Instrumentacaobasica 1 Pressão e Nível

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CPM Programa de Certificao do Pessoal de

InstrumentaoInstrumentao Bsica I Presso e Nvel

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Instrumentao Bsica- Presso e Nvel Instrumentao SENAI ES, 1999 Trabalho realizado em parceria SENAI / CST (Companhia Siderrgica de Tubaro) Coordenao Geral Evandro de Figueiredo Neto (CST) Robson Santos Cardoso (SENAI) Superviso ...............................................(CST) Fernando Tadeu Rios Dias (SENAI) Elaborao Aprovao ...........................................(CST) Ulisses Barcelos Viana (SENAI) (CST) (CST) Wenceslau de Oliveira (CST)

SENAI Servio Nacional de Aprendizagem Industrial CTIIAF Centro Tcnico de Instrumentao Industrial Arivaldo Fontes Departamento Regional do Esprito Santo Av. Marechal Mascarenhas de Moraes, 2235 Bento Ferreira Vitria ES CEP Telefone: (027) Telefax: (027)

CST Companhia Siderrgica de Tubaro Departamento de Recursos Humanos Av. Brigadeiro Eduardo Gomes, s/n, Jardim Limoeiro Serra ES CEP 29160-972 Telefone: (027) 348-1286 Telefax: (027) 348-1077


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ndiceAssunto Pgina

Introduo instrumentao............................................................... 5 Simbologia da Instrumentao............................................................... Modulao Analgica e Digital (Anexo A)............................................. Field Bus (Anexo B)..............................................................................

10 26 29 35 37 39 41 46 50 65 69 73 73 74 79 81 94 118 118

Medio de Presso.............................................................................. 35 Definies Bsicas................................................................................ Princpios, Leis e Teoremas da Fsica ................................................. Definio de Presso............................................................................. Tcnicas de medio de presso......................................................... Tipos de Manmetro Lquido................................................................. Manmetro Tipo Elstico....................................................................... Manmetro Padro................................................................................. Instrumento de transmisso de sinal..................................................... Escolha do tipo de Medidor................................................................... Recomendaes para uso...................................................................... Instrumentos para Alarme e Intertravamento......................................... Instrumentos Conversores de Sinais......................................................

Medio de nvel................................................................................... 81 Classificao e Tipo de Medidores de Nvel..........................................

Medidores de Nvel por Medio Direta.................................................. 83 Medidores de Nvel por Medio Indireta............................................... Escolha do tipo de Medidor de Nvel..................................................... Instrumentos para Alarme e Intertravamento.........................................


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OBJETIVOS

Proporcionar ao participante, conceitos de presso, nvel e uma abordagem geral ao estudo da instrumentao industrial, analisando partes integrantes como sensores, indicadores, transmissores e etc., bem como aplicaes e princpio de funcionamento dos mesmos.


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1 INTRODUO INSTRUMENTAOINSTRUMENTAO a cincia que aplica e desenvolve tcnicas para adequao de instrumentos de medio, transmisso, indicao, registro e controle de variveis fsicas em equipamentos nos processos industriais. Nas indstrias de processos tais como siderrgica, petroqumica, alimentcia, papel, etc.; a instrumentao responsvel pelo rendimento mximo de um processo, fazendo com que toda energia cedida, seja transformada em trabalho na elaborao do produto desejado. As principais grandezas que traduzem transferncias de energia no processo so: PRESSO, NVEL, VAZO, TEMPERATURA; as quais denominamos de variveis de um processo. 2 - CLASSIFICAO DE INSTRUMENTOS DE MEDIO Existem vrios mtodos de classificao de instrumentos de medio. Dentre os quais podemos ter: Classificao por: funo sinal transmitido ou suprimento tipo de sinal 2.1 - Classificao por Funo Conforme ser visto posteriormente, os instrumentos podem estar interligados entre si para realizar uma determinada tarefa nos processos industriais. A associao desses instrumentos chama-se malha e em uma malha cada instrumento executa uma funo. Os instrumentos que podem compor uma malha so ento classificados por funo cuja descrio sucinta pode ser liga na tabela 01.


_________________________________________________________________________________________Fig. 01 - Exemplo de configurao de uma malha de controle

TABELA 01 - CLASSIFICAO POR FUNOINSTRUMENTO Detector Transmissor DEFINIO So dispositivos com os quais conseguimos detectar alteraes na varivel do processo. Pode ser ou no parte do transmissor. Instrumento que tem a funo de converter sinais do detector em outra forma capaz de ser enviada distncia para um instrumento receptor, normalmente localizado no painel. Instrumento que indica o valor da quantidade medida enviado pelo detector, transmissor, etc. Instrumento que registra graficamente valores instantneos medidos ao longo do tempo, valores estes enviados pelo detector, transmissor, Controlador etc. Instrumento cuja funo a de receber uma informao na forma de um sinal, alterar esta forma e a emitir como um sinal de sada proporcional ao de entrada. Instrumento que realiza operaes nos sinais de valores de entrada de acordo com uma determinada expresso e fornece uma sada resultante da operao. Instrumento que indica o valor obtido pela integrao de quantidades medidas sobre o tempo. Instrumento que compara o valor medido com o desejado e, baseado na diferena entre eles, emite sinal de correo para a varivel manipulada a fim de que essa diferena seja igual a zero.

Indicador Registrador Conversor Unidade Aritmtica Integrador Controlador

Elemento final de Dispositivo cuja funo modificar o valor de uma varivel que leve o processo controle ao valor desejado.

2.2 - Classificao por Sinal de Transmisso ou Suprimento Os equipamentos podem ser agrupados conforme o tipo de sinal transmitido ou o seu suprimento. A seguir ser descrito os principais tipos, suas vantagens e desvantagens. 2.2.1 - Tipo pneumtico Nesse tipo utilizado um gs comprimido, cuja presso alterada conforme o valor que se deseja representar. Nesse caso a variao da presso do gs linearmente manipulada numa faixa especfica, padronizada internacionalmente, para representar a variao de uma grandeza desde seu limite inferior at seu limite superior. O padro de transmisso ou recepo de instrumentos pneumticos mais utilizado de 0,2 a 1,0 kgf/cm2 (aproximadamente 3 a 15psi no Sistema Ingls). Os sinais de transmisso analgica normalmente comeam em um valor acima do zero para termos uma segurana em caso de rompimento do meio de comunicao. O gs mais utilizado para transmisso o ar comprimido, sendo tambm o NITROGNIO e em casos especficos o GS NATURAL (PETROBRAS). 2.2.1.1 - Vantagem


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A grande e nica vantagem em seu utilizar os instrumentos pneumticos est no fato de se poder oper-los com segurana em reas onde existe risco de exploso (centrais de gs, por exemplo). 2.2.1.2 - Desvantagens a) Necessita de tubulao de ar comprimido (ou outro gs) para seu suprimento e funcionamento. b) Necessita de equipamentos auxiliares tais como compressor, filtro, desumidificador, etc ..., para fornecer aos instrumentos ar seco, e sem partculas slidas. c) Devido ao atraso que ocorre na transmisso do sinal, este no pode ser enviado longa distncia, sem uso de reforadores. Normalmente a transmisso limitada a aproximadamente 100 m. d) Vazamentos ao longo da linha de transmisso ou mesmo nos instrumentos so difceis de serem detectados. e) No permite conexo direta aos computadores. 2.2.2 - Tipo Hidrulico Similar ao tipo pneumtico e com desvantagens equivalentes, o tipo hidrulico utiliza-se da variao de presso exercida em leos hidrulicos para transmisso de sinal. especialmente utilizado em aplicaes onde torque elevado necessrio ou quando o processo envolve presses elevadas. 2.2.2.1 - Vantagens a) Podem gerar grandes foras e assim acionar equipamentos de grande peso e dimenso. b) Resposta rpida. 2.2.2.2 - Desvantagens a) Necessita de tubulaes de leo para transmisso e suprimento. b) Necessita de inspeo peridica do nvel de leo bem como sua troca. c) Necessita de equipamentos auxiliares, tais como reservatrio, filtros, bombas, etc... 2.2.3 - Tipo eltrico Esse tipo de transmisso feita utilizando sinais eltricos de corrente ou tenso. Face a tecnologia disponvel no mercado em relao a fabricao de instrumentos eletrnicos microprocessados, hoje, esse tipo de transmisso largamente usado em todas as indstrias, onde no ocorre risco de exploso. Assim como na transmisso pneumtica, o sinal linearmente modulado em uma faixa padronizada representando o conjunto de valores entre o limite mnimo e mximo de uma varivel de um processo qualquer. Como padro para transmisso a longas distncias so utilizados sinais em corrente contnua variando de (4 a 20 mA) e para distncias at 15 metros aproximadamente, tambm utilizase sinais em tenso contnua de 1 a 5V. 2.2.3.1 - Vantagens a) Permite transmisso para longas distncias sem perdas. b) A alimentao pode ser feita pelos prprios fios que conduzem o sinal de transmisso. c) No necessita de poucos equipamentos auxiliares. d) Permite fcil conexo aos computadores.__________________________________________________________________________________________ SENAI Departamento Regional do Esprito Santo 7

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e) Fcil instalao. f) Permite de forma mais fcil realizao de operaes matemticas. g) Permite que o mesmo sinal (4~20mA)seja lido por mais de um instrumento, ligando em srie os instrumentos. Porm, existe um limite quanto soma das resistncias internas deste instrumentos, que no deve ultrapassar o valor estipulado pelo fabricante do transmissor. 2.2.3.2 Desvantagens a) Necessita de tcnico especializado para sua instalao e manuteno. b) Exige utilizao de instrumentos e cuidados especiais em instalaes localizadas em reas de riscos. c) Exige cuidados especiais na escolha do encaminhamento de cabos ou fios de sinais. d) Os cabos de sinal devem ser protegidos contra rudos eltricos.

