presso manomtrica presso absoluta apostila: instrumentao e controle prof. fernando porto curso eng....

Download Presso manomtrica Presso absoluta  Apostila: Instrumentao e Controle Prof. Fernando Porto Curso Eng. Produo - UNITAU 2.3. ELEMENTOS MECNICOS DE MEDIO DE PRESSO

Post on 18-Feb-2018

220 views

Category:

Documents

5 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

  • 1-1

    Apostila: Instrumentao e Controle Prof. Fernando Porto Curso Eng. Produo - UNITAU

    2. INSTRUMENTOS DE PRESSO 2.1. UNIDADES DE PRESSO atmosfera psi Kgf/cm bar Torr * mH2O in. Hg Pascal atm lbf/in Kgf/cm bar mmHg mH2O in. Hg Pa

    atm 1 14,6959 1,033 1,01325 760 10,33 29,92 101325 PSI (lbf/in) 0,068 1 0,07031 0,06895 51,71 0,70307 2,04 6894,8

    Kgf/cm 0,96778 14,2234 1 0,98 735,514 10 28,9572 98066,5 Bar 0,9869 14,5 1,02 1 750,061 10,195 29,53 10000

    mmHg 0.001315789 0.01933677 0.00135951 0.001333224 1 0,0136 0,03937 133,3224 mH2O 0,09678 1,42234 0,1 0,0980872 73,5514 1 2,89572 9803,1176 in. Hg 0,03342 0,49119 0,03453 33900 25,4 0,34534 1 3386,5

    Pascal (Pa) 0,000009869 0,000145038 1,01972E-05 0,00001 0,007500617 0,000102 0,0002952 1 * Torr: Torricelli 2.2. DEFINIES DE PRESSO

    Figura 2.1: Esquema explicativo para os conceitos de presso absoluta e presso manomtrica.

    Na indstria, quando se omite a referncia, fica implcito que a presso a manomtrica (relativa). Presso esttica: a presso criada por um equipamento (p.ex. bomba) ou pela altura da coluna de um lquido. Caso no haja circulao, a presso ser a mesma em qualquer ponto do plano horizontal do compartimento. Caso haja circulao, a presso esttica dever ser medida atravs de um orifcio de presso, com eixo perpendicular corrente do fluido, de forma a evitar influncia da presso dinmica.

    Figura 2.2: Instalao tpica de instrumentos para medida de presso esttica.

    Presso atmosfrica

    Presso zero

    Presso absoluta

    Vcuo

    Presso manomtrica

    Presso a ser medida

    ou presso relativa

  • 1-2

    Apostila: Instrumentao e Controle Prof. Fernando Porto Curso Eng. Produo - UNITAU

    Presso dinmica ou cintica: a presso devida velocidade de um fluido em movimento. Ela atua sobre a superfcie de um orifcio de presso, colocado no sentido da corrente de um fluido, aumentando a presso esttica de um valor proporcional ao quadrado da velocidade do fluido.

    =12

    . . =1

    2. .

    onde Pd: presso dinmica [N/m2] : massa especif. fluido [kg/m2] V: velocidade do fluido [m/s] g: acelerao da gravidade [m/s2] : peso especif. fluido [kgf/m3] Presso total: Soma das presses esttica e dinmica. Tanto a presso total quanto esttica, como tambm a dinmica, podem ser mensuradas atravs do tubo Pitot.

    Figura 2.3: Mensurando presso esttica, dinmica e total atravs de um tubo de Pitot.

