Medição de Pressão

(1)

Medição de Pressão

 Massa Específica (Densidade Absoluta)

É a relação entre a massa e o volume de uma determinada substância.

 Densidade Relativa

Relação entre massa especifica de uma substância A e a massa especifica de uma substância B.

 Peso Especifico

Relação entre peso e o volume de uma determinada substância.

• Conceitos físicos aplicados a medição de pressão

(2)

Conceitos físicos aplicados a medição de pressão

 Lei da Conservação de Energia

P₁ + ½  . V²₁ +  . g . h₁ = P₂ + ½  . V²₂ + g . h₂= cte

 Teorema de Stevin

A diferença de pressão entre dois pontos de um fluido em repouso é igual ao produto do peso específico do fluido pela diferença de cota entre os dois pontos.

P₂ - P₁ = P = (h₂ - h₁) . 

 Equação Manométrica

P₁ + (h₁ . ) = P₂ + (h₂ . )  P₁ - P₂=  . (h₂ - h₁)

(3)

Conceitos físicos aplicados a medição de pressão

 Princípio de Pascal

(4)

DEFINIÇÃO DE PRESSÃO

Força

Área

 Pressão Estática

 Pressão Dinâmica

 Pressão Total

(5)

Tipos de Pressão Medida

 Pressão Manométrica

 Pressão Absoluta

 Pressão Atmosférica

 Pressão Diferencial

 Pressão de Vácuo

 Grau de Vácuo

(6)

Tipos de Pressão Medidas

Grau de Vácuo

Pressão absoluta

Pressão manométrica Pressão de

vácuo

Pressão diferencial

0 mmHg abs

Vácuo Perfeito 760 mmHg abs 0 mmHg G

Pressão Atmosférica

C C’

B B’

A

A’

(7)

Unidades de Pressão

kgf/cm²

1

lbf/pol² BAR Pol Hg Pol H₂O ATM mmHg mmH₂O kPa

lbf/pol ² BAR Pol Hg Pol H₂O

1

1 ATM

mmHg mmH₂O kPa

0,0703 1,0197 0,0345 0,0025 1,0332 0,00135 0,000099

0,01019

14,233 0,9807 28,96 393,83 0,9678 735,58 10003 98,07 0,0689 2,036 27,689 0,068 51,71 70329 6,895 29,53 401,6 0,98692 750,06 10200 100

13,599 0,0334 25,399 345,40 3,3863 0,00245 1,8677 25,399 0,24901

760,05 10335 101,332 13,598 0,13332 0,0098 14,504

0,4911 0,03611

14,696 0,01933 0,00142 0,1450

0,03386 0,00249 1,0133 0,00133 0,000098

0,01

0,07353 29,923 0,03937 0,00289 0,29529

406,933 0,5354 0,03937

4,0158

0,00131 0,00009 0,00986

0,07353

7,500556 101,998

(8)



A medição de uma variável de processo A medição de uma variável de processo se baseia em princípios físicos ou

se baseia em princípios físicos ou químicos e nas modificações que químicos e nas modificações que

sofrem os materiais quando sujeitas às sofrem os materiais quando sujeitas às

alterações impostas por essa variável.



A medição de pressão normalmente se A medição de pressão normalmente se baseia em princípios físicos.

baseia em princípios físicos.

Técnica de Medição de Pressão

(9)

 Elemento de Recepção (Sensor) Elemento de Recepção (Sensor)

 Elemento de Transferência (Relé Elemento de Transferência (Relé Piloto, Sistema de Engrenagens, Piloto, Sistema de Engrenagens,

etc...) etc...)