3.2.4 - Tipo Digital Nesse tipo, pacotes de informaes sobre a varivel medida so enviados para uma estao receptora, atravs de sinais digitais modulados e padronizados. Para que a comunicao entre o elemento transmissor receptor seja realizada com xito utilizada uma linguagem padro chamado protocolo de comunicao(ver anexo A). 3.2.4.1 - Vantagens a) No necessita ligao ponto a ponto por instrumento. b) Pode utilizar um par tranado ou fibra ptica para transmisso dos dados. c) Imune a rudos externos. d) Permite configurao, diagnsticos de falha e ajuste em qualquer ponto da malha. e) Menor custo final. 3.2.4.2 - Desvantagens a) Existncia de vrios protocolos no mercado, o que dificulta a comunicao entre equipamentos de marcas diferentes. b) Caso ocorra rompimento no cabo de comunicao pode-se perder a informao e/ou controle de vrias malha. 3.2.5 - Via Rdio Neste tipo, o sinal ou um pacote de sinais medidos so enviados sua estao receptora via ondas de rdio em uma faixa de freqncia especfica. 3.2.5.1 - Vantagens a) No necessita de cabos de sinal. b) Pode-se enviar sinais de medio e controle de mquinas em movimento. 3.2.5.2 - Desvantagens a) Alto custo inicial. b) Necessidade de tcnicos altamente especializados.


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3.2.6 - Via Modem A transmisso dos sinais feita atravs de utilizao de linhas telefnicas pela modulao do sinal em freqncia, fase ou amplitude. 3.2.6.1 - Vantagens a) Baixo custo de instalao. b) Pode-se transmitir dados a longas distncias. 3.2.6.2 - Desvantagens a) Necessita de profissionais especializados. b) baixa velocidade na transmisso de dados. c) sujeito a interferncias externas, inclusive violao de informaes.


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4 - SIMBOLOGIA DE INSTRUMENTAO Com objetivo de simplificar e globalizar o entendimento dos documentos utilizados para representar as configuraes utilizadas para representar as configuraes das malhas de instrumentao, normas foram criadas em diversos pases. No Brasil Associao Brasileira de Normas Tcnicas (ABNT) atravs de sua norma NBR 8190 apresenta e sugere o uso de smbolos grficos para representao dos diversos instrumentos e suas funes ocupadas nas malhas de instrumentao. No entanto, como dada a liberdade para cada empresa estabelecer/escolher a norma a ser seguida na elaborao dos seus diversos documentos de projeto de instrumentao outras so utilizadas. Assim, devido a sua maior abrangncia e atualizao, uma das normas mais utilizadas em projetos industriais no Brasil a estabelecida pela ISA (Instrument Society of America). A seguir sero apresentadas as normas ABNT e ISA, de forma resumida, e que sero utilizadas ao longo dos nossos trabalhos.

4.1 - Simbologia Conforme Norma ABNT (NBR-8190) 4.1.1 - Tipos de Conexes 1) Conexo do processo, ligao mecnica ou suprimento ao instrumento. 2) Sinal pneumtico ou sinal indefinido para diagramas de processo. 3) Sinal eltrico. 4) Tubo capilar (sistema cheio). 5) Sinal hidrulico. 6) Sinal eletromagntico ou snico (sem fios).

4.1.2 - Cdigo de Identificao de Instrumentos Cada instrumento deve se identificar com um sistema de letras que o classifique funcionalmente (Tabela 2). Como exemplo, uma identificao representativa a seguinte:T 1 letra RC Letras sucessivas 2 N da cadeia A Sufixo (normalmente no utilizado)

Identificao Funcional

Identificao da Cadeia


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TABELA 2 - SIGNIFICADO DAS LETRAS DE IDENTIFICAOPRIMEIRA LETRA Varivel Medida ou inicial (3) A B C D E F G H I J L M N(1) O P Q R S T U V W X(2) Y Analisador (4) Chama de queimador Condutividade eltrica Densidade ou massa especfica Tenso eltrica Vazo Medida dimensional Comando Manual Corrente eltrica Potncia Nvel Umidade Indefinida Indefinida (1) Presso ou vcuo Quantidade ou evento Radioatividade Velocidade ou freqncia Temperatura Multivarivel (5) Viscosidade Peso ou fora No classificada Indefinida (1) Integrador ou totalizador (3) Segurana (7) Poo No classificada * Multifuno (11) Indefinida (1) Orifcio de restrio Ponto de teste Registrador ou impressor Indefinida (1) Chave (12) Transmissor * Multifuno (11) Vlvula (12) No classificada Rel ou computao (11, 13) Elemento final de controle no classificado Diferencial (3) Razo (frao) (3) Varredura ou Seletor (6) Visor (8) Indicador (9) Lmpada Piloto (10) Modificadora Funo de informao ou passiva Alarme Indefinida Elemento primrio LETRAS SUBSEQUENTES Funo final Modificadora

-

Indefinida (1) Controlador (12) Indefinida (1) Alto (6,14,15) Baixo (6,14,15) Mdio ou intermedirio (6.14) Indefinida (1) * Multifuno (11) No classificada -

Z

Posio

-

-

-

* Multifuno indica que um nico instrumento capaz de exercer mais de uma funo.


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OBSERVAO: Os nmeros entre parnteses se referem s notas relativas que so dadas a seguir. NOTAS RELATIVAS 1) As letras indefinidas so prprias para indicao de variveis no listadas que podem ser repetidas em um projeto particular. Se usada, a letra dever ter um significado como primeira-letra e outro significado como letra-subsequente. O significado precisar ser definido somente uma vez e uma legenda para aquele respectivo projeto. Por exemplo: a letra N pode ser definida como Mdulo de Elasticidade na primeira-letra na letrasubsequente. 2) A letra no-classificada, X, prpria para indicar variveis que sero usadas uma vez, ou de uso limitado. Se usada, a letra poder ter qualquer nmero de significados como primeira-letra e qualquer nmero de significados como letra-subsequente. Exceto para seu uso como smbolos especficos, seu significado dever ser definido fora do crculo de identificao no fluxograma. Por exemplo: XR-3 pode ser um registrador de vibrao, XR-2 pode ser um registrador de tenso mecnica e XX4 pode ser um osciloscpio de tenso mecnica. 3) Qualquer primeira-letra, se usada em combinao com as letras modificadoras D (diferencial), F (razo) ou Q (totalizao ou integrao), ou qualquer combinao, ser tratada como uma entidade primeira-letra. Ento, instrumentos TDI e TI medem duas diferentes variveis, que so: temperatura diferencial e temperatura. 4) A primeira-letra A, para anlise, cobre todas as anlises no listadas na Tabela 1 e no cobertas pelas letras indefinidas. Cada tipo de anlise dever ser definido fora do seu crculo de indefinio no fluxograma. Smbolos tradicionalmente conhecidos como pH, O2, e CO, tm sido usados opcionalmente em lugar da primeira-letra A. Esta prtica pode causar confuso particularmente quando as designaes so datilografadas por mquinas que usam somente letras maisculas. 5) O uso da primeira-letra U para multivariveis em lugar de uma combinao de primeiraletra opcional. 6) O uso dos termos modificadores alto, baixo, mdio ou intermedirio e varredura ou seleo preferido, porm opcional. 7) O termo segurana se aplicar somente para elementos primrios de proteo de emergncia e elementos finais de controle de proteo de emergncia. Ento, uma vlvula auto-operada que previne a operao de um sistema acima da presso desejada, aliviando a presso do sistema, ser uma PCV, mesmo que a vlvula no opere continuamente. Entretanto esta vlvula ser uma PSV se seu uso for para proteger o sistema contra condies de emergncia, isto , condies que colocam em risco o pessoal e o equipamento, ou ambos e que no se esperam acontecer normalmente. A designao PSV aplica-se para todas as vlvulas que so utilizadas para proteger contra condies de emergncia em termos de presso, no importando se a construo e o modo de operao da vlvula enquadram-se como vlvula de segurana, vlvula de alvio ou vlvula de segurana e alvio. 8) A funo passiva visor aplica-se a instrumentos que do uma viso direta e no calibrada do processo.__________________________________________________________________________________________ SENAI Departamento Regional do Esprito Santo 12

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9) O termo indicador aplicvel somente quando houver medio de uma varivel. Um ajuste manual, mesmo que tenha uma escala associada, porm desprovido de medio de fato, no deve ser designado indicador. 10) Uma lmpada-piloto, que a parte de uma malha de instrumentos, deve ser designada por uma primeira-letra seguida pela letra subsequente. Entretanto, se desejado identificar uma lmpada-piloto que no parte de uma malha de instrumentos, a lmpada-piloto pode ser designada da mesma maneira ou alternadamente por uma simples letra L. Por exemplo: a lmpada que indica a operao de um motor eltrico pode ser designada com EL, assumindo que a tenso a varivel medida ou XL assumindo a lmpada atuada por contatos eltricos auxiliares do sistema de partida do motor, ou ainda simplesmente L. A ao de uma lmpada-piloto pode ser acompanhada por um sinal audvel. 11) O uso da letra-subsequente U para multifuno em lugar de uma combinao de outras letras funcionais opcional. 12) Um dispositivo que conecta, desconecta ou transfere um ou mais circuitos pode ser, dependendo das aplicaes, uma chave, um rel, um controlador de duas posies, ou uma vlvula de controle. Se o dispositivo manipula uma corrente fluida de processo e no uma vlvula de bloqueio comum atuada manualmente, deve ser designada como uma vlvula de controle. Para todas as outras aplicaes o equipamento designado como: a) uma chave, quando atuado manualmente; b) uma chave ou um controlador de duas posies, se automtico e se atuado pela varivel medida. O termo chave geralmente atribudo ao dispositivo que usado para atuar um circuito de alarme, lmpada piloto, seleo, intertravamento ou segurana. O termo controlador geralmente atribudo ao equipamento que usado para operao de controle normal; c) um rel, se automtico e no atuado pela varivel medida, isto , ele atuado por uma chave ou por um controlador de duas posies. 13) Sempre que necessrio as funes associadas como o uso da letra-subsequente Y devem ser definidas fora do crculo de identificao. No necessrio esse procedimento quando a funo por si s evidente, tal como no caso de uma vlvula solenide. 14) O uso dos termos modificadores alto, baixo, mdio ou intermedirio, deve corresponder a valores das variveis medidas e no dos sinais, a menos que de outra maneira seja especificado. Por exemplo: um alarme de nvel alto derivado de um transmissor de nvel de ao reversa um LAH, embora o alarme seja atuado quando o sinal alcana um determinado valor baixo. Os termos podem ser usados em combinaes apropriadas.. 15) Os termos alto e baixo, quando aplicados para designar a posio de vlvulas, so definidos como: alto - denota que a vlvula est em ou aproxima-se da posio totalmente aberta; baixo - denota que a vlvula est em ou aproxima-se da posio totalmente fechada.__________________________________________________________________________________________ SENAI Departamento Regional do Esprito Santo 13

