PRESSÃO ATMOSFÉRICA
É a pressão exercida pela atmosfera terrestre medida em um barômetro. Ao nível do mar esta pressão é aproximadamente de 760 mmHg.
PRESSÃO RELATIVA POSITIVA OU MANOMÉTRICA
É a pressão medida em relação à pressão atmosférica, tomada como unidade de referência.
PRESSÃO ABSOLUTA
É a soma da pressão relativa e atmosférica, também se diz que é medida a partir do vácuo absoluto.
Importante: Ao se exprimir um valor de pressão, determinar se a pressão é relativa ou absoluta.
PRESSÃO RELATIVA NEGATIVA OU VÁCUO
É quando um sistema tem pressão relativa menor que a pressão atmosférica.
| Pressão Absoluta | |
| Pressão Manométrica | |
| Pressão Atmosférica | |
| Vácuo | |
| Vácuo Absoluto |
DIAGRAMA COMPARATIVO DAS ESCALAS
PRESSÃO DIFERENCIAL
É a diferença entre 2 pressões, sendo representada pelo símbolo DP (delta P).
Essa diferença de pressão normalmente é utilizada para medir vazão, nível, pressão, etc.
PRESSÃO ESTÁTICA
É o peso exercido por uma coluna líquida em repouso ou que esteja fluindo perpendicularmente a tomada de impulso.
PRESSÃO DINÂMICA
É a pressão exercida pôr um fluído em movimento paralelo à sua corrente.
PRESSÃO TOTAL
É a pressão resultante da somatória das pressões estáticas e dinâmicas exercidas por um fluido que se encontra em movimento.
| com todas as unidades e para isto é necessário saber fazer a conversão |
Como existem muitas unidades de Pressão é necessário saber a correspondência entre elas, pois nem sempre na indústria temos instrumentos padrões
DISPOSITIVOS PARA MEDIÇÃO DE PRESSÃO
O instrumento mais simples para se medir pressão é o manômetro, que pode ter vários elementos sensíveis e que podem ser utilizados também pôr transmissores e controladores. Vamos então ao estudo de alguns tipos de elementos sensíveis.
- Tubo de Bourdon
Consiste geralmente de um tubo com seção oval, disposto na forma de arco de circunferência tendo uma extremidade fechada, estando a outra aberta à pressão a ser medida. Com a pressão agindo em seu interior, o tubo tende a tomar uma seção circular resultando um movimento em sua extremidade fechada. Esse movimento através da engrenagem é transmitido a um ponteiro que vai indicar uma medida de pressão.
Quanto à forma, o tubo de Bourdon pode se apresentar nas seguintes formas: tipo C, espiral e helicoidal.
- Membrana ou Diafragma
É constituído pôr um disco de material elástico (metálico ou não), fixo pela borda. Uma haste fixa ao centro do disco está ligada a um mecanismo de indicação.
Quando uma pressão é aplicada, a membrana se desloca e esse deslocamento é proporcional à pressão aplicada.
O diagrama geralmente é ondulado ou corrugado para aumentar sua área efetiva.
- Fole
O fole é também muito empregado na medição de pressão. Ele é basicamente um cilindro metálico, corrugado ou sanfonado.
Quando uma pressão é aplicada no interior do fole, provoca sua distensão, e como ela tem que vencer a flexibilidade do material e a força de oposição da mola, o deslocamento é proporcional à pressão aplicada à parte interna.
- Coluna de Líquido
Consiste, basicamente, num tubo de vidro, contendo certa quantidade de líquido, fixado a uma base com uma escala graduada.
As colunas podem ser basicamente de três tipos: coluna reta vertical, reta inclinada e em forma de “U”.
Os líquidos mais utilizados nas colunas são: água (normalmente com um corante ) e mercúrio.
Quando se aplica uma pressão na coluna o líquido é deslocado, sendo que este deslocamento é proporcional a pressão aplicada.
Sendo a fórmula : P1 – P2 = h . dr Manômetro de tubo em “U”
Manômetro de Coluna Reta Vertical Manômetro de Coluna Reta Inclinada
Neste tipo de medidor a tensão superficial dos líquidos é evidente, ou seja, neste tipo de medidor devido a força de coesão e adesão entre as moléculas do vidro do liquido aparece o que chamamos de menisco. Em tubos de pequenos diâmetros a superfície do liquido deverá ser uma curva. No caso de líquidos como a água e o álcool, a qual tem uma tensão superficial baixa, a superfície será côncava. No caso do mercúrio, a qual tem uma tensão superficial alta, o menisco será convexo. Para evitar o erro de paralaxe quando fizermos a leitura de pressão, esta deve ser feita na direção horizontal no ápice do menisco, como mostra a figura a seguir.
- Sensor tipo Piezoelétrico
Os elementos piezoelétricos são cristais, como o quartzo , a turmalina e o titanato que acumulam cargas elétricas em certas áreas da estrutura cristalina, quando sofrem uma deformação física, pôr ação de uma pressão. São elementos pequenos e de construção robusta. Seu sinal de resposta é linear com a variação de pressão, são capazes de fornecer sinais de altíssimas frequências de milhões de ciclos pôr segundo.
O efeito piezoelétrico é um fenômeno reversível . Se for conectado a um potencial elétrico, resultará em uma correspondente alteração da forma cristalina . Este efeito é altamente estável e exato, pôr isso é utilizado em relógios de precisão .
A carga devida à alteração da forma é gerada sem energia auxiliar , uma vez que o quartzo é um elemento transmissor ativo . Esta carga é conectada à entrada de um amplificador , sendo indicada ou convertida em um sinal de saída , para tratamento posterior .
