REPAROS ELTRICOS

Instrumentao Bsica Para Eletricista

Medio de Presso

ConceitosMedio de presso o mais importante padro de medida, pois as medidas

de vazo, nvel, etc. podem ser feitas utilizando-se esse princpio.Presso definida como uma fora atuando em uma unidade de rea.

P = F onde P = Presso A F = Fora A = rea

PRESSO ATMOSFRICA a presso exercida pela atmosfera terrestre medida em um barmetro. Ao

nvel do mar esta presso aproximadamente de 760 mmHg.

PRESSO RELATIVA a presso medida em relao presso atmosfrica, tomada como unidade

de referncia.

PRESSO ABSOLUTA a soma da presso relativa e atmosfrica, tambm se diz que medida a

partir do vcuo absoluto.

Importante: Ao se exprimir um valor de presso, determinar se a presso relativa ou absoluta.

Exemplo : 3 Kgf/cm2 ABS Presso Absoluta4 Kgf/cm2 Presso Relativa

O fato de se omitir esta informao na indstria significa que a maior parte dos instrumentos medem presso relativa.

PRESSO NEGATIVA OU VCUO quando um sistema tem presso relativa menor que a presso atmosfrica.

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DIAGRAMA COMPARATIVO DAS ESCALAS

Presso Absoluta

Presso Relativa

Presso Atmosfrica

Vcuo

Vcuo Absoluto

Novos sensores de presso de alta tecnologia, modelos que tem trs funes simultneas, ou seja, Manmetro digital, pressostato com 1 ou 2 set-point e transmissor 4...20mA e ou 0...10Vcc, bem como elementos simples, pressostatos e transmissores sem indicao. (fabricante: ifm electronic)

PRESSO DIFERENCIAL a diferena entre 2 presses, sendo representada pelo smbolo P (delta

P). Essa diferena de presso normalmente utilizada para medir vazo, nvel, presso, etc.

PRESSO ESTTICA o peso exercido por um lquido em repouso ou que esteja fluindo

perpendicularmente a tomada de impulso, por unidade de rea exercida

PRESSO DINMICA OU CINTICA a presso exercida por um fludo em movimento. medida fazendo a

tomada de impulso de tal forma que recebe o impacto do fluxo.

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UNIDADES DE PRESSOComo existem muitas unidades de Presso necessrio saber a

correspondncia entre elas, pois nem sempre na indstria temos instrumentos padres com todas as unidades e para isto necessrio saber fazer a converso .

Exemplo:10 PSI = ______?______ Kgf/cm21 PSI = 0,0703 Kgf/cm2 De acordo com a tabela 10 x 0,0703 = 0,703 Kgf/cm2

Dispositivos para medio de pressoO instrumento mais simples para se medir presso o manmetro, que pode

ter vrios elementos sensveis e que podem ser utilizados tambm por transmissores e controladores. Vamos ento ao estudo de alguns tipos de elementos sensveis.

TUBO DE BOURDON

Consiste geralmente de um tubo com seo oval, disposto na forma de arco de circunferncia tendo uma extremidade fechada, estando a outra aberta presso a ser medida. Com a presso agindo em seu interior, o tubo tende a tomar uma seo circular resultando um movimento em sua extremidade fechada. Esse movimento atravs da engrenagem transmitido a um ponteiro que vai indicar uma medida de presso.

Quanto forma, o tubo de Bourdon pode se apresentar nas seguintes formas: tipo C, espiral e helicoidal.

Tipos de Tubos Bourdon

a) Tipo C b) Tipo Espiral C) Tipo Helicoidal

MEMBRANA OU DIAFRAGMA

constitudo por um disco de material elstico (metlico ou no), fixo pela borda. Uma haste fixa ao centro do disco est ligada a um mecanismo de indicao.

Quando uma presso aplicada, a membrana se desloca e esse deslocamento proporcional presso aplicada.

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O diafragma geralmente ondulado ou corrugado para aumentar sua rea efetiva.

FOLE

O fole tambm muito empregado na medio de presso. Ele basicamente um cilindro metlico, corrugado ou sanfonado.

Quando uma presso aplicada no interior do fole, provoca sua distenso, e como ela tem que vencer a flexibilidade do material e a fora de oposio da mola, o deslocamento proporcional presso aplicada parte interna.

COLUNA DE LQUIDO

Consiste, basicamente, num tubo de vidro, contendo certa quantidade de lquido, fixado a uma base com uma escala graduada.

As colunas podem ser basicamente de trs tipos: coluna reta vertical, reta inclinada e em forma de U.

Os lquidos mais utilizados nas colunas so: gua (normalmente com um corante) e mercrio.

Quando se aplica uma presso na coluna o lquido deslocado, sendo que este deslocamento proporcional a presso aplicada.Sendo a frmula : P1 P2 = h . dr

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Manmetro de tubo em U

Manmetro de tubo inclinado Manmetro de Reservatrio

TIPO CAPACITIVO

A principal caracterstica dos sensores capacitivos a completa eliminao dos sistemas de alavancas na transferncia da fora / deslocamento entre o processo e o sensor .

Este tipo de sensor resume-se na deformao , diretamente pelo processo de uma das armaduras do capacitor . Tal deformao altera o valor da capacitncia total que medida por um circuito eletrnico .

Esta montagem , se por um lado , elimina os problemas mecnicos das partes mveis , expe a clula capacitiva s rudes condies do processo , principalmente a temperatura do processo . Este inconveniente pode ser superado atravs de circuitos sensveis a temperatura montada juntos ao sensor .

Outra caracterstica inerente montagem , a falta de linearidade entre a capacitncia e a distncia das armaduras devido deformao no linear , sendo necessrio portanto , uma compensao (linearizao) a cargo do circuito eletrnico .

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O sensor formado plos seguintes componentes :Armaduras fixas metalizadas sobre um isolante de vidro fundidoDieltrico formado pelo leo de enchimento (silicone ou fluorube)Armadura mvel (Diafragma sensor)

Uma diferena de presso entre as cmaras de alta (High) e de baixa (Low) produz uma fora no diafragma isolador que transmitida pelo lquido de enchimento .

A fora atinge a armadura flexvel (diafragma sensor) provocando sua deformao , alterando portanto , o valor das capacitncias formadas pelas armaduras fixas e a armadura mvel . Esta alterao medida pelo circuito eletrnico que gera um sinal proporcional variao de presso aplicada cmara da cpsula de presso diferencial capacitiva .

TIPO STRAIN GAUGE

Baseia-se no princpio de variao da resistncia de um fio, mudando-se as suas dimenses.

Para variarmos a resistncia de um condutor devemos analisar a equao geral da resistncia :

R = . L S

R : Resistncia do condutor : Resistividade do materialL : Comprimento do condutorS : rea da seo transversal

A equao nos explica que a resistncia eltrica de um condutor diretamente proporcional a resistividade e ao comprimento e inversamente proporcional a rea da seo transversal .

A maneira mais prtica de alterarmos as dimenses de um condutor tracionarmos o mesmo no sentido axial como mostrado a seguir :

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Seguindo esta linha de raciocnio , conclumos que para um comprimento L obtivemos L , ento para um comprimento 10 x L teramos 10 x L , ou seja , quanto maior o comprimento do fio , maior ser a variao da resistncia obtida e maior a sensibilidade do sensor para uma mesma presso (fora) aplicada .

O sensor consiste de um fio firmemente colado sobre uma lmina de base , dobrando-se to compacto quanto possvel .

Esta montagem denomina-se tira extensiomtrica como vemos na figura a seguir :

Observa-se que o fio , apesar de solidamente ligado a lmina de base , precisa estar eletricamente isolado da mesma .

Uma das extremidades da lmina fixada em um ponto de apoio rgido enquanto a outra extremidade ser o ponto de aplicao de fora .

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Da fsica tradicional sabemos que um material ao sofrer uma flexo , suas fibras internas sero submetidas a dois tipos de deformao : trao e compresso .

As fibras mais externas sofrem um alongamento com a trao pois pertencem ao permetro de maior raio de curvatura , enquanto as fibras internas sofrem uma reduo de comprimento (menor raio de curvatura) .

Como o fio solidrio lmina , tambm sofrer o alongamento , acompanhando a superfcie externa , variando a resistncia total .