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4.1.2 - Simbologia de Identificao de Instrumentos de Campo e Painel

Smbolo Geral de Instrumento

Montado localmente (campo)

Montado entre o painel e o campo Montagem do painel

Montado em painel

Montagem Local Instrumento de funo nica

Instrumento de funo nica

Instrumento de funo mltipla 4.1.2.1 - Instrumentao de Vazo Placa de orifcio Medidor Venturi Tubo Pitot

Instrumento de funo mltipla


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4.1.2.2 - Vlvula de Controle Vlvula com atuador pneumtico de diafragma Vlvula com atuador eltrico (senoidal ou motor)

Vlvula com atuador hidrulico ou pneumtico tipo pisto Vlvula manual Vlvula auto-operada de diafragma

4.1.3 - Alguns Arranjos Tpicos de Instrumentos 4.1.3.1 - Vazo Medidor de linha (Rotmetro) Transmissor de vazo

Indicador de vazo (montagem local)

Registrador de linha

Registrador montado no painel e transmissor local com transmisso pneumtica.


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Registrador conectado a registrador de presso (montagem local)

Registrador de vazo com registrador de presso. Registradores no painel e transmissores locais com transmisso pneumtica.

Controlador e registrador de vazo comandando vlvula de controle, com transmisso pneumtica. Registrador no painel e transmissor local.

4.1.3.2 - Presso Indicador de presso (manmetro) (montagem local)

Registrador de presso no painel.


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Registrador-controlador de presso, comandando vlvula de controle, com transmisso pneumtica. Registrador no painel e transmissor local.

Alarme de presso alta montagem local.

Vlvula reguladora de presso auto-atuada.

Controlador de presso, tipo cego, comandando vlvula de controle, com transmisso pneumtica.

Instrumento combinado de registro e controle de nvel, comandando vlvula de controle, com transmisso pneumtica. Instrumento no painel transmissores de locais.

4.1.3.3 - Temperatura Poo para termmetro ou termopar.


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Indicador de temperatura.

Indicador de temperatura no painel com transmisso eltrica.

Indicador e registrador de temperatura no painel, com transmisso eltrica.

Registrador controlador de temperatura, no painel (com transmisso eltrica) comandando vlvula de controle, com transmisso pneumtica.

Controlador-indicador de temperatura, tipo expanso comandando vlvula de controle, com transmisso pneumtica.

Vlvula de controle auto-atuada.


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Instrumento combinado de registro e controle de temperatura no painel, comandando vlvula de controle com transmisso pneumtica.

4.1.3.4 - Nvel

Visor de Nvel

Registrador de nvel no painel, com recepo eltrica e instrumento transmissor externo.

LCV-301

LIC 301

LT 301

Instrumento combinado: controlador, indicador de nvel e transmissor, comandando vlvula de controle, com indicador no painel e com transmisso pneumtica.

LI 301

Controlador e registrador de nvel comandando vlvula de controle com transmisso pneumtica. Controlador no painel e transmissor local.


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Alarme de nvel baixo, montagem local, com sinalizao no painel (transmisso eltrica).

Instrumento combinado de registro e controle de nvel, comandando vlvula de controle, com transmisso pneumtica. Instrumento no painel transmissores de locais.


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4.2 - Simbologia Conforme Norma ISA 4.2.1 - Finalidades 4.2.1.1 - Informaes Gerais: As necessidades de procedimentos de vrios usurios so diferentes. A norma reconhece essas necessidades quando esto de acordo com os objetivos e fornece mtodos alternativos de simbolismo. Vrios exemplos so indicados para adicionar informaes ou simplificar o simbolismo. Os smbolos dos equipamentos de processo no fazem parte desta norma, porm so includos apenas para ilustrar as aplicaes dos smbolos da instrumentao. 4.2.2 - Aplicao na Indstria O norma adequada para uso em indstrias qumicas, de petrleo, de gerao de energia, refrigerao, minerao, refinao de metal, papel e celulose e muitas outras. Algumas reas, tal como astronomia, navegao e medicina usam instrumentos to especializados que so diferentes dos convencionais. No houve esforos para que a norma atendesse s necessidades dessas reas. Entretanto, espera-se que a mesma seja flexvel suficientemente para resolver grande parte desse problema. 4.3 - Aplicao nas atividades de trabalho A norma adequada para uso sempre que qualquer referncia a um instrumento ou a uma funo de um sistema de controle for necessria com o objetivo de simbolizao de identificao. Tais referncias podem ser aplicadas para as seguintes utilizaes (assim como outras): Projetos; exemplos didticos; material tcnico - papeis, literatura e discusses; diagramas de sistema de instrumentao, diagramas de malha, diagramas lgicos; descries funcionais; diagrama de fluxo: processo, mecnico, engenharia, sistemas, tubulao (processo) e desenhos/projetos de construo de instrumentao; Especificaes, ordens de compra, manifestaes e outras listas; Identificao de instrumentos (nomes) e funes de controle; Instalao, instrues de operao e manuteno, desenhos e registros. A norma destina-se a fornecer informaes suficientes a fim de permitir que qualquer pessoa, ao revisar qualquer documento sobre medio e controle de processo, possa entender as maneiras de medir e controlar o processo (desde que possua um certo conhecimento do assunto). No constitui pr-requisito para esse entendimento um conhecimento profundo/detalhado de um especialista em instrumentao. 4.4 - Aplicao para Classes e Funes de Instrumentos As simbologias e o mtodo de identificao desta norma so aplicveis para toda classe de processo de medio e instrumentao de controle. Podem ser utilizados no somente para identificar instrumentos discretos e suas funes, mas tambm para identificar funes__________________________________________________________________________________________ SENAI Departamento Regional do Esprito Santo 21

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analgicas de sistemas que so denominados de vrias formas como Shared Display, Shared Control, Distribuided Control e Conputer Control. 4.5 - Contedo da Identificao da Funo A norma composta de uma chave de funes de instrumentos para sua identificao e simbolizao. Detalhes adicionais dos instrumentos so melhor descritos em uma especificao apropriada, folha de dados, ou outro documento utilizado que esses detalhes requerem. 4.6 - Contedo de Identificao da Malha A norma abrange a identificao de um instrumento e todos outros instrumentos ou funes de controle associados a essa malha. O uso livre para aplicao de identificao adicional tais como, nmero de serie, nmero da unidade, nmero da rea, ou outros significados. TABELA 3 - IDENTIFICATION LETTERSFIRST-LETTER (4) MEASURED OR INITIATING VARIABLE MODIFIER A B C D E F Analysis (5,19) Burner, Combustion Users Choice (1) Users Choice (1) Voltage Flow Rate SECCENDING-LETTERS (3) READOUT OR PASSIVE FUNCITION Alarm Users Choice(1) OUTIPUT FUNCTION MODIFIER

Users Choice (1) Control (13)

Users Choice (1)

Differential (4) Sensor Element) Ratio (Francion) (4) Glass, Device (9) Indicate (10) Scan (7) Time Rate of Change (4, 21) Light (11) Momentary (4) Users Choice(1) Orifice, Restriction Point (Test) Connection Integrate, Totalize (4) Recorder (17) Switch (13) Transmit (18) Multifunction(12) Multifunction (12) Vlve, Damper, Louver (13) Unclassified (2) Relay, Compute, Convert (13, 14, 18) Driver, Actuator, Unclassified Final Control Element Unclassified (2) Users Choice(1) Control Station (22) Low (7,15, 16) Middle, Intermediate (7, 15) Users Choice(1) Viewing High (7,15, 16) (Primary

G Users Choice (1) H I J K Hand Corrent (Electrical) Power Time, Time Schedule

L Level M Users Choice(1) N Users Choice(1) O Users Choice(1) P Pressure, Vaccum Q Quantity R S T U V

Radioation Speed, Frequency Safety (8) Temperature Multivariable (6) Vibration, Mechanical Analysis (19) W Weight, Force X Unclassified (2) X Axis Y Event, State or Presence (20) Y Axis Z Position, Dimension Z Axis

Multifunction (12)

Well Unclassified (2)

Note: Numbers in parentheses refer to specific explanatory notes on pages 15 and 16.


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4.7 - Smbolos de Linha de Instrumentos Todas as linhas so apropriadas em relao s linhas do processo de tubulao: ( 1 ) alimentao do instrumento * ou conexo ao processo. ( 2 ) sinal indefinido. ( 3 ) sinal pneumtico. ** ( 4 ) sinal eltrico. ( 5 ) sinal hidrulico. ( 6 ) tubo capilar. ( 7 ) sinal snico ou eletromagntico (guiado).*** ( 8 ) sinal snico ou eletromagntico (no guiado). *** ( 9 ) conexo interna do sistema (software ou data link). ( 10 ) conexo mecnica. 4.7.1 - Smbolos opcionais binrios (ON - OFF) ( 11 ) sinal binrio pneumtico ( 12 ) sinal binrio eltricoOU OU

Nota: OU significa escolha do usurio. Recomenda-se coerncia. * Sugerimos as seguintes abreviaturas para denotar os tipos de alimentao. Essas designaes podem ser tambm aplicadas para suprimento de fluidos. AS - suprimento de ar IA - ar do instrumento PA - ar da planta ES - alimentao eltrica GS - alimentao de gs HS - suprimento hidrulico NS - suprimento de nitrognio SS - suprimento de vapor WS - suprimento de gua O valor do suprimento pode ser adicionado linha de suprimento do instrumento; exemplo: AS-100, suprimento de ar 100-psi; ES-24DC; alimentao eltrica de 24VDC. ** O smbolo do sinal pneumtico se aplica para utilizao de sinal, usando qualquer gs. *** Fenmeno eletromagntico inclui calor, ondas de rdio, radiao nuclear e luz.__________________________________________________________________________________________ SENAI Departamento Regional do Esprito Santo 23

opes

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4.8 - Smbolos Gerais de Instrumentos ou de FunesLocalizao primria *** Normalmente acessvel ao operador 1 Instrumentos discretos * IPI ** 2 Montagem do Campo 3 Localizao Auxiliar *** Normalmente acessvel ao operador

4 Display compartilhado, controle compartilhado

5

6

7 Funo em computador

8

9

10 Controle Lgico Programvel

11

12

13

14GTE

15

2584-23Instrumento com nmeros de identificao grandes 16 17 C 12 Ponto de teste montado no painel 20 Instrumentos montados no mesmo alojamento **** 18

PPurga

*****

Luz Piloto 19

diafragma de selagem

21 *** i **** Intertravamento lgico indefinido


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*

O tamanho do smbolo pode variar de acordo com a necessidade do usurio e do tipo do documento. Sugerimos acima um tamanho de quadrado e crculo para diagramas grandes. Recomenda-se coerncia. As abreviaturas da escolha do usurio, tal como IPI (painel do instrumento n 1), IC2 (console do instrumento n 2). CC3 (console do computador n 3) etc... podem ser usados quando for necessrio especificar a localizao do instrumento ou da funo.

**

*** Normalmente, os dispositivos de funes inacessveis ou que se encontram na parte traseira do painel podem ser demonstrados atravs dos mesmos smbolos porm, com linhas horizontais usando-se os pontilhados. Exemplo: **** No obrigado mostrar um alojamento comum. ***** O desenho (losango) apresenta metade do tamanho de um losango grande. ****** Veja ANSI/ISA padro S5.2 para smbolos lgicos especficos.


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ANEXO A Modulao Analgica e DigitalOs dados que trafegam pelo computador so digitais, e so representados por dois valores distintos de tenso eltrica. Um valor representa o bit 1, e o outro valor representa o bit 0. Na figura 1 vemos uma seqncia de bits e a sua representao atravs de tenses eltricas apropriadas. Observe que a seqncia um sinal matemtico, tratado pelo microprocessador. O sinal digital uma seqncia eletrnica, na forma de uma tenso eltrica que varia ao longo do tempo, com o objetivo de representar a seqncia de bits. Um sinal digital nada mais que uma tenso varivel que assume dois valores tpicos para representar os bits 0 e 1.

Figura 1 - Seqncia binria e o sinal digital que a representa. As comunicaes na instrumentao eletrnica so feitas atravs de um nico sinal eltrico(4~20mA), e por isso utilizam apenas um par de fios. No podemos, por exemplo, transferir dados por essas linhas no formato paralelo (vrios bits de uma s vez), mas sim, no formato serial (um bit de cada vez). A interface serial o meio natural para transmitir e receber dados por linhas telefnicas, j que transmitem ou recebem um bit de cada vez. Na figura 1, as tenses eltricas de +12 e -12 volts so tpicas das interfaces seriais existentes nos PCs(computadores pessoais). Infelizmente, cabos de instrumentao no possuem caractersticas eltricas que permitam transmitir sinais digitais, mas sim, sinais analgicos. Ao contrrio dos sinais digitais, que assumem tipicamente dois valores de tenso eltrica, os sinais analgicos podem assumir infinitos valores de tenso eltrica. A figura 2 mostra o aspecto de um sinal analgico. Observe que o valor da sua tenso eltrica varia bastante, assumindo amplitudes baixas e altas. O sinal digital, por sua vez, mantm seu valor praticamente constante durante pequenos intervalos de tempo, variando apenas em perodos de transio ainda mais curtos.


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Figura 2 - Aspecto de um sinal analgico. Se tentarmos ligar em um cabo de instrumentao, o sinal digital proveniente de uma interface serial, ocorrer uma grande distoro. At alguns metros, este sinal pode trafegar sem grandes distores, mas com distncias maiores, o sinal fica cada vez mais degradado. A figura 3 mostra este tipo de degradao.

Figura 3 - Sinal digital original e distorcido em um cabo comum. A soluo para transmitir um sinal digital por um cabo simples, sem apresentar distores, usando um processo conhecido como modulao e demodulao. Na modulao, o sinal digital transformado em analgico, e assim pode trafegar em um cabo simples sem apresentar distores. Ao ser recebido no seu destino, o sinal demodulado, voltando a assumir a forma digital. Existem vrios mtodos de modulao. A figura 4 mostra um sistema de modulao bem simples, no qual cada bit representado por um sinal analgico senoidal com uma determinada freqncia. Observe que o bit 1 convertido em uma freqncia maior, ou seja, varia mais rpido. O bit 0 convertido em um sinal de freqncia mais baixa, ou seja, varia mais lentamente.


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Figura 4 - Modulao de um sinal digital. Existem muitos tipos de modulao analgico/digital.


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ANEXO B Field Bus1. Introduo A instalao e manuteno de sistemas de controle tradicionais implicam em altos custos principalmente quando se deseja ampliar uma aplicao onde so requeridos alm dos custos de projeto e equipamento, custos com cabeamento destes equipamentos unidade central de controle. De forma a minimizar estes custos e aumentar a operacionalidade de uma aplicao introduziu-se o conceito de rede para interligar os vrios equipamentos de uma aplicao. A utilizao de redes em aplicaes industriais prev um significativo avano nas seguintes reas: Custos de instalao Procedimentos de manuteno Opes de upgrades Informao de controle de qualidade

A opo pela implementao de sistemas de controle baseados em redes, requer um estudo para determinar qual o tipo de rede que possui as maiores vantagens de implementao ao usurio final, que deve buscar uma plataforma de aplicao compatvel com o maior nmero de equipamentos possveis. Redes industriais so padronizadas sobre 3 nveis de hierarquias cada qual responsvel pela conexo de diferentes tipos de equipamentos com suas prprias caractersticas de informao (ver Figura 1.1). O nvel mais alto, nvel de informao da rede, destinado a um computador central que processa o escalonamento da produo da planta e permite operaes de monitoramento estatstico da planta sendo implementado, geralmente, por softwares gerenciais (MIS). O padro Ethernet operando com o protocolo TCP/IP o mais comumente utilizado neste nvel.


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Figura 1.1 - Nveis de redes industriais O nvel intermedirio, nvel de controle da rede, a rede central localizada na planta incorporando PLCs, DCSc e PCs. A informao deve trafegar neste nvel em tempo real para garantir a atualizao dos dados nos softwares que realizam a superviso da aplicao. O nvel mais baixo, nvel de controle discreto, se refere geralmente s ligaes fsicas da rede ou o nvel de I/O. Este nvel de rede conecta os equipamentos de baixo nvel entre as partes fsicas e de controle. Neste nvel encontram-se os sensores discretos, contatores e blocos de I/O. As redes de equipamentos so classificadas pelo tipo de equipamento conectado a elas e o tipo de dados que trafega pela rede. Os dados podem ser bits, bytes ou blocos. As redes com dados em formato de bits transmitem sinais discretos contendo simples condies ON/OFF. As redes com dados no formato de byte podem conter pacotes de informaes discretas e/ou analgicas e as redes com dados em formato de bloco so capazes de transmitir pacotes de informao de tamanhos variveis. Assim, classificam-se as redes quanto ao tipo de rede de equipamento e os dados que ela transporta como (ver Figura 1.2): rede sensorbus - dados no formato de bits rede devicebus - dados no formato de bytes rede fieldbus - dados no formato de pacotes de mensagens


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Figura 1.2 - Classificao das redes A rede sensorbus conecta equipamentos simples e pequenos diretamente rede. Os equipamentos deste tipo de rede necessitam de comunicao rpida em nveis discretos e so tipicamente sensores e atuadores de baixo custo. Estas redes no almejam cobrir grandes distncias, sua principal preocupao manter os custos de conexo to baixos quanto for possvel. Exemplos tpicos de rede sensorbus incluem Seriplex, ASI e INTERBUS Loop. A rede devicebus preenche o espao entre redes sensorbus e fieldbus e pode cobrir distncias de at 500 m. Os equipamentos conectados a esta rede tero mais pontos discretos, alguns dados analgicos ou uma mistura de ambos. Alm disso, algumas destas redes permitem a transferncia de blocos em uma menor prioridade comparado aos dados no formato de bytes. Esta rede tem os mesmos requisitos de transferncia rpida de dados da rede de sensorbus, mas consegue gerenciar mais equipamentos e dados. Alguns exemplos de redes deste tipo so DeviceNet, Smart Distributed System (SDS), Profibus DP, LONWorks e INTERBUS-S. A rede fieldbus interliga os equipamentos de I/O mais inteligentes e pode cobrir distncias maiores. Os equipamentos acoplados rede possuem inteligncia para desempenhar funes especficas de controle tais como loops PID, controle de fluxo de informaes e processos. Os tempos de transferncia podem ser longos mas a rede deve ser capaz de comunicar-se por vrios tipos de dados (discreto, analgico, parmetros, programas e informaes do usurio). Exemplo de redes fieldbus incluem IEC/ISA SP50, Fieldbus Foundation, Profibus PA e HART. Os tipos de equipamentos que cada uma destas classes agrupam podem ser vistos na Figura 1.3.


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1.3. Definies FIELDBUS um sistema de comunicao digital bidirecional (Figura 1.4) que permite a interligao em rede de mltiplos instrumentos diretamente no campo realizando funes de controle e monitorao de processo e estaes de operao (IHM) atravs de softwares supervisrios.

Figura 1.4 - Comunicao digital bidirecional


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Exerccios de Instrumentao Bsica - Introduo1) Quanto ao sinal de transmisso , quais as vantagens e desvantagens: - do sinal pneumtico sobre o eletrnico analgico? - do sinal eletrnico digital sobre o eletrnico analgico? - do sinal por ondas de rdio sobre o eletrnico analgico?Qual o motivo para que a maior parte dos sinais de transmisso comecem com um valor maior que zero (exp: 1~5 Volts , 4~20 mA, 0.2 ~ 1.0 kgf/cm2 , 3 ~ 15 PSI) ? Por que existe um limite da quantidade ou resistncia mxima, de equipamentos que podem ser conectados em srie (as transmisses de sinais por corrente) ? Cite a funo de cada componente das malhas abaixo:

2) 3) 4) a)

b)

c)

d)

e)


_________________________________________________________________________________________ f)

g)

h)

5)

Faa um diagrama de interligao dos instrumentos/dispositivos de uma malha de controle para medio e controle de vazo contendo: placa de orifcio, transmissor diferencial de presso, extrator de raiz quadrada, controlador, registrador, integrador e vlvula de controle. Utilize a norma ABNT e instrumentos/sinais eletrnicos.


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MEDIO DE PRESSO1 - INTRODUO Como j foi escrito, a instrumentao a cincia que se ocupa em desenvolver e aplicar tcnicas de medio, indicao, registro e controle de processos de transformao, visando a otimizao da eficincia dos mesmos. Essas tcnicas so normalmente suportadas teoricamente em princpios fsicos e ou fsico-qumicos e utiliza-se das mais avanadas tecnologias de fabricao para viabilizar os diversos tipos de medio de variveis industriais. Dentre essas variveis encontra-se a presso cuja medio possibilita no s sua monitorao e controle como tambm de outras variveis tais como nvel, vazo e densidade. Assim por ser sua compreenso bsica para o entendimento de outras reas da instrumentao iniciaremos revisando alguns conceitos fsicos importantes para medio de presso. 2 - DEFINIES BSICAS

2.1 - Slido Toda matria cuja forma no muda facilmente quando submetida uma fora. 2.2 - Lquidos Toda matria cuja forma pode ser mudada facilmente quando submetida uma fora, porm sem mudar o volume. 2.3 - Gs Toda matria cuja forma e volume podem ser mudadas facilmente quando submetida fora. 2.4 - Fluido Toda matria cuja forma pode ser mudada e por isso capaz de se deslocar. Ao ato de se deslocar caracterizado como escoamento e assim chamado de fluido. 2.5 - Massa Especfica Tambm chamada de densidade absoluta a relao entre a massa e o volume de uma determinada substncia. representada pela letra R () e no SI pela unidade (kg/m3). 2.6 - Densidade Relativa Relao entre massa especfica de uma substncia A e a massa especfica de uma substncia de referncia, tomadas mesma condio de temperatura e presso. Nota: 1 - Para lquidos a densidade de uma substncia tem como referncia a gua destilada a 4C e 1 atm cujo valor foi convencionado ser igual a unidade.__________________________________________________________________________________________ SENAI Departamento Regional do Esprito Santo 35

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2 - Para gases e vapores a densidade de uma substncia tem como referncia o ar a 15C e 1 atm cujo valor foi convencionado ser igual a unidade.


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2.7 - Peso Especfico Relao entre peso e o volume de uma determinada substncia. representado pela letra gama () e cuja unidade usual kgf/m3. 2.8 - Gravidade Especfica Relao entre a massa de uma substncia e a massa de um mesmo volume de gua, ambos tomadas mesma temperatura.

3 -

PRINCPIOS, LEIS E TEOREMAS DA FSICA UTILIZADAS NA MEDIO DE PRESSO

3.1 - Lei da Conservao de Energia (Teorema de Bernoulli) Esse teorema foi estabelecido por Bernoulli em 1738 e relaciona as energias potenciais e cinticas de um fluido ideal ou seja, sem viscosidade e incompressvel. Atravs desse teorema pode-se concluir que para um fluido perfeito, toda forma de energia pode ser transformada em outra, permanecendo constante sua somatria ao longo de uma linha de corrente. Assim sua equao representativa : P1 + . V21 + . g . h1 = P2 + . V22 + g . h2 = cte Essa equao pode ser simplificada em funo das seguintes situaes: a) Se a corrente for constante na direo horizontal, teremos: P1 + . V21 = P2 + . V22 = cte b) Se a velocidade nula e assim o fluido se encontra em repouso, teremos: P1 + gh1 = P2 + gh2 = cte 3.2 - Teorema de Stevin Esse teorema foi estabelecido por STEVIN e relaciona as presses estticas exercidas por um fluido em repouso com a altura da coluna do mesmo em um determinado reservatrio. Seu enunciado diz: A diferena de presso entre dois pontos de um fluido em repouso igual ao produto do peso especfico do fluido pela diferena de cota entre os dois pontos.


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P2 - P1 = P = (h2 - h1) . Observao 1. Este teorema s vlido para fluidos em repouso. 2. A diferena de cotas entre dois pontos deve ser feita na vertical.Fig. 1

3.3 - Princpio de Pascal A presso exercida em qualquer ponto de um lquido em forma esttica, se transmite integralmente em todas as direes e produz a mesma fora em reas iguais. Devido serem os fluidos praticamente incompressveis, a fora mecnica desenvolvida em um fluido sob presso pode ser transmitida.

Fig. 2

Se aplicarmos uma fora F1 = 10 kgf sobre o pisto 1, o pisto 2 levantar um peso de 50 kgf devido ter o mesmo uma rea 5 vezes maior que a rea do pisto 1. P1 = F1 e A1 P2 = F2 A2 como P1 = P2 F1 = A1 F2 A2

Outra relao: O volume deslocado ser o mesmo. V2 = A2 x h2 V1 = A1 x h1

A1 x h1 = A2h2

Exemplo: Sabendo-se que F1 = 20 kgf, A1 = 100 cm2 e A2 = 10cm2, calcular F2. F1 = F2 A1 A2 F2 = F1 x A2 A1 = 20 x 10 kfg x cm2 100 cm2 F2 = 2 kgf


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3.4 - Equao Manomtrica Esta equao relaciona as presses aplicadas nos ramos de uma coluna de medio e altura de coluna do lquido deslocado. A equao apresenta-se como a expresso matemtica resultante dessa relao.

Fig. 3

P1 + (h1 . ) = P2 + (h2 . )

P1 - P2 = . (h2 - h1)

4 - DEFINIO DE PRESSO Pode ser definida como sendo a relao entre uma fora aplicada perpendicularmente (90) uma rea (fig. 4) e expressa pela seguinte equao: P= F A = Fora rea 10 Kgf

1 cm

1 cm

Fig. 4 Exemplo de aplicao de uma fora em uma superfcie (10 Kgf/cm ).

2

A presso pode ser tambm expressa como a somatria da presso esttica e presso dinmica e assim chamada de presso total. 4.1 - Presso Esttica a presso exercida em um ponto, em fluidos estticos, que transmitida integralmente em todas as direes e produz a mesma fora em reas iguais. 4.2 - Presso Dinmica a presso exercida por um fluido em movimento paralelo sua corrente. A presso dinmica representada pela seguinte equao: Pd = 1 . . V2 (N/m2) 2 4.3 - Presso total a presso resultante da somatria das presses estticas e dinmicas exercidas por um fluido que se encontra em movimento.__________________________________________________________________________________________ SENAI Departamento Regional do Esprito Santo 39

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4.4 - Tipos de Presso Medidas A presso medida pode ser representada pela presso absoluta, manomtrica ou diferencial. A escolha de uma destas trs depende do objetivo da medio. A seguir ser definido cada tipo, bem como suas inter-relaes e unidades utilizadas para represent-las. 4.4.1 - Presso absoluta a presso positiva a partir do vcuo perfeito, ou seja, a soma da presso atmosfrica do local e a presso manomtrica. Geralmente coloca-se a letra A aps a unidade. Mas quando representamos presso abaixo da presso atmosfrica por presso absoluta, esta denominada grau de vcuo ou presso baromtrica. 4.4.2 - Presso manomtrica a presso medida em relao presso atmosfrica existente no local, podendo ser positiva ou negativa. Geralmente se coloca a letra G aps a unidade para represent-la. Quando se fala em uma presso negativa, em relao a presso atmosfrica chamamos presso de vcuo. 4.4.3 - Presso diferencial o resultado da diferena de duas presses medidas. Em outras palavras, a presso medida em qualquer ponto, menos no ponto zero de referncia da presso atmosfrica. 4.4.4 - Relao entre Tipos de Presso Medida A figura abaixo mostra graficamente a relao entre os trs tipos de presso medida.

Fig. 5 - Relao entre tipos de presso.


