MEDIÇÃO DE PRESSÃO

INTRUMENTAÇÃO

Objetivo

Direta ou indiretamente

Importância:

Inferir também medidas de outras variáveis:

Monitorar ou controlar o estado de um processo

Segurança Qualidade

Estabilidade operacional

Formas de medição:

Vazão, Nível Temperatura.

Condução de sinal e transdutores

Ainda,

Medidas de pressão Absoluta – Acima do 0 ( zero absoluto) - vácuo Atmosférica ou barométrica Manométrica Estática Pressão de velocidade, Hidrostática

g

v

2

2

Constitui-se de um duto curvado em forma de “U” Tendo uma das extremidades ligadas ao ponto onde se deseja medir a pressão e a outra, normalmente aberta para o ambiente (manométrica) ou então ligada a outro ambiente com pressão distinta daquela da outra extremidade (pressão diferencial).

Sistema baseado no equilíbrio de uma coluna líquida Tubo em “U”

Princípio - hg Fluido usual : mercúrio ou água

Precisão satisfatória Inconveniente fragilidadeRange 2 – 2,5 kgf Erros : causados pela temperatura, leitura. Variantes do tubo em U

sen

A

alPP 21

A

ahPP 121

Dispositivos mecânicos empregados em sensores de pressão

1 - Bourdon

“manômetro de mola”

Range de operação – 50 até 10000 psig,

Utilizam elementos com memória (flexíveis), que se deformam quando submetidos a esforços mecânicos, restabelecendo suas configurações originais depois de cessadas as forças.

Tipos - configuraçãoTipo C –arco aberto Espiral plana Helicoidal -

mola(maior grau de movimentação)

Tipo C Helicoidal

Manômetros de bourdon- disposições construtivas

Manômetro diferencial

Manômetro duplocom relê - Alarme de contato

vácuo

Pressão positiva

vacuomanômetro

Bronze (Cu/Zn)Bronze fosforoso ( Sn +P)Alumibras (Cu, Zn e Al),

Aço inox Aços liga (Mo)Cobre berílho (Be +Co)

Material de construção:

Alta pressão 700 kgf/cm2

Máximo 70 % da escala Processo com muita oscilação 50% da escala

Precisão nominal 2%, podendo chegar a 1% da máxima indicação ou mesmo 0,05 % (dispositivos especiais), para operação em faixa estreita do spanFaixa recomendável para leitura

Obs: 5 % da faixa inicial imprecisa

Dispositivos acessórios empregados associados Dispositivos acessórios empregados associados às instalações de manômetros de bourdonàs instalações de manômetros de bourdon

Válvulas de bloqueio e de dreno Sifão

Recomendado quando a temperatura (˃ 60º C) supera a capacidade de operação (soldas) do instrumento (manômetros, pressostatos e transmissores).

Serpentina de resfriamento Dissipação de calor , minimizar vibração

Amortecedor de pulsação (variações bruscas de pressão)

Em instrumentos ligados à linhas pulsantes. Restringem a passagem do fluido, equalizando a freqüência de pulsação permitindo assim leitura estável. Reduz em conseqüência manutenção e aferições freqüentes.

Absorvem pulsações, mas particularmente isolam o dispositivo elástico (burdon) do contato com o fluido de processo.

Dispositivos acessórios empregados associados Dispositivos acessórios empregados associados às instalações de manômetros de bourdonàs instalações de manômetros de bourdon

Selagem (diafragma ou selo líquido)

Supressor de pressão

Protege o equipamento de sobrecarga de pressão. Possui um sistema interno de molas e um orifício retificado através do qual ajusta-se um pistão. O incremento de pressão é bloqueado por um sistema de anel e camisa que fecha a passagem para o instrumento.

Selagem tipo sifãoserpentinas

Absorvedor de pulsação

amortecedor

Controlador de pressão (supressor)

Selo diafragma

Válvula de bloqueio - drenoPote de

selagem

manômetro

Do processo

Supressor de pressão

Latão - para pressões reduzidas e vácuo (uso de mola de retorno). Neste caso normalmente constituído de dois foles. Inox – uso mais geral, outros materiais: bronze fosforoso, cobre/berílio, monel, hasteloy, etc.