- Sensor tipo Strain Gauge ou Piezoresistivo
Baseia-se no princípio de variação da resistência de um fio, mudando as suas dimensões.
Para variarmos a resistência de um condutor devemos analisar a equação geral da resistência :
Onde: R : Resistência do condutor r : Resistividade do materialR = r . L
L : Comprimento do condutor S : Área da seção transversal
A equação nos explica que a resistência elétrica de um condutor é diretamente proporcional a resistividade e ao comprimento e inversamente proporcional a área da seção transversal .
A maneira mais prática de alterarmos as dimensões de um condutor é tracionarmos o mesmo no sentido axial como mostrado a seguir :
Seguindo esta linha de raciocínio , concluímos que para um comprimento L obtivemos DL , então para um comprimento 10 x L teríamos 10 x DL , ou seja , quanto maior o comprimento do fio , maior será a variação da resistência obtida e maior a sensibilidade do sensor para uma mesma pressão ( força ) aplicada .
O sensor consiste de um fio firmemente colado sobre uma lâmina de base , dobrando-se tão compacto quanto possível .
Esta montagem denomina-se tira extensiométrica como vemos na figura a seguir :
| precisa estar eletricamente isolado da mesma |
Observa-se que o fio , apesar de solidamente ligado a lâmina de base ,
Uma das extremidades da lâmina é fixada em um ponto de apoio rígido enquanto a outra extremidade será o ponto de aplicação de força .
Da física tradicional sabemos que um material ao sofrer uma flexão , suas fibras internas serão submetidas à dois tipos de deformação : tração e compressão .
As fibras mais externas sofrem um alongamento com a tração pois pertencem ao perímetro de maior raio de curvatura , enquanto as fibras internas sofrem uma redução de comprimento ( menor raio de curvatura ) .
Como o fio solidário à lâmina , também sofrerá o alongamento , acompanhando a superfície externa , variando a resistência total .
Visando aumentar a sensibilidade do sensor , usaremos um circuito sensível a variação de resistência e uma configuração conforme esquema a seguir :
Notamos que a ligação ideal para um Strain Gauge com quatro tiras extensiométricas é o circuito em ponte de Wheatstone , como mostrado a seguir , que
tem a vantagem adicional de compensar as variações de temperatura ambiente , pois todos os elementos estão montados em um único bloco .
Transmissor de Pressão
- Sensor tipo Capacitivo
A principal característica dos sensores capacitivos é a completa eliminação dos sistemas de alavancas na transferência da força / deslocamento entre o processo e o sensor .
Este tipo de sensor resume-se na deformação , diretamente pelo processo de uma das armaduras do capacitor . Tal deformação altera o valor da capacitância total que é medida pôr um circuito eletrônico .
Esta montagem , se pôr um lado , elimina os problemas mecânicos das partes móveis , expõe a célula capacitiva às rudes condições do processo , principalmente a temperatura do processo . Este inconveniente pode ser superado através de circuitos sensíveis a temperatura montados juntos ao sensor .
Outra característica inerente a montagem , é a falta de linearidade entre a capacitância e a distância das armaduras devido á deformação não linear , sendo necessário portanto , uma compensação ( linearização ) à cargo do circuito eletrônico.
Célula Capacitiva
Transmissor de Pressão Diferencial
O sensor é formado pelos seguintes componentes : ·Armaduras fixas metalizadas sobre um isolante de vidro fundido
Uma diferença de pressão entre as câmaras de alta (High) e de baixa
| enchimento |
(Low) produz uma força no diafragma isolador que é transmitida pelo líquido de
A força atinge a armadura flexível ( diafragma sensor ) provocando sua deformação , alterando portanto , o valor das capacitâncias formadas pelas armaduras fixas e a armadura móvel . Esta alteração é medida pelo circuito eletrônico que gera um sinal proporcional à variação de pressão aplicada à câmara da cápsula de pressão diferencial capacitiva .
- Sensor tipo Silício Ressonante
O sensor consiste de uma cápsula de silício colocada estrategicamente em um diafragma , utilizando do diferencial de pressão para vibrar em maior ou menor intensidade, afim de que essa freqüência seja proporcional a pressão aplicada.
- Construção do sensor
Todo o conjunto pode ser visto através da figura anterior, porém, para uma melhor compreensão de funcionamento deste transmissor de pressão, faz-se necessário desmembrá-lo em algumas partes vitais.
Na figura a seguir podemos ver o conjunto do sensor. Ele possui um imã permanente e o sensor de silício propriamente dito .
Dois fatores que irão influenciar na ressonância do sensor de silício são: o campo magnético gerado pôr um imã permanente posicionado sobre o sensor; o segundo será o campo elétrico gerado pôr uma corrente em AC (além das pressões exercidas sobre o sensor, obviamente).
Este enfoque pode ser observado na figura abaixo.
Portanto, a combinação do fator campo magnético/campo elétrico é responsável pela vibração do sensor .
Um dos sensores ficará localizado ao centro do diafragma
Pôr estarem localizadas em locais diferente, porém, no mesmo encapsulamento, uma sofrerá uma compressão e a outra sofrerá uma tração conforme a aplicação de pressão sentida pelo diafragma.
Desta maneira, os sensores possuirão uma diferença de freqüência entre si. Esta diferença pode ser sentida pôr um circuito eletrônico , tal diferença de freqüência será proporcional ao DP aplicado. Na figura a seguir é exibido o circuito eletrônico equivalente.
Através dessas informações é possível criar um gráfico referente aos pontos de operação da freqüência x pressão.
Retirado do link:
