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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
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