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4.5 - Unidades de Presso A presso possui vrios tipos de unidade. Os sistemas de unidade MKS, CGS, gravitacional e unidade do sistema de coluna de lquido so utilizados tendo como referncia a presso atmosfrica e so escolhidas, dependendo da rea de utilizao, tipos de medida de presso, faixa de medio, etc. Em geral so utilizados para medio de presso, as unidades Pa, N/m, kgf/cm, mHg, mH2O, lbf/pol2, Atm e bar. A seleo da unidade livre, mas geralmente deve-se escolher uma grandeza para que o valor medido possa estar na faixa de 0,1 a 1000. Assim, as sete unidades anteriormente mencionadas, alm dos casos especiais, so necessrias e suficiente para cobrir as faixas de presso utilizadas no campo da instrumentao industrial. Suas relaes podem ser encontradas na tabela de converso a seguir. TABELA 1 - Converso de Unidades de PressoKgf/cm Kgf/cm lbf/pol BAR Pol Hg Pol H2O ATM mmHg mmH2O Kpa 1 0,0703 1,0197 0,0345 0,002537 1,0332 0,00135 0,000099 0,010197 lbf/pol 14,233 1 14,504 0,4911 0,03609 14,696 0,019337 0,00142 0,14504 BAR 0,9807 0,0689 1 0,03386 0,00249 1,0133 0,00133 0,00098 0,01 Pol Hg 28,96 2,036 29,53 1 0,07348 29,921 0,03937 0,00289 0,29539 Pol H2O 393,83 27,689 401,6 13,599 1 406,933 0,5354 0,03937 4,0158 ATM 0,9678 0,068 0,98692 0,0334 0,002456 1 0,001316 0,00009 0,009869 mmHg 735,58 51,71 750,06 25,399 1,8665 760,05 1 0,07353 7,50062 mmH2O 10003 70329 10200 345,40 25,399 10335 13,598 1 101,998 kpa 98,0665 6,895 100 3,3863 0,24884 101,325 0,13332 0,0098 1

H2O 60F Hg 32F

5 - TCNICAS DE MEDIO DE PRESSO 5.1 - Introduo A medio de uma varivel de processo feita, sempre, baseada em princpios fsicos ou qumicos e nas modificaes que sofrem as matrias quando sujeitas s alteraes impostas por essa varivel. A medio da varivel presso pode ser realizada baseada em vrios princpios, cuja escolha est sempre associada s condies da aplicao. Nesse tpico sero abordadas as principais tcnicas e princpios de sua medio com objetivo de facilitar a anlise e escolha do tipo mais adequado para cada aplicao. 5.2 Composio dos Medidores de Presso Os medidores de presso de um modo geral podem ser divididos em trs partes, sendo fabricado pela associao destas partes ou mesmo incorporado a conversores e ai recebendo o nome de transmissores de presso. As trs partes so:__________________________________________________________________________________________ SENAI Departamento Regional do Esprito Santo 41

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Elemento de recepo: Aquele que recebe a presso a ser medida e a transforma em deslocamento ou fora (ex: bourdon, fole, diafragma). Elemento de transferncia: Aquele que amplia o deslocamento ou a fora do elemento de recepo ou que transforma o mesmo em um sinal nico de transmisso do tipo eltrica ou pneumtica, que enviada ao elemento de indicao (ex: links mecnicos, rel piloto, amplificadores operacionais). Elemento de indicao: Aquele que recebe o sinal do elemento de transferncia e indica ou registra a presso medida (ex: ponteiros, displays) .

5.3 - Principais Tipos de Medidores 5.3.1 - Manmetros So dispositivos utilizados para indicao local de presso e em geral divididos em duas partes principais: o manmetro de lquidos, que utiliza um lquido como meio para se medir a presso, e o manmetro tipo elstico que utiliza a deformao de um elemento elstico como meio para se medir presso. A tabela 2 classifica os manmetros de acordo com os elementos de recepo.TIPOS DE MANMETRO MANMETROS DE LQUIDOS ELEMENTOS DE RECEPO TIPO TUBO EM U TIPO TUBO RETO TIPO TUBO INCLINADO TIPO TUBO DE BOURDON TIPO C TIPO ESPIRAL TIPO HELICOIDAL TIPO DIAFRAGMA TIPO FOLE TIPO CPSULA

MANMETRO ELSTICO

5.3.1.1 - Manmetro de Lquido a) Princpio de funcionamento e construo: um instrumento de medio e indicao local de presso baseado na equao manomtrica. Sua construo simples e de baixo custo. Basicamente constitudo por tubo de vidro com rea seccional uniforme, uma escala graduada, um lquido de enchimento e suportados por uma estrutura de sustentao.__________________________________________________________________________________________ SENAI Departamento Regional do Esprito Santo 43

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O valor de presso medida obtida pela leitura da altura de coluna do lquido deslocado em funo da intensidade da referida presso aplicada.


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b) Lquidos de enchimento A princpio qualquer lquido com baixa viscosidade, e no voltil nas condies de medio, pode ser utilizado como lquido de enchimento. Entretanto, na prtica, a gua destilada e o mercrio so os lquidos mais utilizados nesses manmetros. c) Faixa de medio Em funo do peso especfico do lquido de enchimento e tambm da fragilidade do tubo de vidro que limita seu tamanho, esse instrumento utilizado somente para medio de baixas presses. Em termos prticos, a altura de coluna mxima disponvel no mercado de 2 metros e assim a presso mxima medida de 2 mH2O caso se utilize gua destilada, e 2 mHg com utilizao do mercrio. d) Condio de leitura (formao de menisco) O mercrio e a gua so os lquidos mais utilizados para os manmetros de lquidos e tem diferentes formas de menisco (Fig. 6). No caso do mercrio, a leitura feita na parte de cima do menisco, e para a gua na parte de baixo do menisco. A formao do menisco devido ao fenmeno de tubo capilar, que causado pela tenso superficial do lquido e pela relao entre a adeso lquido-slido e a coeso do lquido. Num lquido que molha o slido (gua) tem-se uma adeso maior que a coeso. A ao da tenso superficial neste caso obriga o lquido a subir dentro de um pequeno tubo vertical. Para lquidos que no molham o slido (mercrio), a tenso superficial tende a rebaixar o menisco num pequeno tubo vertical. A tenso superficial dentro do tubo no tem relao com a presso, precisando assim de compensao.

Fig. 6 - Forma de menisco

O valor a ser compensado em relao ao dimetro interno do tubo d aproximadamente: Mercrio - somar 14 no valor da leitura d gua - somar 30 no valor da leitura d

d amplamente utilizado na faixa de 6 ~ 10mm. Na faixa de 6mm, o valor muito grande ou seja, 2,3mm para mercrio e 5mm para gua. Assim, quando a presso de medio zero se pode confirmar a posio do menisco. Neste instante. Mede-se a altura em que a parte de cima ou a parte de baixo mudam pela presso.__________________________________________________________________________________________ SENAI Departamento Regional do Esprito Santo 45

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Neste caso no preciso adicionar a compensao. Quanto ao limite mnimo que se pode ler em uma escala graduada a olho n, este de aproximadamente 0,5 mm. Assim, na prtica, o valor mais utilizado para diviso de uma escala de 1mm para manmetro de lquido de uso geral e de 0,1mm (com escala secundria) para manmetro padro. e) Influncia da temperatura na leitura Como a medio de presso utilizando manmetro de lquido depende do peso especfico do mesmo, a temperatura do ambiente onde o instrumento est instalado ir influenciar no resultado da leitura e portanto sua variao, caso ocorra, deve ser compensada. Isto necessrio, pois na construo da escala levado em considerao a massa especfica do lquido a uma temperatura de referncia. Se o lquido utilizado for o mercrio, normalmente considera-se como temperatura de referncia 0C e assim sua massa especfica ser 13.595,1 kg/m3. Se for gua destilada o lquido utilizado considera-se como temperatura de referncia 4C e assim sua massa especfica ser 1.000,0 kg/cm3. Na prtica, utiliza-se a temperatura de 20C como referncia e esta deve ser escrita na escala de presso. Outra influncia da temperatura na medio de presso por este instrumento no comprimento da escala que muda em funo de sua variao e em leituras precisas deve ser tambm compensada. 6 - TIPOS DE MANMETRO LQUIDO 6.1 - Manmetro tipo Coluna em U O tubo em U um dos medidores de presso mais simples entre os medidores para baixa presso. constitudo por um tubo de material transparente (geralmente vidro) recurvado em forma de U e fixado sobre uma escala graduada. A figura 7 mostra trs formas bsicas.

Fig. 7 - Manmetro tipo coluna U

No tipo ( a ), o zero da escala est no mesmo plano horizontal que a superfcie do lquido quando as presses P1 e P2 so iguais. Neste caso, a superfcie do lquido desce no lado de alta presso e, consequentemente sobe no lado de baixa presso. A leitura se faz, somando a quantidade deslocada a partir do zero nos lados de alta e baixa presso.__________________________________________________________________________________________ SENAI Departamento Regional do Esprito Santo 46

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No tipo ( b ), o ajuste de zero feito em relao ao lado de alta presso. Neste tipo h necessidade de se ajustar a escala a cada mudana de presso. No tipo ( c ) a leitura feita a partir do ponto mnimo da superfcie do lquido no lado de alta presso, subtrada do ponto mximo do lado de baixa presso. A leitura pode ser feita simplesmente medindo o deslocamento do lado de baixa presso a partir do mesmo nvel do lado de alta presso, tomando como referncia o zero da escala. A faixa de medio de aproximadamente 0 ~ 2000 mmH2O/mmHg. 6.2 - Manmetro tipo Coluna Reta Vertical O emprego deste manmetro idntico ao do tubo em U. Nesse manmetro as reas dos ramos da coluna so diferentes, sendo a presso maior aplicada normalmente no lado da maior rea. Essa presso, aplicada no ramo de rea maior provoca um pequeno deslocamento do lquido na mesma, fazendo com que o deslocamento no outro ramo seja bem maior, face o volume deslocado ser o mesmo e sua rea bem menor. Chamando as reas do ramo reto e do ramo de maior rea de a e A respectivamente e aplicando presses P1 e P2 em suas extremidades teremos pela equao manomtrica: P1 - P2 = (h2 + h1) Como o volume deslocado o mesmo, teremos: A . h1 = a . h2 h1 = a . h2 A Substituindo o valor de h1 na equao manomtrica, teremos: P1 - P2 = . h2 (1 + a ) A Como A muito maior que a, equao anterior pode ser simplificado e reescrita. Assim teremos a seguinte equao utilizada para clculo da presso.

