Medição de Pressão

Medição de Pressão

1. Conceitos básicos

   • Teorema de Pacal: a força mecânica desenvolvida em um fluido sob pressão pode ser transmitida, multiplicada ou controlada
   • P=F/A
     • F - força (N)
     • P - Pressão (N/m^2 ou Pa)
     • A - área (m^2)
   • Fuido pode ser usado para transferir energia em um sistema hidráulico ou pneumático
     • Sistema hidráulico - fluido líquido
     • Sistema pneumático - fluido gás
   • Referências para medição de pressão
     • Pressão atmosférica - exercida pela atmosfera
     • Pressão absoluta - medida a partir do vácuo ou zero absoluto
   • Pressão manométrica (ou relativa): É a medição de pressão em relação à atmosfera local - psig indica esse tipo de medição
   • O zero absoluto representa a total ausência de pressão ou total ausência de qualquer fluido confinado
   • Presão diferencial: é a diferença de magnitude entre duas pressões quaisquer.
   • Pressão estática: força por unidade de área exercida perpendicularmente à parede de uma tubulação, por um fluido que escoa na direção paralela à sua parede
   • Lei da Continuidade: A1 * v1 = A2 * v2
   • Pressão dinâmica ou cinética: é a pressão devida a velocidade de um fluido em movimento, que ocorre no sentido da corrente do fluido
   • Pressão total: é a soma das pressões estática e dinâmica
   • Pressão da coluna de líquido: é a pressão criada por uma coluna de fluido, de altura h e densidade ρ, em um determinado ponto no interior de um recipiente.
   • Teorema de Stevin: ∆P = γ ⋅ ∆h ou ∆P = d.g. ∆h

2. Medidores Mecânicos de Pressão

   • Elementos mecânicos de medição direta
     • Manômetro de tubo em U com líquido
   • Elementos mecânicos Elásticos de medição
     • Manômetro de fole ou tubo de Bourdon.
   • Dispositivos para medição de pressão manométrica são denominados manômetro
   • Manômetros de Coluna Líquida
     • Manômetro em tubo tipo U
       • A pressão a ser medida é aplicada a uma das aberturas do tubo, enquanto uma pressão de referência é aplicada à outra abertura
       • h = (P1-P2)/y
     • Manômetro tipo tanque ou coluna reta vertical
       • O nível do líquido no tanque é constante, e o líquido no tubo de indicação se desloca proporcionalmente à pressão aplicada.
       • h(1+A2/A1)= (P1-P2)/y
     • Manômetro de coluna inclinada
       • Alta sensibilidade, possibilita a obtenção de um deslocamento maior
       • L*sen(a)= (P1-P2)/y
     • São utilizados como padrão para calibração de outros aparelhos
   • Manômetros Mecânicos Elásticos
     • Se deformam em função da pressão exercida sobre eles pelo fluido em medição
     • Fole
       • Elemento elástico que sofre deslocamento no mesmo sentido da pressão externa.
     • Diafragma
       • Sofrem deformação pela ação da diferença de pressão entre dois pontos quaisquer ou entre a pressão a ser medida e a pressão atmosférica local.
       • Cápsulas de diafragma
         • Apropriados para medição de gases e vapores não corrosivos e para medir baixa pressão e micropressão
         • Consiste em dois diafragmas metálicos soldados
     • Tubos de Bourdon
       • A pressão atuando no interior do Bourdon produz uma deformação proporcional que é amplificada, mecanicamente, e transmitida para um ponteiro, através de um mecanismo
       • Existem 3 tipos diferentes
         • Tudo Burdon em C
         • Tubo Helicoidal
         • Tubo Espiral
       • Manômetros com Selagem Líquida
         • Impede o contato de um fluido - corrosivos, viscosos, tóxicos, sujeitos à alta temperatura e/ou radioativos - com o elemento de medição
         • Selagem Líquida é a utilização de um fluido inerte, geralmente glicerina em contado com o tubo de Bourdon

3. Mnemônicos ISA 5.1

   • Elemento primário - PE
   • Transmissor com indicação - PIT
   • Transmissor com registro - PRT
   • Controlador com indicação - PIC
   • Alarme baixo - PSL
   • Alarme alto - PSH
   • Chave de detecção alto e baixo - PSHL
   • Elemento final de controle - PV

4. Sensores

   • Sensor Mecânico Elástico com Transdutor de Pressão
     • Transdutor de Pressão utilizando um diafragma de pressão (elemento mecânico elástico) e um LVDT
     • Quando há pressão aplicada, ocorre o deslocamento do núcleo, provocando tensões diferentes nas bobinas secundárias e a tensão entre B1 e B2 será proporcional ao deslocamento.
   • Sensores de Pressão Capacitivos
     • Medem a partir da deformação efetuada por uma pressão em uma das placas do elemento capacitivo
     • Transdutor de pressão diferencial capacitivo
       • Armaduras fixas
       • Dielétrico
       • Armadura móvel
   • Sensores de Pressão Piezoelétricos
     • Robustos, menores, mais rápidos e pode operar em altas temperaturas
     • Usa elementos piezelétricos, que acumulam cargas elétricas em certas área ao sofrer deformação física por conta de uma pressão
   • Sensores de Pressão Piezoresistivos
     • Têm a propriedade de variar a resistência elétrica quando submetidos a uma força e consequente deformação
     • Elementos muito utilizados
       • Resistor sensor de força
         • Consiste em um polímero condutor piezoresistivo, que exibe uma diminuição da resistência elétrica com o aumento da força aplicada na superfície ativa do senso
       • Extensômetros de resistência elétrica - Strain gauges
         • Extensômetros de resistência elétrica metálicos
         • Extensômetros de semicondutores
     • Célula de carga
       • Transdutor que converte força em sinal elétrico.
     • Sensores de Pressão Piezoresistivos Semicondutores
       • Aplicados tipicamente em microfones, instrumentação biomédica, sensores de vácuo, aplicações automotiva e medição de nível.
       • Extensômetros (strain gauge) de resistência elétrica semicondutores (MEMS)

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