2 - FolesElemento sanfonado “elástico” empregado quando a faixa de medição opere entre pressão reduzida a pressão positiva. (até 50psig)

Configurações: Fole livre

Com mola de retorno Duplo fole Conjugado, mede pressão diferencial Material de construção

Precisão até 0,5 %

Fole simplesDiafragma

Duplo diafragma

3 - Diafragmas / CápsulasPrincípio similar ao fole, porém o elemento flexível constitui-se de placa plana ou disco corrugado concêntrico. Da mesma forma que o fole, pode trabalhar conjugado a uma mola espiral.

Características - Tipos

Singular - um único diafragma

Capsular- composto de duplos diafragmas selados, convexos ou paralelos (nested).

Material de construçãomonel, bronze fosforoso, inconel, inox 316, tântalo, viton, couro, tecido plastificado, etc.

Vantagens do dispositivo capsular

maior curso da haste

Baseia-se em deformações elásticas em determinados materiais, que em conseqüência manifestam-se com sinais elétricos, ou mudam suas características elétricas quando sujeitos a estas deformações. Podem estar ou não diretamente ligados à superfície sujeita a deformação

Desde pressões reduzidas até 150 000 psiPrecisão 0,1 a 0,25 %

Sinais nestes dispositivos normalmente são combinados a um transdutor elétrico.

Dispositivos eletromecânicos empregados em sensores de pressãoStrain gages (gauge)

Range de aplicação

Tipos : Resistivos

Baseia-se na variação da resistência ohmica com a variação da secção/comprimento do condutor.

Precisão 0,25 %

Pressão

até 150000 psi

Strain gage resistivo PiezoresistivosFuncionamento idêntico aos de resistência de fio

apenas que empregam semicondutores de sílica. Nestes

sensores aplica-secompressão ou torção. São cerca de 100 vezes

mais sensíveis que os de fio resistivo.

Vantagens: Apresentam pequena dimensão, e elevada tensão

de resposta (50 a 100 mA/V de excitação).

Kistler Instrument AG.

Empregam em sua fabricação certos cristais que geram uma

ddp entre as superfícies quando submetidos à pressão sob

determinado eixo.

Piezoelétrico(Quatzo, turmalina e titanatos)

Características: Estabilidade elevada (a alta temperatura) Boa linearidadeReduzida histerese

Desvantagem:

Não adequado para medidas de pressão estática

Fator de Poison

l

t

LL

DD

Fator de Gauge G

LL

RR

Composição G Coeficiente de Temperatura

Constantan Ni-Cu 2,1 2 x 10-5 /o C

Silício Tipo p 100 a 170 70 A 700 x 10-5 /o C

As células capacitivas de pressão baseiam-se na variação da capacitância de um composto, quando submetido a uma variação de pressão. O elemento transdutor é parte integrante do próprio sensor. Um sinal de pressão é transferido, através de um sistema capilar, a um líquido de enchimento selado que faz interface com outra câmara, simétrica a anterior, através de uma placa comum as duas câmaras. Esta, também preenchida com líquido e isolada do outro ambiente que se encontra em diferente valor de pressão, através de outro diafragma sensor, que faz a interface com outro duto capilar. Analogamente ao sistema anterior, a pressão atmosférica é transmitida ao outro diafragma sensor por um dos lados da placa do capacitor. O valor da pressão é inferido pela variação da capacitância do sistema, a custa da diferença da distância das placas externas à placa central, aquela comum às duas câmaras.

Capacitivos

Baixas pressões

Medida indireta Explorando propriedades dos gases (condutividade térmica,capacidade de ionização, propriedades elétricas, etc.

Pirani –Pressões de 10 -1 a 100Pa

Manômetro de ionização 10-8 a 10 -1 Pa

Bibliografia

http://www.ashcroft.com.br

Ver também

http://www.acgtech.com.br

http://www.koboldmessring.com/en/br

http://www.digiflow.com.br

http://www.schmersal. com.br