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MEDIÇÃO DE PRESSÃO INTRUMENTAÇÃO. Objetivo Direta ou indiretamente Importância : Inferir também medidas de outras variáveis : Monitorar ou controlar o.

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1 MEDIÇÃO DE PRESSÃO INTRUMENTAÇÃO

2 Objetivo Direta ou indiretamente Importância : Inferir também medidas de outras variáveis : Monitorar ou controlar o estado de um processo SegurançaQualidade Estabilidade operacional Formas de medição : Vazão, Nível Temperatura. Condução de sinal e transdutores Ainda,

3 Medidas de pressão Absoluta – Acima do 0 ( zero absoluto) - vácuo Atmosférica ou barométrica Manométrica Estática Pressão de velocidade, Hidrostática Constitui-se de um duto curvado em forma de U Tendo uma das extremidades ligadas ao ponto onde se deseja medir a pressão e a outra, normalmente aberta para o ambiente (manométrica) ou então ligada a outro ambiente com pressão distinta daquela da outra extremidade (pressão diferencial). Sistema baseado no equilíbrio de uma coluna líquida Tubo em U

4 Princípio - h g Fluido usual : mercúrio ou água Precisão satisfatória Inconveniente fragilidade Range 2 – 2,5 kgf Erros : causados pela temperatura, leitura. Variantes do tubo em U

5 Dispositivos mecânicos empregados em sensores de pressão 1 - Bourdon manômetro de mola Range de operação – 50 até psig, Utilizam elementos com memória (flexíveis), que se deformam quando submetidos a esforços mecânicos, restabelecendo suas configurações originais depois de cessadas as forças. Tipos - configuração Tipo C –arco abertoEspiral planaHelicoidal -mola (maior grau de movimentação)

6 Tipo C Helicoidal Manômetros de bourdon- disposições construtivas Manômetro diferencial Manômetro duplo com relê - Alarme de contato vácuo Pressão positiva vacuomanômetro

7 Bronze (Cu/Zn) Bronze fosforoso ( Sn +P) Alumibras (Cu, Zn e Al), Aço inox Aços liga (Mo) Cobre berílho (Be +Co) Material de construção: Baixa pressão ( 50 kgf/cm2) Alta pressão 700 kgf/cm2 Máximo 70 % da escala Processo com muita oscilação 50% da escala Precisão nominal 2%, podendo chegar a 1% da máxima indicação ou mesmo 0,05 % (dispositivos especiais), para operação em faixa estreita do span Faixa recomendável para leitura Obs: 5 % da faixa inicial imprecisa

8 Dispositivos acessórios empregados associados às instalações de manômetros de bourdon Dispositivos acessórios empregados associados às instalações de manômetros de bourdon Válvulas de bloqueio e de dreno Sifão Recomendado quando a temperatura ( ˃ 60º C) supera a capacidade de operação (soldas) do instrumento (manômetros, pressostatos e transmissores). Serpentina de resfriamento Dissipação de calor, minimizar vibração Amortecedor de pulsação (variações bruscas de pressão) Em instrumentos ligados à linhas pulsantes. Restringem a passagem do fluido, equalizando a freqüência de pulsação permitindo assim leitura estável. Reduz em conseqüência manutenção e aferições freqüentes.

9 Absorvem pulsações, mas particularmente isolam o dispositivo elástico (burdon) do contato com o fluido de processo. Dispositivos acessórios empregados associados às instalações de manômetros de bourdon Selagem (diafragma ou selo líquido) Supressor de pressão Protege o equipamento de sobrecarga de pressão. Possui um sistema interno de molas e um orifício retificado através do qual ajusta-se um pistão. O incremento de pressão é bloqueado por um sistema de anel e camisa que fecha a passagem para o instrumento.