 Elemento de Indicação Elemento de Indicação

(Indicador Analógico, Digital) (Indicador Analógico, Digital)

Componentes dos Medidores de Componentes dos Medidores de

Pressão

(10)

TIPOS DE MANÔMETRO ELEMENTOS DE RECEPÇÃO MANÔMETROS DE LÍQUIDOS TIPO TUBO EM “U”

TIPO TUBO RETO

TIPO TUBO INCL INADO MANÔMETRO ELÁSTICO TIPO TUBO DE BOURDON

- TIPO C

- TIPO ESPIRAL - TIPO HELICOIDAL TIPO DIAFRAGMA

TIPO FOLE

TIPO CÁPSULA

(11)

Manômetros De Líquidos Manômetros De Líquidos

 TIPO TUBO EM “U” TIPO TUBO EM “U”

(12)

Manômetros De Líquidos Manômetros De Líquidos

 TIPO TUBO RETO TIPO TUBO RETO

(13)

Manômetros De Líquidos Manômetros De Líquidos

 TIPO TUBO INCLINADO TIPO TUBO INCLINADO

(14)

Condições De Leitura

(15)

Manômetro Tipo Elástico Manômetro Tipo Elástico

• Baseia-se na lei de Hooke.

• Por estarem trabalhando dentro da zona elástica as deformações são eliminadas quando a força é cessada.

• A pressão é diretamente proporcional a força que provoca o deslocamento no elemento receptor.

• O elemento receptor tem o seu deslocamento ampliado e transferido proporcionalmente para o elemento de

indicação que indica através do deslocamento do

ponteiro em relação a uma escala o valor da pressão.

(16)

Principais Elementos de Recepção Principais Elementos de Recepção

ELEMENTO DE RECEPÇÃO DE

PRESSÃO

Não apropriado para micropressão

Tubo de Bourdon ~ 1000 kgf/cm²

APLICAÇÃO / RESTRIÇÃO

FAIXA DE PRESSÃO (MÁX)

Baixa pressão

Diafragma Baixa pressão ~ 3 kgf/cm²

Fole Baixa e média pressão ~ 10 kgf/cm²

Cápsula Micropressão ~ 300 mmH₂O

(17)

Manômetro Tubo Bourdon Manômetro Tubo Bourdon

• Área da seção oval

• Tipo “ C ”

• Tipo Espiral

• Tipo Helicoidal

•Com o aumento de pressão a seção tende a ficar circular

(18)

(19)

Classificação dos manômetros tipo Classificação dos manômetros tipo

Bourdon Bourdon

• Tipo de Pressão Medida

• Pressão efetiva

• Pressão de vácuo

• Pressão diferencial ou composto

• Classe de Precisão

Classe

ERRO TOLERÁVEL Acima de 1/10 e abaixo de

9/10 da escala

Outra faixa da escala 0.5

1.0 1.5 3.0

± 0,5%

± 1,0%

± 1,5%

± 3,0%

± 0,5%

± 1,5%

± 2,0%

± 4,0%

Manômetro e Vacuômetro

(20)

Tipos Construtivos de Tipos Construtivos de

Manômetros Bourdon Manômetros Bourdon

• Manômetro Fechado

• Locais expostos ao tempo

• Pó em suspensão.

• Jateamento de água.

• Locais sujeitos a pressões pulsantes

• Caixa é preenchida em 2/3 com óleo ou glicerina.

• Aumenta a vida útil do manômetro.

• Reduz as oscilações devido as pressões pulsantes ou

vibrações mecânicas.

(21)

Tipos Construtivos de Tipos Construtivos de

Manômetros Bourdon

Manômetros Bourdon • Manômetro Fechado

(22)

Tipos Construtivos de Tipos Construtivos de

Manômetros Bourdon Manômetros Bourdon • Manômetro Duplo

• É feita a medição de duas pressões distintas, com a

mesma faixa de trabalho, utilizando uma única caixa e

mostrador

(23)

Acessórios para Manômetros Acessórios para Manômetros Bourdon

Bourdon

• Amortecedores de pulsação

• Tem como objetivo estabilizar ou diminuir as oscilações do ponteiro

• Servem para suprimir, diluir ou filtrar os efeitos dos pulsos e picos de pressão.

• Aumenta a vida útil de um manômetro que trabalha em

condições adversas, tais como acontece em bombas, compressores, prensas hidráulicas, etc...

• É especificado pelo tipo construtivo, tipo de conexão

ao processo/manômetro e pelo material do corpo.

(24)

(25)

Tipos Construtivos de Tipos Construtivos de Manômetros Bourdon

Manômetros Bourdon • Manômetro com Selagem Líquida

• É utilizado para proteger o elemento receptor (Tubo

Bourdon) das condições agressivas do processo (altas

temperaturas, fluidos corrosivos e/ou radioativos.

(26)

Acessórios para Acessórios para Manômetros Bourdon

Manômetros Bourdon

(27)

Acessórios para Manômetros Acessórios para Manômetros

Bourdon Bourdon

• Amortecedores de pulsação

(28)

Acessórios para Acessórios para Manômetros Bourdon Manômetros Bourdon

• Sifões

(29)

Acessórios para Manômetros Acessórios para Manômetros Bourdon

Bourdon

• Supressor de Pressão (Protetor de Sobrecarga, Limitador de Sobrecarga)

• Protege os manômetros contra as pressões que

excedem a pressão nominal máxima do manômetro.

(80 à 120% do valor da escala com incremento lento, valor inferior a 80% com incremento rápido)

• É especificado pelo tipo de conexão ao processo, pela

pressão de trabalho e pelos materiais das partes secas

e molhadas

(30)

Acessórios para Manômetros Acessórios para Manômetros Bourdon

Bourdon

• Supressor de Pressão (Protetor de Sobrecarga, Limitador

de Sobrecarga)

(31)

Manômetro Padrão Manômetro Padrão

• Peso Morto

(32)

Escolha do Escolha do Manômetro

Manômetro • Composição do fluido do processo ( Corrosivo? , Solidifica-se? , Há deposição de sólidos no elemento sensor? )

• Temperatura do fluido do processo ( Vapor ou outros meios quentes, acima de limites de trabalho das juntas de vedação. Neste caso usa-se sifão, torre de resfriamento ou um selo.)

• Condições ambientais ( A temperatura ambiente

influencia diretamente na medição, pois com sua alteração há um aparecimento de erro que é aproximadamente de +0,3% ou -0,3% para aumento ou queda respectivamente para cada 10ºC )

• Composição do fluido do processo ( Corrosivo? , Solidifica-se? , Há deposição de sólidos no elemento sensor? )

• Temperatura do fluido do processo ( Vapor ou outros meios quentes, acima de limites de trabalho das juntas de vedação. Neste caso usa-se sifão, torre de resfriamento ou um selo.)

• Condições ambientais ( A temperatura ambiente

influencia diretamente na medição, pois com sua alteração

há um aparecimento de erro que é aproximadamente de

+0,3% ou -0,3% para aumento ou queda respectivamente

para cada 10ºC )

(33)

Escolha do Escolha do Manômetro

Manômetro • Condições ambientais ( Deve ser considerados os efeitos da umidade e do clima, sendo aconselhável o uso de

manômetro fechado com enchimento. )

• Escala de pressão ( Geralmente é selecionado uma escala de pressão, que é o dobro da pressão de trabalho. A pressão de trabalho em todos os casos, deve limitar-se a 75% da

escala de pressão. As aplicações com pressão alternada e pulsação, a pressão de trabalho deve limitar-se a 2/3 da escala do manômetro.

• Condições que podem afetar o desgaste do sistema (

Aplicações que envolvam flutuações ou pulsações adversas

de pressão)

(34)

Escolha do Escolha do Manômetro

Manômetro

• Método de montagem ( Forma reta ou traseira. Montados normalmente na posição vertical. )

• Precisão exigida ( Depende da Classe que deseja,

geralmente os manômetros mais precisos, são de diâmetros

maiores e custos mais elevados.)

