Prof. Saulo Garcia Campos 92
4 - Transmissores de Pressão
• 4.1 Transmissores Pneumáticos de Pressão
– Os transmissores e os demais instrumentos
pneumáticos utilizam como transdutores o sistema bocal-obturador ou bico-palheta.
– No caso dos transmissores pneumáticos de pressão, o sistema bocal-obturador converte o movimento / deformação do elemento mecânico elástico em um sinal pneumático.
– O sistema bocal-obturador é composto de um tubo pneumático alimentado por uma pressão constante Os, uma redução R’ na entrada do suprimento de ar, uma redução Rv em forma de bocal na saída do ar e uma lâmina (obturador ou palheta) que pode obstruir o bocal ou bico e cuja posição depende da pressão exercida pelo processo sobre o elemento mecânico elástico de medição.
4 - Transmissores de Pressão
• 4.1 Transmissores Pneumáticos de Pressão
– A restrição R’ tem um diâmetro aproximadamente quatro vezes menor que o da restrição Rv.
– O ar de alimentação com pressão Os padronizada em 1,4 kgf/cm², passa pela restrição R’ e enche o
reservatório V, escapando, a seguir, para a atmosfera através do bocal Rv.
– A quantidade de ar que sai pelo bocal Rv depende da posição do obturador, ou seja, depende da distância “x” existente entre o bocal e o obturador.
– Devido ao escape de ar, o volume V e o bocal ficam a uma pressão P1, intermediária entre Os e a
Prof. Saulo Garcia Campos 94
4 - Transmissores de Pressão
• 4.1 Transmissores Pneumáticos de
Pressão
4 - Transmissores de Pressão
– 4.1.a Transmissores Pneumáticos de
Pressão Tipo Equilíbrio de Forças
• O transmissor pneumático usualmente utilizado em aplicações industriais de medição de pressão, é o transmissor tipo equilíbrio de forças, com
elemento primário mecânico elástico e transdutor tipo bocal-obturador ou bico-palheta.
• Neste tipo de instrumento, a pressão do processo movimento / deforma o elemento metálico elástico de medição (diafragma). Este movimento /
deformação é transmitido à barra de força ou alavanca transmissora por intermédio da lâmina de articulação.
Prof. Saulo Garcia Campos 96
4 - Transmissores de Pressão
– 4.1.a Transmissores Pneumáticos de
Pressão Tipo Equilíbrio de Forças
• A alavanca transmissora ou barra de força é
acoplada ao diafragma de selagem que também funciona como seu ponto de apoio.
• Através do conjunto de lâminas flexionadoras, esta alavanca se une a uma outra alavanca
denominada alavanca de faixa, cujo ponto de apoio é o ajuste de faixa.
4 - Transmissores de Pressão
– 4.1.a Transmissores Pneumáticos de
Pressão Tipo Equilíbrio de Forças
• A alavanca de faixa é solidária ao obturador ou palheta. Assim, qualquer movimento transmitido à barra de força ou alavanca transmissora é sentido pelo instrumento através da variação do
distanciamento entre bocal-obturador (bico-
palheta), que, por sua vez, varia a pressão no relé amplificador pneumático, que, em conseqüência, varia as pressões de saída do instrumento e do seu fole de realimentação.
Prof. Saulo Garcia Campos 98
4 - Transmissores de Pressão
– 4.1.a Transmissores Pneumáticos de
Pressão Tipo Equilíbrio de Forças
• Qualquer variação ocorrida no sistema só cessará quando for encontrado o equilíbrio entre as
resultantes das forças que atuam no fole de alimentação e na cápsula sensora de pressão (diafragma).
• Assim que estiver estabelecido este equilíbrio, estará determinado o valor do sinal de saída do transmissor (faixa de 0,2 a 1,0 kgf/cm²),
assegurando-se, dessa forma, proporcionalidade entre o sinal de saída e a pressão do processo medida pelo transmissor naquele momento.
4 - Transmissores de Pressão
– 4.1.a Transmissores Pneumáticos de
Pressão Tipo Equilíbrio de Forças
• O sinal de saída do instrumento é transmitido para um receptor pneumático de faixa compatível, seja para fins de indicação, registro ou controle.
Prof. Saulo Garcia Campos 100
4 - Transmissores de Pressão
– 4.1.a Transmissores Pneumáticos de
Pressão Tipo Equilíbrio de Forças
4 - Transmissores de Pressão
• 4.2 Transmissores Eletrônicos de Pressão
– Os transmissores eletrônicos de pressão utilizam um elemento primário mecânico elástico, combinado com um transdutor elétrico, que gera um sinal elétrico
padronizado, correspondente à pressão medida.
– O elemento primário mecânico elástico que pode ser diafragma, tubo Bourdon, espiral, helicoidal, fole ou combinação destes elementos, é conectado ao
processo e se movimenta/deforma/desloca em
função da pressão do processo aplicada sobre ele. – Este movimento é enviado ao transdutor elétrico do
transmissor, através de um sistema adequado, que o converte em um sinal eletrônico padronizado de
Prof. Saulo Garcia Campos 102
4 - Transmissores de Pressão
• 4.2 Transmissores Eletrônicos de Pressão
– Em função de seu princípio de funcionamento, os transmissores eletrônicos de pressão podem ser classificados nos seguintes tipos:
• equilíbrio de forças; • resistivo; • magnéticos; • capacitivos; • extensométricos; • piezoelétricos.