P1 - P2 = . h2


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Fig. 8 - Manmetro tipo coluna reta vertical

6.3 - Manmetro tipo Coluna Inclinada Este Manmetro utilizado para medir baixas presses na ordem de 50 mmH2O. Sua construo feita inclinando um tubo reto de pequeno dimetro, de modo a medir com boa preciso presses em funo do deslocamento do lquido dentro do tubo. A vantagem adicional a de expandir a escala de leitura o que muitas vezes conveniente para medies de pequenas presses com boa preciso ( 0,02 mmH2O). A figura 9 representa o croqui construtivo desse manmetro, onde o ngulo de inclinao e a e A so reas dos ramos. P1 e P2 so as presses aplicadas, sendo P1 > P2. Sendo a quantidade deslocada, em volume, a mesma e tendo os ramos reas diferentes, teremos: P1 - P2 = . l ( a + sen ) pois h2 = l . sen A


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Fig. 9 - Manmetro tipo tubo inclinado

Consequentemente, a proporo da diferena entre as alturas das duas superfcies do lquido : = 1 1 = 1 h h1 + h2 a + sen A O movimento da superfcie do lquido ampliado de reto. a sen A Quanto menores forem a/A e , maior ser a taxa de ampliao. Devido s influncias do fenmeno de tubo capilar, uniformidade do tubo, etc. recomendvel utilizar o grau de inclinao de aproximadamente 1/10. A leitura neste tipo de manmetro feita com o menismo na posio vertical em relao ao tubo reto. O dimetro interno do tubo reto de 2 ~ 3mm, a faixa de utilizao de aproximadamente 10 ~ 50mm H2O, e utilizado como padro nas medies de micropresso. 6.4 - APLICAO Os manmetros de lquido foram largamente utilizados na medio de presso, nvel e vazo nos primrdios da instrumentao. Hoje, com o advento de outras tecnologias que permitem leituras remotas, a aplicao destes instrumentos na rea industrial se limite a locais ou processos cujos valores medidos no so cruciais no resultado do processo ou a locais cuja distncia da sala de controle inviabiliza a instalao de outro tipo de instrumento. Porm, nos laboratrios de calibrao que ainda encontramos sua grande utilizao, pois podem ser tratados como padres. 1 __ vezes para cada tipo de tubo


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7 - MANMETRO TIPO ELSTICO Este tipo de instrumento de medio de presso baseia-se na lei de Hooke sobre elasticidade dos materiais. Em 1676, Robert Hook estabeleceu essa lei que relaciona a fora aplicada em um corpo e a deformao por ele sofrida. Em seu enunciado ele disse: o mdulo da fora aplicada em um corpo proporcional deformao provocada. Essa deformao pode ser dividida em elstica (determinada pelo limite de elasticidade), e plstica ou permanente. Os medidores de presso tipo elstico so submetidos a valores de presso sempre abaixo do limite de elasticidade, pois assim cessada a fora a ele submetida o medidor retorna a sua posio inicial sem perder suas caractersticas. Esses medidores podem ser classificados em dois tipos, quais sejam: 1) Conversor da deformao do elemento de recepo de presso em sinal eltrico ou pneumtico. 2) Indicador/amplificador da deformao do elemento de recepo atravs da converso de deslocamento linear em ngulos utilizando dispositivos mecnicos. a) Funcionamento do medidor tipo elstico O elemento de recepo de presso tipo elstico sofre deformao tanto maior quanto a presso aplicada. Esta deformao medida por dispositivos mecnicos, eltricos ou eletrnicos. O elemento de recepo de presso tipo elstico, comumente chamado de manmetro, aquele que mede a deformao elstica sofrida quando est submetido a uma fora resultante da presso aplicada sobre uma rea especfica. Essa deformao provoca um deslocamento linear que convertido de forma proporcional a um deslocamento angular atravs de mecanismo especfico. Ao deslocamento angular anexado um ponteiro que percorre uma escala linear e cuja faixa representa a faixa de medio do elemento de recepo. b) Principais tipos de elementos de recepo A tabela abaixo mostra os principais tipos de elementos de recepo utilizados na medio de presso baseada na deformao elstica, bem como sua aplicao e faixa recomendvel de trabalho.ELEMENTO RECEPO DE PRESSO Tubo de Bourdon Diafragma Fole Cpsula APLICAO / RESTRIO No apropriado para micropresso Baixa presso Baixa e mdia presso Micropresso FAIXA DE PRESSO (MX) ~ 1000 kgf/cm ~ 3 kgf/cm2 2 2

~ 10 kgf/cm

~ 300 mmH2O


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7.1 - Manmetro Tubo Bourdon a) Construo e caracterstica do tubo de Bourdon Tubo de Bourdon consiste em um tubo com seo oval, que poder estar disposto em forma de C, espiral ou helicoidal (Fig. 13), tem uma de sua 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 de engrenagens transmitido a um ponteiro que ir indicar uma medida de presso em uma escala graduada. A construo bsica, o mecanismo interno e seo de tubo de Bourdo, so mostrados nas figuras 11, 12, 13 e 14.

Fig. 11 - Construo bsica do manmetro de Bourdon tipo C.

Fig. 12 - Mecanismo interno

Fig. 13 - Seo de Bourdon


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b) Material de Bourdon De acordo com a faixa de presso a ser medida e a compatibilidade com o fluido que determinamos o tipo de material a ser utilizado na confeco de Bourdon. A tabela a seguir indica os materiais mais utilizados na confeco do tubo de Bourdon.MATERIAL Bronze Alumibras Ao Inox Bronze Fosforoso Cobre berlio Liga de Ao COMPOSIO Cu 60 ~ 71 e Zn Cu 76, Zn 22, Al12 Ni 10 ~ 14, Cr 16 ~ 18 e Fe Cu 92, Sn 8, P 0.03 Be 1 ~ 2, Co 0,35 e Cu Cr 0.9 ~ 1.2, Mo 0.15 ~ 30 e Fe COEFICIENTE DE ELASTICIDADE 1.1 x 10 kgf/cm 1.1 x 10 1.8 x 10 1.4 x 10 1.3 x 10 2.1 x 104 4 4 4 4 8 2

FAIXA DE UTILIZAO ~ 50 kgf/cm2 ~ 50 ~ 700 ~ 50 ~ 700 700 ~

c - Classificao dos manmetros tipo Bourdon Os manmetros tipo Bourdon podem ser classificados quanto ao tipo de presso medida e quanto a classe de preciso. Quanto a presso medida ele pode ser manomtrico para presso efetiva, vcuo, composto ou presso diferencial. Quanto a classe de preciso, essa classificao pode ser obtida atravs das tabelas de Manmetro / vacumetro e Manmetro composto, a seguir.__________________________________________________________________________________________ SENAI Departamento Regional do Esprito Santo 52

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Manmetro e VacumetroERRO TOLERVEL Classe 0.5 1.0 1.5 3.0 Acima de 1/10 e abaixo de 9/10 da escala 0.5% 1.0% 1.5% 3.0% Outra faixa da escala 0.5% 1.5% 2.0% 4.0%

Manmetro compostoERRO TOLERVEL Classe Para presso acima da atmosfera, acima de 1/10 e abaixo de 9/10 da escala. E parte de vcuo acima de 1.10 e abaixo de 9.10 da escala 1.5 3.0 1.5% 3.0% Outra faixa da escala 2.0% 4.0%

d) Faixa de operao recomendvel Com exceo dos manmetros utilizados como padro, a presso normal medida deve estar prxima a 75% da escala mxima quando essa varivel for esttica e prxima a 60% da escala mxima para o caso de medio de presso varivel. e) Tipos construtivos de manmetros Bourdon e.1) Manmetro Fechado Esse tipo tem duas aplicaes tpicas. Uma para locais exposto ao tempo e outra em locais sujeitos a presso pulsantes. No primeiro caso, a caixa constituda com um grau de proteo, definida por norma, que garante a condio de hermeticamente fechada. Podendo, portanto esse manmetro estar sujeito a atmosfera contendo p em suspenso e/ou jateamento de gua. No segundo caso, a caixa preenchida em 2/3 com leo ou glicerina para proteger o Bourdon e o mecanismo interno do manmetro contra presses pulsantes ou vibraes mecnicas. Esse enchimento aumenta a vida til do manmetro.


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A figura 15 mostra na vista explodida desse manmetro.

Fig. 15 - Manmetro tipo fechado

A figura 16 mostra um grfico comparativo tpico da relao entre a vida til de um manmetro convencional e um preenchido com fluido de proteo.

Fig. 16 - Durabilidade de manmetro tipo tubo de Bourdon

e.2) Manmetro de presso diferencial Este tipo construtivo, adequado para medir a diferena de presso entre dois pontos quaisquer do processo. composto de dois tubos de Bourdon dispostos em oposio e interligados por articulaes mecnicas.__________________________________________________________________________________________ SENAI Departamento Regional do Esprito Santo 55

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A presso indicada resultante da diferena de presso aplicada em cada Bourdon. Por utilizar tubo de Bourdon, sua faixa de utilizao de aproximadamente 2 kgf/cm2 a 150 kgf/cm2. Sua aplicao se d geralmente em medio de nvel, vazo e perda de carga em filtros.