10 Selagem tipo sifão serpentinas Absorvedor de pulsação amortecedor Controlador de pressão (supressor) Selo diafragma Válvula de bloqueio - dreno Pote de selagem manômetro Do processo

11 Supressor de pressão

12 Latão - para pressões reduzidas e vácuo (uso de mola de retorno). Neste caso normalmente constituído de dois foles. Inox – uso mais geral, outros materiais: bronze fosforoso, cobre/berílio, monel, hasteloy, etc. 2 - Foles Elemento sanfonado elástico empregado quando a faixa de medição opere entre pressão reduzida a pressão positiva. (até 50psig) Configurações: Fole livre Com mola de retorno Duplo fole Conjugado, mede pressão diferencial Material de construção Precisão até 0,5 %

13 Fole simples Diafragma Duplo diafragma

14 3 - Diafragmas / Cápsulas Princípio similar ao fole, porém o elemento flexível constitui-se de placa plana ou disco corrugado concêntrico. Da mesma forma que o fole, pode trabalhar conjugado a uma mola espiral. Características - Tipos Singular - um único diafragma Capsular - composto de duplos diafragmas selados, convexos ou paralelos (nested). Material de construção monel, bronze fosforoso, inconel, inox 316, tântalo, viton, couro, tecido plastificado, etc. Vantagens do dispositivo capsular maior curso da haste

15 Baseia-se em deformações elásticas em determinados materiais, que em conseqüência manifestam-se com sinais elétricos, ou mudam suas características elétricas quando sujeitos a estas deformações. Podem estar ou não diretamente ligados à superfície sujeita a deformação Desde pressões reduzidas até psi Precisão 0,1 a 0,25 % Sinais nestes dispositivos normalmente são combinados a um transdutor elétrico. Dispositivos eletromecânicos empregados em sensores de pressão Strain gages (gauge) Range de aplicação

16 Tipos : Resistivos Baseia-se na variação da resistência ohmica com a variação da secção/comprimento do condutor. Precisão 0,25 % Press ão até psi Strain gage resistivo Piezoresistivos Funcionamento idêntico aos de resistência de fio apenas que empregam semicondutores de sílica. Nestes sensores aplica-se compressão ou torção. São cerca de 100 vezes mais sensíveis que os de fio resistivo. Vantagens : Apresentam pequena dimensão, e elevada tensão de resposta (50 a 100 mA/V de excitação).

17 Kistler Instrument AG.

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19 Empregam em sua fabricação certos cristais que geram uma ddp entre as superfícies quando submetidos à pressão sob determinado eixo. Piezoelétrico (Quatzo, turmalina e titanatos) Características: Estabilidade elevada (a alta temperatura) Boa linearidade Reduzida histerese Desvantagem: Não adequado para medidas de pressão estática

20 Fator de Poison Fator de Gauge ComposiçãoGCoeficiente de Temperatura ConstantanNi-Cu2,12 x / o C SilícioTipo p100 a A 700 x / o C

21 As células capacitivas de pressão baseiam-se na variação da capacitância de um composto, quando submetido a uma variação de pressão. O elemento transdutor é parte integrante do próprio sensor. Um sinal de pressão é transferido, através de um sistema capilar, a um líquido de enchimento selado que faz interface com outra câmara, simétrica a anterior, através de uma placa comum as duas câmaras. Esta, também preenchida com líquido e isolada do outro ambiente que se encontra em diferente valor de pressão, através de outro diafragma sensor, que faz a interface com outro duto capilar. Analogamente ao sistema anterior, a pressão atmosférica é transmitida ao outro diafragma sensor por um dos lados da placa do capacitor. O valor da pressão é inferido pela variação da capacitância do sistema, a custa da diferença da distância das placas externas à placa central, aquela comum às duas câmaras. Capacitivos

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23 Baixas pressões Medida indireta Explorando propriedades dos gases (condutividade térmica, capacidade de ionização, propriedades elétricas, etc. Pirani –Pressões de a 100Pa Manômetro de ionização a Pa

24 Bibliografia Ver também com.br

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