Universidade Federal de Itajub

Instrumentao e Processamento de Sinais EHD702Prof. Dr. Edson da Costa BortoniInstrumentos medidores de Presso

Bruna Tayla Cabral de Vasconcellos - 19012

Itajub 2014Sumrio

1.Introduo32.Objetivos33.Materiais e Mtodos44.Instrumentos de Presso5a)Manmetro de Presso5b)Manmetro de Peso Morto6c)Manmetro de Bourdon6d)Sensor Piezoresistivo75.Resultados e Discusso76.Concluso97.Referncias Bibliogrficas9

1. Introduo

Segundo SOUZA &BORTONI (2006), presso a relao instantnea entre a resultante das aes sobre uma superfcie que lhe normal e de rea conhecida, de modo que, a presso seja um escalar obtido pelo quociente dos mdulos do vetor normal de fora e o vetor de superfcie. Alm disso, sendo um escalar, a presso atua em todas as direes de um ponto material. Os medidores de presso so essenciais, visto que, as presses, alm da sua importncia intrnseca, possibilitam diversas medidas indiretas, como: nveis, velocidades, vazes e temperaturas.Os medidores de presso podem ser divididos em trs partes. De modo que, sua fabricao pode ser feita pela associao dessas partes ou incorporado a conversores recebendo o nome de transmissores de presso1. Os trs elementos so:Elemento de recepo1: Parte que recebe a presso a ser medida e a transforma em deslocamento ou fora. So exemplos desse elemento o bourdon, fole e diafragma.Elementos de transferncia1: Parte que amplia a recepo ou a transforma em um sinal nico de transmisso do tipo eltrica ou pneumtica. So exemplos desse elemento os links mecnicos, rel piloto e amplificadores operacionais.Elementos de indicao1: Parte que recebe o sinal do elemento de transferncia indicando ou registrando a presso medida. Sendo, portanto, representada pelos ponteiros e displays.O objetivo principal de um processo de medio o valor verdadeiro tambm chamado valor alvo. Para qualificar os resultados obtidos comum aplicar o conceito de exatido que indica a proximidade da medida do valor alvo. Outra qualidade importante a preciso que indica o grau de disperso entre medidas repetidas sob as mesmas condies, ou seja, quando repetidas, elas tendem a fornecer os mesmos resultados (mas no necessariamente resultados mais prximos do valor alvo) (JUNIOR, 2012).A calibrao de instrumentos feita atravs de um conjunto de operaes que estabelece, sob condies especficas, a relao existente entre os valores indicados por um instrumento de medio e os valores correspondentes das grandezas estabelecidas por padres. De modo que, o instrumento que se deseja calibrar ser designado por instrumento e aquele utilizado como padro ser designado como padro, devendo estes estar ligados de modo a medir a grandeza simultaneamente. (SOUZA & BORTONI, 2006)2. Objetivos

a) Determinar a classe de exatido e efetuar a calibrao de um manmetro de Bourdon analgico.b) Observar diversos Instrumentos de medio de presso.

3. Materiais e Mtodos

Para o experimento foi utilizada uma bomba de presso e associada a ela dois instrumentos medidores de presso, um manmetro digital que ser usado como referncia (Padro) e um manmetro de Bourdon analgico que ser utilizado para o ensaio que visa determinar a sua classe de exatido e efetuar a sua calibrao. Para isso, realizou-se 8 medies e verificou-se os resultados obtidos em ambos os manmetros simultaneamente e por um mesmo observador. Figura 1 Manmetro digital (Marca: Fluke, Modelo: 744).

Figura 2 Manmetro de Bourdon (Marca: Ind. Bras, Modelo: HDMIS).

Figura 3 Bomba de Presso (Marca: Fluke, Modelo: 700PTP-1).

Figura 4 Bancada de Ensaio4. Instrumentos de Presso

Nessa sesso so descrito alguns dos instrumentos que os alunos tiveram contato no laboratrio,

a) Manmetro de Presso

a.1) Manmetro de tubo U: De fcil construo, esse instrumento mede a diferena manomtrica, ou seja, a variao de presso entre dois pontos desconhecidos. Nessa situao, conhecendo-se as massas especficas dos fluidos envolvidos, o manmetro de tubo U no necessita de calibrao. No laboratrio muito comum o uso desse instrumento em diversas matrias do curso de engenharia hdrica4.

a.1.) Manmetros inclinados: apresenta o tubo inclinado e tem a vantagem de operar com escalas de maior graduao que os manmetros verticais, para a mesma variao de presso. No laboratrio foi possvel verificar um manmetro inclinado disposto a cerca de 30 para aumentar a sensibilidade de leitura4.

b) Manmetro de Peso Morto

Observando a Figura 5, tem-se um esquema do Manmetro de peso morto, de modo que, com a vlvula agulha do reservatrio de leo aberta, o leo contido no reservatrio sugado por meio do volante fixado no pisto roscado. Em seguida fecha-se a vlvula do reservatrio e comprime o leo existente dentro do cilindro girando o volante da bomba de pressurizao. A presso aplicada faz com que o leo suba no lado onde se est aplicando o peso e no lado onde se localiza o manmetro a ser ajustado. Quando o peso se equilibra com a presso aplicada ajusta-se o manmetro. A presso do leo P indicada pela equao, P = W/AOnde, W o peso do mbolo e o peso aplicado em Kg e A a rea efetiva. 5

Figura 5 Manmetro de peso morto5c) Manmetro de Bourdon

Esse instrumento mede a alterao da curvatura originada num tubo de seo elptica pela presso exercida no seu interior. O tubo se desenrola e deforma na extremidade quando a seo elptica tende para uma seo circular devido ao aumento da presso. Essa mudana registrada por um ponteiro manmetro e a medida de presso relativa uma vez que o exterior do tubo est sujeito presso atmosfrica6.