Fig. 17 - Manmetro de presso diferencial

e.3) Manmetro duplo So manmetros com dois Bourdons e mecanismos independentes e utilizados para medir duas presses distintas, porm com mesma faixa de trabalho. A vantagem deste tipo est no fato de se utilizar uma nica caixa e um nico mostrador.

Fig. 18 - Manmetro tipo dos ponteiro


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e.4) Manmetro com selagem lquida Em processos industriais que manipulam fluidos corrosivos, viscosos, txicos, sujeitos alta temperatura e/ou radioativos, a medio de presso com manmetro tipo elstico se torna impraticvel pois o Bourdon no adequado para essa aplicao, seja em funo dos efeitos da deformao proveniente da temperatura, seja pela dificuldade de escoamento de fluidos viscosos ou seja pelo ataque qumico de fluidos corrosivos. Nesse caso, a soluo recorrer a utilizao de algum tipo de isolao para impedir o contato direto do fluido do processo com o Bourdon. Existem basicamente dois tipos de isolao, (que tecnicamente chamado de selagem), utilizada. Um com selagem lquida, utilizando um fluido lquido inerte em contato com o Bourdon e que no se mistura com o fluido do processo. Nesse caso usado um pote de selagem conforme figura 19. Outro, tambm com selagem lquida porm utilizando um diafragma como selo. O fluido de selagem mais utilizado nesse caso a glicerina, por ser inerte a quase todos os fluidos. Este mtodo o mais utilizado e j fornecido pelos fabricantes quando solicitados, um exemplo desse tipo mostrado na figura 20.

Fig. 19 - Pote de Selagem

Fig. 20 - Manmetro com selo de diafragma


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Acessrios para manmetro tipo Bourdon f.1) Amortecedores de pulsao Os amortecedores de pulsao tem por finalidade restringir a passagem do fluido do processo at um ponto ideal em que a freqncia de pulsao se torne nula ou quase nula. Esse acessrio instalado em conjunto com o manmetro com objetivo de estabilizar ou diminuir as oscilaes do ponteiro em funo do sinal pulsante. Esta estabilizao do ponteiro possibilita a leitura da presso e tambm aumenta a vida til do instrumento. Os amortecedores de pulsao podem ser adquiridos com restrio fixa ou ajustveis. A figura 21 mostra alguns tipos de amortecedores de pulsao encontrados no mercado.

A

B

C Fig. 21 - Amortecedores de pulsao

D

A - amortecedor de pulsao ajustvel, dotado de disco interno com perfurao de dimetro varivel. Atravs da seleo dos orifcios do disco interno, escolhe-se o que apresenta melhor desempenho. B - Amortecedor de pulsao no ajustvel, dotado de capilar interno de inox. C - Amortecedor de golpes de ariete, com corpo de lato e esfera bloqueadora de ao. D - Vlvula de agulha, supressora de pulsao com regulagem externa. Para encontra o ponto de melhor desempenho, abre-se a vlvula quase totalmente, em seguida vai-se fechando gradativamente, at que o ponteiro do instrumento estabilize. f.2) Sifes Os sifes so utilizados, alm de selo, para isolar o calor das linhas de vapor dgua ou lquidos muito quentes, cuja temperatura supera o limite previsto para o instrumento de presso. O lquido que fica retido na curva do tubo-sifo esfria e essa poro de lquido que ir ter contato com o sensor elstico do instrumento, no permitindo que a alta temperatura do processo atinja diretamente o mesmo.

A - Cachimbo

B - Rabo de Porco

C - Bobina Fig. 22 - Tipos de Sifo

D - Alta Presso


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f.3) Supressor de presso Esse acessrio tem por finalidade proteger os manmetros de presses que ultrapassem ocasionalmente, as condies normais de operao. Ele recomendvel nesses casos para evitar ruptura do elemento de presso. Seu bloqueio est relacionado com a velocidade do incremento de presso. Seu ponto de ajuste deve ser atingido de modo que com incremento lento de presso seu bloqueio se d entre 80 a 120% do valor da escala. Nesta condio, o bloqueio se dar em qualquer valor inferior a 80% no caso de incrementos rpidos de presso. Para manmetros com escala inferior a 3 kgf/cm2 seu bloqueio poder situar-se em at 130% do valor da escala.

Fig. 23 - Supressor de Presso

f) Manmetro tipo Diafragma Este tipo de medidor, utiliza o diafragma para medir determinada presso, bem como, para separar o fluido medido do mecanismo interno. Antes foi mostrado o manmetro tipo de Bourdon que utiliza selagem lquida. Aqui, explica-se o medidor que utiliza um diafragma elstico. A figura 23 mostra este tipo de medidor. A rea efetiva de recepo de presso do diafragma, muda de acordo com a quantidade de deslocamento. Para se obter linearidade em funo de grande deslocamento, deve-se fazer o dimetro com dimenses maiores. A rea efetiva do diafragma calculada pela seguinte equao. Ae = (a2 + b2) 8 Onde: a = dimetro livre do diafragma b = dimetro de chapa reforada E ainda, a quantidade de deslocamento calculada pela seguinte equao. S = Ae . P . Cd__________________________________________________________________________________________ SENAI Departamento Regional do Esprito Santo 61

(cm2)

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Onde: S = deslocamento (mm) P = presso do diafragma (kgf/cm2)

Cd = rigidez do diafragma (mm/kgf)Fig. 24 - Manmetro tipo diafragma

h - Manmetro tipo Fole Fole um dispositivo que possui ruga no crculo exterior de acordo com a figura 25 que tem a possibilidade de expandir-se e contrair-se em funo de presses aplicadas no sentido do eixo. Como a resistncia presso limitada, usada para baixa presso. A rea efetiva do elemento receptor de presso do fole mais ou menos definida pela equao: Ae = 1 (OD + ID)2 4 2 Onde: Ae = rea efetiva do receptor de presso OD = dimetro externo (mm) ID = dimetro interno (mm) E ainda, a quantidade de deslocamento do fole representada pela seguinte equao: S = Ae . P . Cb Onde: S = deslocamento (mm) P = presso diferencial do dimetro do fole (kgf/cm2) Cb = rigidez do fole A vida til do fole, em funo da repetibilidade presso constante, quantidade de expanso e construo representada pelo nmero de vezes at a quebra.


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Fig. 25 - Foles

A figura 26 mostra um exemplo de construo do manmetro tipo fole. Sendo adicionado uma presso na parte interna do fole, a extremidade livre desloca-se. Este deslocamento transferido ao LINK e setor, atravs da alavanca fazendo com que o ponteiro se desloque.Fig. 26 - Manmetro tipo fole

Os metais usados na construo dos foles devem ser suficientemente finos para terem flexibilidade, dcteis para uma fabricao razoavelmente fcil e devem ter uma alta existncia fadiga. Os materiais comumente usados so lato, bronze, cobre-berlio, ligas de nquel e cobre, ao e monel. i) Manmetro tipo Cpsula Constitui-se de um receptculo fechado onde se juntam dois diafragmas na superfcie interior, e assim, como no caso do fole, introduz-se uma presso que se queira medir na parte interior da cpsula. Figura 27.Figura 27 - Cpsula de diafragma Manmetro composto de 6 capsulas em srie


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Com a introduo de presso na unidade de recepo, a cpsula de diafragma desloca-se e empurra o LINK (figura 28). O deslocamento transmitido ao pinho e ponteiro atravs do setor. Pelo lado S da caixa, se tiver presso atmosfrica, pode-se medir a presso efetiva, se tiver vcuo, pode-se medir a presso absoluta, se tiver presso absoluta pode-se medir a presso diferencial. Estes manmetros so apropriados para medio de gases e vapores no corrosivos e so utilizados para medir baixa e micropresso. O material utilizado para a confeco da cpsula bronze fosforoso, cobre-berlio, ao inoxidvel ou monel.

Fig. 28 - Manmetro tipo Cpsula.

j) Manmetro tipo Diafragma Diafragma um disco circular utilizado para medir presses geralmente de pequenas amplitudes. uma membrana fina de material elstico, metlico ou no. No manmetro tipo diafragma esta membrana fica sempre oposta a uma mola. Ao aplicar-se uma presso no diafragma haver um deslocamento do mesmo at um ponto onde a fora da mola se equilibrar com a fora elstica do diafragma. Este deslocamento resultante transmitido a um sistema com indicao (ponteiro) que mostra a medio efetuada. Sua construo mostrada na figura 29. Em geral os materiais utilizados na confeco de diafragma so ao inoxidvel com resistncia corroso, tntalo, lato, bronze fosforoso, monel, neoprene, teflon, etc.


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Fig. 29 - Manmetro tipo Diafragma

8 - MANMETRO PADRO Os manmetros utilizados como padro devem ter preciso superior em relao aos manmetros que sero calibrados. De acordo com as normas de medio, obriga-se a utilizar instrumentos padres que foram aprovados em inspeo. Dois tipos de manmetros foram aprovados como padro: manmetro tipo coluna, e manmetro tipo peso morto (peso esttico). 8.1 - Manmetro tipo coluna lquida Funcionamento e princpio de medio j foram mencionados anteriormente. A capacidade mxima de presso que se pode medir com este tipo de manmetro 2,2 kgf/cm2 e sua tolerncia de 1/400 do valor da presso mxima. 8.2 - Manmetro tipo peso morto O manmetro tipo peso morto, tambm denominado de manmetro de peso esttico, utilizado para calibrar medidores de presso tipo elstico, tais como tubo de bourdon, etc., e como manmetro padro de altas presses. Na figura 29 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 na equao abaixo. P = W/A (kgf/cm2) Onde: W = peso (kgf) do mbolo e peso aplicado A = rea efetiva de recepo da presso de mbolo P = presso Por isso, medindo-se antecipadamente a rea efetiva de recepo de presso A, pode-se obter a presso equivalente ao peso. Se no manmetro tipo peso morto escolher a rea__________________________________________________________________________________________

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Instrumentacaobasica 1 Pressão e Nível