– Sendo mais usualmente utilizados em aplicações
industriais de medição de pressão os tipos equilíbrio e forças, extensométricos e capacitivo.
4 - Transmissores de Pressão
– 4.2.a Transmissores Eletrônicos de
Pressão Tipo Equilíbrio de Forças
• Este tipo de instrumento funciona de maneira análoga ao transmissor pneumático (4.1.a).
• Neste caso, a pressão do processo, aplicada no elemento metálico elástico (fole), movimenta / deforma-o; este movimento é transmitido à barra de força ou alavanca transmissora por intermédio da lâmina de articulação.
• A barra de força ou alavanca transmissora é
acoplada ao diafragma de selagem que também funciona como seu ponto de apoio (pivô).
Prof. Saulo Garcia Campos 104
4 - Transmissores de Pressão
– 4.2.a Transmissores Eletrônicos de
Pressão Tipo Equilíbrio de Forças
• Esta força é transmitida ao disco de rearme,
através da alavanca de deflexão, aproximando o disco de rearme ao detector.
• Esta aproximação gera um aumento da indutância, com um conseqüente aumento no consumo de
corrente e um aumento no sinal de saída do detector.
• Paralelamente á aproximação do disco de rearme, acontece o afastamento da bobina de
realimentação do ímã permanente; ao mesmo
tempo, o sinal de saída do detector é amplificado e retificado na unidade amplificadora, resultando no sinal de saída do transmissor (4 a 20 mAcc).
4 - Transmissores de Pressão
– 4.2.a Transmissores Eletrônicos de
Pressão Tipo Equilíbrio de Forças
• Este sinal também é aplicado na bobina de
realimentação, aumentando a força para equilíbrio do sistema.
• Esta força age sobre o braço de rearme, em sentido contrário à variação do sinal anterior, afastando o disco de rearme do detector; deste modo, o sistema atinge um novo equilíbrio, com o sinal de saída do transmissor ficando proporcional ao valor da pressão de medida naquele momento. • O sinal de saída do instrumento é transmitido para
um receptor eletrônico de faixa compatível, seja para fins de indicação, registro ou controle.
Prof. Saulo Garcia Campos 106
4 - Transmissores de Pressão
– 4.2.a Transmissores Eletrônicos de
Pressão Tipo Equilíbrio de Forças
4 - Transmissores de Pressão
– 4.2.b Transmissores Eletrônicos de Pressão Tipo
Extensométricos (Strain Gage)
• Este tipo de instrumento tem o funcionamento de seu
transdutor baseado na variação de comprimento e diâmetro, e, portanto, na variação da resistência, que ocorre quando um fio de resistência sofre uma deformação elástica
proveniente de uma tensão mecânica gerada por uma pressão.
• Neste tipo de instrumento, a pressão do processo atua no elemento mecânico elástico (diafragma) que se
movimenta/deforma e, em conseqüência, movimenta a alavanca onde estão instalados os sensores strain gage, esticando-os ou comprimindo-os de acordo com a pressão do processo e a disposição que o fabricante tenha adotado para sua instalação.
Prof. Saulo Garcia Campos 108
4 - Transmissores de Pressão
– 4.2.b Transmissores Eletrônicos de Pressão Tipo
Extensométricos (Strain Gage)
• Os sensores strain gage podem ser colocados diretamente na superfície do elemento elástico cuja deformação deve ser medida, ou podem ser instalados entre um quadro fixo e
uma armadura que se moverá em função das variações de pressão e atuará deformando os sensores.
• O strain gage colado, além de apresentar grande
estabilidade, é mais preciso e tem boa repetibilidade, por isto, esta é a forma mais utilizada idustrialmente.
• Os strain gage (extensômetros) fazem parte de uma ponte de Wheatstone, na qual se aplica uma tensão, de forma que a pequena corrente que circula pelas resistências ocasione uma queda de tensão e a ponte se equilibre para estas
4 - Transmissores de Pressão
– 4.2.b Transmissores Eletrônicos de Pressão Tipo
Extensométricos (Strain Gage)
• Neste sistema, qualquer variação na pressão do processo moverá o diafragma metálico, que, por sua vez, variará a posição da
alavanca e, em conseqüência, variará a resistência dos sensores
strain gage, desequilibrando a ponte e fazendo variar o sinal de
saída do instrumento (4 a 20 mAcc).
• Na ponte com dois braços ativos, o elemento sensor que funciona como medidor fica montado na parte deformada do dispositivo,
enquanto o elemento utilizado para comparação fica montado na parte não deformada. Com este arranjo, obtém-se a compensação da expansão térmica dos suportes e da modificação da resistência dos elementos, em conseqüência das alterações da temperatura. • Na ponte com quatro braços ativos, dois elementos sensores são
montados de modo a serem tensionados pelo aumento de pressão e os outros dois são montados em compressão, ou sem qualquer tensão. Esta configuração aumenta a sensibilidade do transdutor e mantém a característica de compensação de temperatura.
Prof. Saulo Garcia Campos 110