Figura 6 Manmetro de Bourdon6d) Sensor Piezoresistivo

Este instrumento composto por um fio de resistncia que tem o seu comprimento e dimetro variados ao se aplicar uma presso em um elemento mecnico elstico (diafragma) que se movimenta/deforma movimentando uma alavanca que estica ou comprime o fio. A modificao do dimetro e comprimento do fio altera sua resistncia eltrica e possibilita associar essa alterao a variao de presso.7No laboratrio no foi possvel ver o sensor piezoresistivo em funcionamento, porm houve o contato com suas partes constituintes.5. Resultados e Discusso

Foram obtidos os seguintes resultados,Tabela 1 Resultados ObtidosMedioManmetro de RefernciaManmetro de ensaioErro Absoluto

Presso (mca)

10,1691,21,031

23,6635,01,337

38,85210,81,948

413,56915,51,931

520,21322,92,687

626,78730,03,213

733,26937,23,931

836,02540,03,975

Apenas analisando os resultados obtidos j possvel verificar que o Instrumento possui, a princpio, uma baixa exatido, visto que os valores diferem consideravelmente dos obtidos pelo Padro.Para se verificar a preciso do Instrumento, ajustou-se no Excel uma curva de correlao para se obter uma equao de ajuste atravs de uma linha de tendncia linear,

Grfico 1 Correlao entre os Manmetros

Observando a equao obtida possvel comprovar uma proporcionalidade entre os resultados do Manmetro de Referncia e o Manmetro de Ensaio, de modo que, um ajuste linear pode ser feito com um R2 muito prximo de 1. Dessa forma, assumindo os valores de referncia como corretos possvel verificar uma boa preciso do Manmetro de Ensaio, sendo necessrio, portanto, apenas um ajuste para torna-lo exato.Assim, a calibrao do Instrumento ser feita atravs da equao (1), de modo que, a sua aplicao poder corrigir tanto os valores medidos quanto qualquer outro tomado no futuro,

y = 0,923x - 0,9417 (1)

Contudo, a aplicao da equao para calibrao implicar em um erro. Esse erro dado pela diferena entre o valor que entra (Padro) e o que sai (Instrumento).

Tabela 2 Valores de ajuste e erroMedioPresso de RefernciaPresso AjustadaErro Absoluto

Presso (mca)

10,1690,1660,003

23,6633,6730,010

38,8529,0270,175

413,56913,3650,204

520,21320,1950,018

626,78726,7480,039

733,26933,3940,125

836,02535,9780,047

Visando qualificar a preciso do Instrumento, calculou-se a classe de exatido atravs da frmula,

Segundo, MUNCHOW & NEVES, um aparelho pode ser classificando segundo a classe (Tabela 3)Tabela 3 Classificao segundo a Classe de ExatidoClasse de ExatidoSignificado

0,1 a 0,3Instrumento de Preciso

0,5 a 1,3Instrumento de Ensaio

2,0 a 5,0Instrumento de Servio

Assim, o Instrumento pode ser considerado, segundo essa classificao, como um Instrumento de Ensaio, apresentando uma exatido mediana. importante comentar que as leituras feitas podem ainda conter erros de paralaxes, de modo que, alguns alunos fizeram leituras diferentes. Alm disso, em alguns momentos, o manmetro digital se mostrou instvel nas ltimas casas decimais.6. Concluso

Com o experimento concluiu-se que o manmetro analgico apresentou, a princpio, uma baixa exatido. Plotando-se o grfico de correlao verificou-se que h uma proporcionalidade entre o manmetro de ensaio e o de referncia, de modo que, a calibrao do mesmo pode ser realizada de forma simples atravs de uma equao linear. Assim, o manmetro analgico de ensaio preciso e, depois da calibrao, atingiu uma exatido caracterstica de instrumentos de ensaio com uma classe de exatido de 0,5. 7. Referncias Bibliogrficas

[1]Disponvel em Acesso em: 07.04.2014.[2] SOUZA & BORTONI. Instrumentao para sistemas energticos e industriais. Itajub, MG. Ed. Do Autor, 2006.[3] JUNIOR, P. L. et al. O laboratrio de mecnica. Porto Alegre: IF-UFRGS, 2012http://www.if.ufrgs.br/fis1258/index_arquivos/TXT_01.pdf[4] Disponvel em Acesso em: 07.04.2014[5] Disponvel em < http://www.xa.yimg.com/kq/groups/15396929/1910991142/.../Pressao_TEXTO.pdf . Acesso em: 07.04.2014.[6] Disponvel em < http://www.eq.uc.pt/~lferreira/BIBL_SEM/global/bourdon/Pdf/bourdon.pdf > Acesso em: 07.04.2014.[7] Disponvel em < http://www.dca.ufrn.br/~acari/Sistemas%20de%20Medida/SLIDES%20INSTRUMENTACAO%20PRESSAO.pdf > Acesso em: 07.04.2014.

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