Prática de Medidores de pressão em meios fluidos

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CENTRO UNIVERSITÁRIO DE PATOS DE MINAS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CAPÍTULO 7 – MEDIDORES DE PRESSÃO 
 
 
 
 
Discentes: Anamaria Rocha e Wilker Alves 
Disciplina: Laboratório de Engenharia 
Química I 
Docente: Renata Nepomuceno 
 
 
 
 
 
 
Patos de Minas 
2017 
1 INTRODUÇÃO 
1.1 Definições de pressão 
O conceito de pressão diz que é a distribuição de uma força sobre uma área, ou 
seja, quando uma força é aplicada sobre um objeto, a área sobre a qual a força é 
aplicada sofre pressão. Portanto, pressão é a relação entre uma força aplicada 
perpendicularmente a uma superfície de acordo com sua área (ASSIS et al., 2017). 
A pressão atmosférica pode ser definida como a pressão exercida pelo ar 
atmosférico sobre a superfície da terra. Sua manifestação está diretamente relacionada à 
força da gravidade e à influência que essa realiza sobre as moléculas gasosas que 
compõem a atmosfera. Assim, a pressão atmosférica sofre variações conforme as 
altitudes e as condições de temperatura do ar. O responsável pela determinação da 
medida da pressão atmosférica ao nível do mar foi o matemático e físico Evangelista 
Torricelli. Com essa experiência define-se que, ao nível do mar, 1 atm é a pressão 
equivalente a exercida por uma coluna de 76cm de mercúrio, onde g = 9,8 m/s², 
portanto: 1 atm = 76 cmHg = 760 mmHg = 1,01.105 Pa (PENAS, 2015). 
A pressão manométrica é a pressão medida em relação à pressão atmosférica. É 
dada pela diferença entre a pressão real ou absoluta e a pressão atmosférica. Esta é 
aplicada nos casos em que a pressão é superior à pressão atmosférica, ou seja, nos casos 
em que ela assume valor positivo (ASSIS et al., 2017). 
Já a pressão o vácuo, é quando um sistema tem pressão relativa menor que a 
pressão atmosférica. É a diferença entre a pressão real ou absoluta e a pressão 
atmosférica. Ela é aplicada nos casos em que assume valor negativo, ou seja, a pressão 
medida é inferior à pressão atmosférica (ASSIS et al., 2017). 
 A pressão absoluta é a soma da pressão relativa e da pressão atmosférica. 
Também se diz que é medida a partir do vácuo absoluto (ASSIS et al., 2017). 
A pressão diferencial é o resultado da diferença de pressão entre dois pontos. Ou 
seja, é a pressão medida em qualquer ponto, menos a pressão medida em um ponto de 
referência da pressão atmosférica (ASSIS et al., 2017). 
Já pressão estática é aquela exercida em um ponto, em fluidos estáticos, que é 
transmitida integralmente em todas as direções e produz a mesma força em áreas iguais. 
É o peso exercido por um líquido em repouso ou que esteja fluindo perpendicularmente 
a tomada de impulso. A pressão estática do processo é a pressão transmitida pelo fluido 
nas paredes da tubulação ou do vaso (ASSIS et al., 2017). 
Por outro lado, a pressão dinâmica ou cinética é aquela exercida por um fluído 
em movimento paralelo à sua corrente. É medida fazendo a tomada de impulso de tal 
forma que recebe o impacto do fluxo. A pressão dinâmica da tubulação é a pressão 
devido à velocidade do fluido (ASSIS et al., 2017). 
A pressão total é a pressão resultante da somatória das pressões estáticas e 
dinâmicas exercidas por um fluido que se encontra em movimento. É obtida quando um 
fluido em movimento é desacelerado para a velocidade zero, em um processo sem atrito 
e sem compressão (ASSIS et al., 2017). 
 