Visando aumentar a sensibilidade do sensor , usaremos um circuito sensvel a variao de resistncia e uma configurao conforme esquema a seguir :

Notamos que a ligao ideal para um Strain Gauge com quatro tiras extensiomtricas o circuito em ponte de Wheatstone , como mostrado a seguir , que tem a vantagem adicional de compensar as variaes de temperatura ambiente , pois todos os elementos esto montados em um nico bloco .

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SENSOR POR SILCIO RESSONANTE

O sensor consiste de uma cpsula de silcio colocada estrategicamente em um diafragma , utilizando o diferencial de presso para vibrar em maior ou menor intensidade, afim de que essa freqncia seja proporcional a presso aplicada.

Na seqncia ser exibido maiores detalhes sobre esse tipo de clula, sua construo e seu funcionamento.

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- Construo do sensor

Todo o conjunto pode ser visto atravs da figura acima, porm, para uma melhor compreenso de funcionamento deste transmissor de presso, faz-se necessrio desmembr-lo em algumas partes vitais.

Na figura a seguir podemos ver o conjunto do sensor. Ele possui um im permanente e o sensor de silcio propriamente dito .

Dois fatores que iro influenciar na ressonncia do sensor de silcio so: o campo magntico gerado por um im permanente posicionado sobre o sensor; o segundo ser o campo eltrico gerado por uma corrente em AC (alm das presses exercidas sobre o sensor, obviamente).

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Este enfoque pode ser observado na figura abaixo.

Portanto, a combinao do fator campo magntico/campo eltrico responsvel pela vibrao do sensor .

Um dos sensores ficar localizado ao centro do diafragma (FC), enquanto que o outro ter a sua disposio fsica mais borda do diafragma (FR)

Por estarem localizadas em locais diferentes, porm, no mesmo encapsulamento, uma sofrer uma compresso e a outra sofrer uma trao conforme a aplicao de presso sentida pelo diafragma.

Desta maneira, os sensores possuiro uma diferena de freqncia entre si. Esta diferena pode ser sentida por um circuito eletrnico , tal diferena de freqncia ser proporcional ao P aplicado. Na figura a seguir exibido o circuito eletrnico equivalente.

Atravs dessas informaes possvel criar um grfico referente aos pontos de operao da freqncia x presso.

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TIPO PIEZOELTRICO

Os elementos piezoeltricos so cristais, como o quartzo , a turmalina e o titanato que acumulam cargas eltricas em certas reas da estrutura cristalina, quando sofrem uma deformao fsica, por ao de uma presso. So elementos pequenos e de construo robusta. Seu sinal de resposta linear com a variao de presso, so capazes de fornecer sinais de altssimas freqncias de milhes de ciclos por segundo.

O efeito piezoeltrico um fenmeno reversvel . Se for conectado a um potencial eltrico , resultar em uma correspondente alterao da forma cristalina . Este efeito altamente estvel e exato , por isso utilizado em relgios de preciso .

A carga devida alterao da forma gerada sem energia auxiliar , uma vez que o quartzo um elemento transmissor ativo . Esta carga conectada entrada de um amplificador , sendo indicada ou convertida em um sinal de sada , para tratamento posterior .

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Referncia Bibliogrfica

Liptak, B. G., Instruments Engineers Handbook, Volume I. Julien, Hermann, Manual de Instrumentos Medidores de Presso, Wika. Considine, Douglas M., Encyclopedia of Instrumentation and Control. Catlogo da Smar Instrumentos. Catlogo da Yokogawa Instrumentos. Catlogo da ifm electronic (www.ifm-electronic.com)

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Reparos Eltricos Medio de PressoConceitos

presso atmosfricapresso relativapresso absolutapresso negativa ou vcuodiagrama comparativo das escalaspresso diferencialpresso estticapresso dinmica ou cinticaunidades de pressoDispositivos para medio de presso

Tubo de BourdonMembrana ou DiafragmaFoleColuna de LquidoManmetro de tubo inclinado Manmetro de Reservatrio

Tipo CapacitivoO sensor formado plos seguintes componentes :

Tipo Strain Gauge S

Sensor pOr Silcio RessonanteConstruo do sensor

Tipo PiezoeltricoReferncia Bibliogrfica