombas, de de b í l pressão do ar de lavagem, etc.
  9. 9. Medição de Pressão→ Definições de pressão :
  10. 10. Medição de Pressão
  11. 11. Medição de Pressão
  12. 12. Medição de PressãoFig. 01 – Ilustração das definições de pressão.
  13. 13. Dispositivos para Medição de Pressão→ Manômetro é o nome genérico dos dispositivosmedidores de pressão. Estes podem ser mecânicos, p peletromecânicos, elétricos ou eletrônicos.→ Os manômetros são calibrados para ler zero de pressãoatmosférica.→ Os manômetros não medem a pressão total ou efetiva pdo fluido num reservatório ou numa tubulação; o que elesmedem é a diferença de pressão entre a pressão total dofluido e a pressão atmosférica.
  14. 14. Dispositivos para Medição de Pressão Fig. 02 – Manômetro.
  15. 15. Manômetro de Coluna Líquida  tipo coluna em  U tipo coluna em “U”→ É o medidor mais simples para b dd l baixa pressão.→ Faixa d medição: 0 a 2000 mmH2O/mmHg de d ã /Fig. 03 – Manômetro de tubo em “ U “  Fig. 04 – Manômetro de tubo em “ U “ – para medição de pressão absoluta. – para medição de pressão diferencial.
  16. 16. Manômetro de Coluna Líquida em “U”→ Um dos ramos do tubo é ligado ao lugar do qual sedeseja saber o valor da pressão. j p→ Essa pressão age sobre o líquido, fazendo‐o descer em p g qum dos ramos do tubo e, conseqüentemente, subir nooutro ramo.→ A altura do líquido deslocado fornece, por meio da q pescala graduada, uma indicação direta da pressãodiferencial.
  17. 17. Manômetro de Coluna Líquida em “L”→ Essa construção possibilita que a mínima mudança deppressão do fluido provoque uma mudança muito grande p q ç gno nível da coluna líquida do manômetro. Fig. 05 – Manômetro em “L” inclinado.
  18. 18. Manômetro de Coluna Líquida→ Os manômetros de líquido foram utilizados na mediçãode pressão, nível e vazão nos primórdios da p pinstrumentação.→ Porém, é nos laboratórios de calibração que aindaencontra‐se sua grande utilização, pois podem ser g ç p ptratados como padrões.
  19. 19. Barômetro→ O barômetro é um tipo especial de manômetro queppermite medir a pressão atmosférica/absoluta; p→ Muito empregado na meteorologia. p g g→ Usado para previsão de tempo e medição de altitude. p p p ç
  20. 20. Barômetro de Mercúrio→ Inventado por Torricelli em 1643.→ A altura que o mercúrio alcança no tubo representa appressão absoluta da atmosfera na hora e local de medição. ç Fig. 06 – Barômetro de mercúrio ou cisterna.
  21. 21. Manômetros por deformação mecânica  (elástica)“As deformações são diretamente proporcionais àstensões que as produzem”, ou seja, a deflexão do q p jelemento elástico e o movimento resultante sãop pproporcionais à pressão aplicada. p pFig. 07 – Tipos de medidores de pressão por deformação mecânica:  bourdon, diafragma e fole.
  22. 22. Tubo de BourdonFig. 09 – Formas do Tubo de Bourdon: C, espiral e helicoidal.
  23. 23. Tubo de BourdonFig. 08 – Tubo de Bourdon: C e helicoidal.
  24. 24. Tubo de Bourdon→ Consiste geralmente de um tubo com uma extremidadefechada, estando a outra aberta à pressão a ser medida. p→ Com a pressão agindo em seu interior, o tubo tende a p gtomar uma seção circular resultando um movimento emsua extremidade fechada.→ Esse movimento através da engrenagem é transmitido g ga um ponteiro que vai indicar uma medida de pressão.
  25. 25. Tubo de Bourdon→ Faixa de operação: até 1000 kg/cm2.
  26. 26. Membrana ou Diafragma→ Quando uma pressão é aplicada a membrana se aplicada,desloca e esse deslocamento é proporcional à pressãoaplicada.aplicada Fig. 10 – Membrana ou Diafragma.
  27. 27. Fole→ Quando uma pressão é aplicada no interior do fole fole,provoca sua distensão, e como ela tem que vencer aflexibilidade do material e a força de oposição da mola o mola,deslocamento é proporcional na pressão aplicada na parteinterna.interna Fig. 11 – Fole.
  28. 28. Medidor de Pressão do tipo Capacitivo Fig. 12 – Sensor de pressão tipo capacitivo.
  29. 29. Medidor de Pressão do tipo Capacitivo→ O sensor de pressão capacitivo utiliza um diafragmadielétrico e duas placas metálicas. Quando há umadiferença de pressão através do conjunto o diafragma se conjunto,deforma alterando a distância entre as placas e,consequentemente,consequentemente modificando a capacitância docircuito.→ A desvantagem é que a célula fica exposta a condiçõesrudes do processo (temperatura).→ Faixa de operação: 10‐3 a 107 Pa.
  30. 30. Medidor de Pressão do tipo Strain Gauge – Piezoresistivo→ Baseia se no princípio físico da alteração da resistência Baseia‐seelétrica:Fig. 13 – Ponte de Wheatstone montada em um transdutor Piezoresistivo.
  31. 31. Medidor de Pressão do tipo Piezoelétrico→ Os sensores piezoelétricos medem a pressão através dadeformação de cristais piezoelétricos, os quais geram umadiferença de potencial ou carga eletrostática quandotencionados/pressionados ao longo de planos específicosde tensões tensões.→ O material mais utilizado é quartzo quartzo.→ Faixa de operação: 0 1 a 5000 Kg/cm2. 0,1
  32. 32. Medidor de Pressão do tipo Piezoelétrico V Fig. 14 – Sensor de pressão piezoelétrico.
  33. 33. Medidor de Pressão de Indutância Variável→ O transdutor de indutância variável utiliza uma bobinaprimária, uma secundária e um núcleo magnético quelocaliza‐selocaliza se entre as duas bobinas bobinas.→ O núcleo é conectado a um sensor de pressão (p e (p.e.diafragma) e quando ocorre uma variação da pressão,este núcleo se movimenta e altera o número de espirasinduzidas, variando consequentemente a voltagem desaída do circuito circuito.
  34. 34. Medidor de Pressão de Indutância Variável Fig. 15 – Transdutor de Indutância Variável.
  35. 35. Medidor de Pressão de Indutância Variável→ O tipo mais comum é o LVDT (transformador diferenciallinear variavel).→Vantagens: 1. não possui partes móveis (não há atrito entre as partes móveis); 2. possibilita o monitoramento contínuo da pressão; 3. 3 consegue indicar uma alteração da pressão com uma pequena deflexão do diafragma/fole, e 4. 4 tem resposta linear para pequenos deslocamentos deslocamentos.
  36. 36. Medidor de Pressão de Relutância Variável→ Utilizam um diafragma que ao movimentar se altera a movimentar‐serelutância (intensidade do fluxo do campo magnético) docircuito magnético ee,
  37. 37. Medidor de Pressão de Relutância Variável Fig. 15 – Transdutor de Relutância Variável.
  38. 38. Medidor de Pressão de Relutância Variável→ Vantagens Vantagens: 1. tem grande capacidade para suportar choques e condições severas de vibração mecânica; 2. pode operar com grande faixas de pressão, e 3. tem boa precisão no sinal de saída.

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