(35)

INSTRUMENTO DE TRANSMISSÃO DE SINAL

 Tipos de transmissores de pressão

 Transmissores eletrônicos analógicos/Digital

 Fita Extensiométrica (Strain Gauge)

 Sensor Piezoelétrico

 Sensor Capacitivo (Célula Capacitiva)

 Sensor de Silicio Resssonante

(36)

TIPOS DE TRANSMISSORES DE PRESSÃO

 Fita Extensiométrica (Strain Gauge)

(37)

TIPOS DE TRANSMISSORES DE PRESSÃO

 Sensor Piezoelétrico

(38)

Sensor Capacitivo Sensor Capacitivo

Diafragma Fluido enchimento

Diafragma sensor Corpo

da célula

Pressão Processo

Transmissor com Sensor Capacitivo

(39)

TIPOS DE TRANSMISSORES DE PRESSÃO

 Sensor Capacitivo (Célula Capacitiva)

(40)

TIPOS DE TRANSMISSORES DE PRESSÃO

Sensor Assembly

Silicon Oil

Center Diaphragm Seal Diaphragm

LOW PRESSURE SIDE HIGH

PRESSURE SIDE

Sensor de silício Ressonante Sensor de silício Ressonante

(41)

Princípio de Funcionamento Princípio de Funcionamento

do Sensor do Sensor

Ímã

Permanente Corrente de

Excitação

Força Eletro- Motriz

Saída em Frequência Campo Magnético

Sensor Ressonante Diafragma de Silício

Campo Magnético

(42)

Pressão do Processo

Ímã Permanente Sensores

de Silício Ressonante

Compressão Tração

Diafragma de Silício Base

Deformação do Diafragma de Silício Deformação do Diafragma de Silício

Espaçador

(43)

Transistor Temperatura do Circuito Temperatura

da Capsula Pressão Estática Pressão Diferencial Sensor

Diagnóstico INSTRUMENTO DE TRANSMISSÃO DE

PRESSÃO

Luís Gonzaga M. M. Oliveira 43

(44)



12 - INSTRUMENTOS PARA ALARME E INTERTRAVAMENTO

A variável pressão quando aplicada em um processo industrial

qualquer, submete os equipamentos a ela sujeito a esforços de

deformação que devem estar sempre abaixo de limites de segurança

para que não ocorra ruptura e consequentemente acidentes. A

garantia da permanência dos valores de pressão sempre abaixo dos

limites de segurança deve ser feito de forma automática através de

instrumentos de proteção. No caso da pressão, um dos instrumentos

de proteção com grande aplicação e pressostato sobre o qual serão

feitas abordagens neste tópico.

(45)

12.1 - Pressostato

É um instrumento de medição de pressão utilizado como componente do sistema de proteção de equipamento ou processos industriais. Sua função básica é de proteger a integridade de equipamentos contra sobrepressão ou subpressão aplicada aos mesmos durante o seu funcionamento.



(46)

13.1.1 - Tipos de Pressostatos a) Diferencial fixo ou ajustável

Quanto ao intervalo entre atuação e desarme os pressostato podem ser fornecidos com diferencial fixo e diferencial ajustável.

O tipo fixo só oferece um ponto de ajuste, o de set-point, sendo o intervalo entre o ponto de atuação e desarme fixo.

O tipo ajustável permite ajuste de set-point e

também alteração do intervalo entre o ponto de

atuação e desarme do pressostato.

(47)

b) Contato SPDT e DPDT

Quanto ao tipo de contato disponível no

microinterruptor pode-se selecionar o do tipo

SPDT que é composto basicamente por um

terminal comum, um contato normal aberto (NA)

e um contato normal fechado (NF), ou selecionar

o tipo DPDT que é composto de duplo contato, ou

seja, dois comuns, dois NA e dos NF sendo um

reserva do outro.

(48)