    Presso diferencial: a diferena de presso medida em dois pontos de um duto ou equipamento, tambm denominado de delta-P. Figura 2.4 (ao lado): Mensurao de presso diferencial

  • 1-3

    Apostila: Instrumentao e Controle Prof. Fernando Porto Curso Eng. Produo - UNITAU

    2.3. ELEMENTOS MECNICOS DE MEDIO DE PRESSO Podem ser classificados como: 1. Elementos mecnicos de medio direta de presso:

    Manmetros de tubo em U Manmetros de tubo inclinado

    2. Elementos mecnicos elsticos de medio de presso:

    Diafragma metlico Diafragma no metlico Fole Bourdon (tipo C e helicoidal)

    2.3.1. ELEMENTOS MECNICOS DE MEDIO DIRETA DE PRESSO MANMETROS DE TUBO EM U

    = . onde P: presso medida [kgf/m2] Hg: peso especfico do Hg [kgf/m3] h: diferena de nvel [m] Figura 2.5: Diagrama esquemtico de um manmetro de tubo em U usando mercrio.

    Os medidores de coluna de lquido no so adequados para altas presses ou para casos de interao entre o fluido a medir e o lquido da coluna por exemplo. Alm disso, ocupam certo espao e precisam operar em uma determinada posio, o que dificulta a portabilidade. Figura 2.6: Exemplos de manmetros de tubo em U.

    2.3.2. ELEMENTOS MECNICOS ELSTICOS DE MEDIO DE PRESSO DIAFRAGMA - METLICO Adequado para pequenas variaes de presso Figura 2.7

  • 1-4

    Apostila: Instrumentao e Controle Prof. Fernando Porto Curso Eng. Produo - UNITAU

    Figura 2.8: Diagramas esquemticos de manmetros de diafragma metlico, com cpsula de diafragma do tipo montagem simples.

    O maior nmero de diafragmas (cpsulas) permite o aumento da sensibilidade, embora isto leve a uma reduo na linearidade. Figura 2.9: Diagrama esquemtico de manmetro de diafragma metlico, com cpsula de diafragma do tipo montagem mltipla.

    Figura 2.10: Manmetro de diafragma metlico, com cpsula de diafragma do tipo montagem mltipla.

  • 1-5

    Apostila: Instrumentao e Controle Prof. Fernando Porto Curso Eng. Produo - UNITAU

    DIAFRAGMA NO METLICOS

    Figura 2.11: Diagrama esquemtico de medidor de presso utilizando diafragma no metlico.

    Os diafragmas no metlicos so conectados ao processo em que se quer mensurar a presso, e se movem atuando em oposio a uma mola calibrada ou algum outro elemento elstico (Figura 2.11). Os materiais no metlicos usualmente utilizados na confeco dos diafragmas so teflon, neoprene, polietileno, etc. FOLE

    Figura 2.12: Diagrama esquemtico de medidor de presso utilizando fole (esquerda) e exemplar

    tpico do tipo de instrumento (direita). Foles so elementos elsticos que sofrem expanso e contrao quando submetidos a variaes de presso, sendo o movimento resultante utilizado para mensurar presso. Os materiais mais utilizados so lato, bronze fosforoso, cobre-berlio e ao inox. A escolha do material depende da presso a ser medida e as condies de corroso a que ser submetido. TUBOS BOURDON C Os tubos Bourdon geralmente so compostos de um tubo com seo oval, disposto na forma de arco de circunferncia, tendo uma das extremidades fechada e conectada ao dispositivo indicador ou de controle do instrumento. A outra extremidade aberta e conectada ao processo cuja presso se deseja mensurar. Uma vez que o tubo Bourdon seja pressurizado, ocorre o movimento da extremidade

  • 1-6

    Apostila: Instrumentao e Controle Prof. Fernando Porto Curso Eng. Produo - UNITAU

    fechada, sendo este movimento transmitido por meio de um dispositivo multiplicador (composto por engrenagens e molas) a um ponteiro que ir mostrar em uma escala o valor da presso mensurada. Este tipo de tubo Bourdon denominado de tubo Boudon C ou simplesmente de tubo Boudon.

    Figura 2.13: Diagrama esquemtico de medidor de presso utilizando tubo Bourdon (direita) e exemplar tpico do tipo de instrumento (esquerda).

    TUBO BOURDON HELICOIDAL

    Figura 2.14: Exemplares tpicos de tubos Bourdon helicoidais e respectivos diagramas

    esquemticos.

  • 1-7

    Apostila: Instrumentao e Controle Prof. Fernando Porto Curso Eng. Produo - UNITAU

    FAIXAS DE APLICAO DE INSTRUMENTOS DE PRESSO

    Preciso de 0,5 a 1,0% da escala Faixa de utilizao (kgf/cm2): Bourdon C: 1 a 2000 Espiral e tubo: 14 a 6000 Helicoidal: at 300 Fole (belows): 0,07 a 2

    Figura 2.15

    2.4. DISPOSITOVOS ELETRO-ELETRNICOS DE MEDIO DE PRESSO Capacitivo (Dp cell) capacitor varivel baixas presses (no vcuo) Piezoeltrico cristal monocristalino de slica altas presses estticas e dinmicas Transdutor de deformao Normalmente sensores de presso so associados a sensores de temperatura para evitar distores CAPACITIVO (DP CELL) CAPACITOR VARIVEL

    Nos transdutores capacitivos, o diafragma funciona como armadura comum de dois capacitores em srie. O deslocamento do diafragma devido variao de presso resulta em aumento da capacitncia de um e diminuio de outro. E um circuito oscilador pode detectar essa variao. Figura 2.16

    Usados para presses desde vcuo at cerca de 70 MPa. Diferenas a partir de aproximadamente 2,5 Pa. Preciso de at 0,01 % do fundo de escala. Boa estabilidade trmica. PIEZOELTRICO CRISTAL MONOCRISTALINO DE SLICA Os transdutores piezeltricos usam o efeito de mesmo nome para gerar o sinal eltrico. Se o circuito processa apenas a tenso gerada devido ao efeito piezeltrico, o dispositivo registra apenas variaes

  • 1-8

    Apostila: Instrumentao e Controle Prof. Fernando Porto Curso Eng. Produo - UNITAU

    de presso, pois a tenso cai rapidamente em condies estticas. Isso pode ser muito til em algumas aplicaes. Mas h circuitos que detectam a frequncia de ressonncia do cristal e, portanto, podem medir presses estticas. Entretanto, so sensveis a variaes de temperatura e a instalao requer cuidados especiais.

    Figura 2.17: Diagrama esquemtico de instrumento utilizando cristal piezoeltrico.

    TRANSDUTOR DE DEFORMAO O transdutor de deformao usa um sensor tipo "strain gage" para indicar a deformao do diafragma provocada pela presso. Pode medir presso diferencial conforme esquema da figura a seguir ou ter construo singela, para apenas uma entrada. Preciso at aproximadamente 0,25% do fundo de escala. H tipos para as mais diversas faixas de presses (0,001 a 1400 MPa).

    Figura 2.18: Diagrama esquemtico de transdutor de

    deformao.

    Figura 2.19: Strain Gage

  • 1-9

    Apostila: Instrumentao e Controle Prof. Fernando Porto Curso Eng. Produo - UNITAU

    2.5. CALIBRAO DE INSTRUMENTOS DE PRESSO Ver livro texto Instrumentao Industrial, Egdio Alberto Bega, 3 Edio, Ed. Intercincia, IBP. 2.6. EXERCCIOS 1. A uma tubulao que transporta um fluido de peso especfico 850 kgf/m acopla-se um

    manmetro de mercrio, conforme indicado na figura. A deflexo no mercrio de 0,9 m. Sendo dado Hg=13600 kgf/m, determine a presso esttica a que o fluido est submetido, no eixo da tubulao

    2. A uma tubulao que transporta um fluido de peso especfico 950 kgf/m acopla-se um

    manmetro de mercrio, conforme indicado na figura a seguir. A deflexo no mercrio de 1,2 m. Sendo dado Hg =13600 kgf/m, determine a presso esttica a que o fluido est submetido, no eixo da tubulao.

    3. Um leo ( = 880 kgf/m3) passa pelo conduto da figura abaixo. Um manmetro de mercrio,

    ligado ao conduto, apresenta a deflexo indicada. A presso esttica em M de 2k

Recommended

View more >