1.2 Medidores de Pressão 
1.2.1 Manômetro de Tubo em U 
Os manômetros de tubo U operam de acordo com o princípio da hidrostática, 
isto é, medem a pressão através de um balanço (ou equilíbrio) de forças em colunas de 
líquido confinadas em um recipiente tipo tubo U. As pressões que medem são 
relativamente baixas. O manômetro de tubo em U é aplicado na medição da diferença 
de pressão entre dois fluidos (FRANÇA, 2007). 
1.2.2Medidor Bourdon 
O manômetro Bourdon (ou de tubo Bourdon) é um instrumento de medida de 
pressão muito comum. É utilizado em processos industriais, em equipamentos do 
comércio, em hospitais e mesmo em alguns equipamentos residenciais. O manômetro 
Bourdon é construído com um tubo de seção transversal elíptica, curvado de tal forma 
que uma das extremidades está conectada à fonte de pressão e a outra ao ponteiro 
indicador de pressão. O fluído que exerce a pressão enche o tubo e exerce forças 
(FRANÇA, 2007). 
A força aplicada no anel externo é maior que no anel interno (a área é superior à 
do anel interno), fazendo com que o tubo se expanda para fora. Este movimento é 
transmitido ao ponteiro indicador de pressão (FRANÇA, 2007). 
Calibrando-se a deflexão do indicador com pressões conhecidas, pode-se 
estabelecer uma escala graduada. A pressão é então "lida" em uma escala circular 
graduada, na unidade da calibração do medidor (FRANÇA, 2007). 
Sua precisão depende do processo de fabricação, chegando a 0,1% ou 0,5% da 
escala (FRANÇA, 2007). 
Comumente este medidor indica pressão manométrica, isto é, a diferença entre a 
pressão do fluido-fonte e a pressão atmosférica local. Se a câmara na qual o tubo 
Bourdon é inserido for evacuada, o manômetro Bourdon pode também indicar a pressão 
absoluta (FRANÇA, 2007). 
Portanto, a prática objetiva avaliar as pressões de um fluxo de água através de 
dois métodos diferentes, o manômetro de tubo em U e o manômetro de Bourdon. 
 
2 MATERIAIS E MÉTODOS 
A fim se efetuar a leitura nos medidores de pressão de tubo em U e no 
manômetro de Bourdon, verificou se a tensão de trabalho estava correta. Feito isso, as 
válvulas e registros foram fechadas, exceto as válvulas V1, V2, V9, V9, V11 e V12. 
Verificaram-se também as conexões do medidor de pressão, conectando a saída 
no ponto dois e a entrada no ponto um. 
Acionou-se o sistema moto-bomba e efetuaram-se as medidas para diferentes 
aberturas das válvulas. 
Feitas as medições, o sistema moto-bomba foi desligado e observou-se o 
esvaziamento do tanque. Ao observar que a lâmina d’água estava nivelada com a 
abertura de tubulação de saída, fechou-se as válvulas V11 e V12. Medindo-se o nível de 
água acumulada. 
Com auxílio de um cronômetro e com o acionamento do sistema moto-bomba, 
avaliou-se o tempo decorrido até que houvesse uma diferença de alturas de líquido no 
tanque. Esse parâmetro foi avaliado para quatro diferentes aberturas das válvulas, 
observando-se a pressão em cada uma. 
3 RESULTADOS E DISCUSSÃO 
Os dados obtidos para as pressões aplicando tanto o manômetro de Bourdon 
quanto o manômetro de tubo em U se encontram na tabela 1 e 2 respectivamente, e estes 
já se encontram convertidos para diversas unidades do S.I. 
Já as tabela 3 e 4 apresenta as pressões absolutas para o manômetro de Bourdon 
e para o manômetro de tubo em U, respectivamente. Estes também se encontram em 
diversas unidades do S.I.. 
 
Tabela 1- Medidas de pressão pelo manômetro de Bourdon 
 
 
Tabela 2 - Medidas de pressão pelo manômetro de tubo em U 
 
 
Tabela 3- Pressões absolutas obtidas pelo manômetro de Bourdon 
Abertura 
da 
válvula 
mmHg Kgf/cm
2
 Pa atm bar lb/pol
2
 psi 
Fechada 2455,356 3,338 327352,000 3,230 3,273 47,479 47,342 
 1/2 2161,130 2,938 288125,400 2,843 2,881 41,789 42,342 
 3/4 2124,352 2,888 283222,075 2,794 2,832 41,078 41,342 
Aberta 2087,574 2,838 278318,750 2,746 2,783 40,367 40,342 
 
Tabela 4 - Pressões absolutas obtidas pelo manômetro de tubo em U 
Abertura 
da 
válvula 
mmHg Kgf/cm
2
 Pa atm bar lb/pol
2
 
Fechada 720,000 0,979 95992,060 0,946 0,960 13,922 
 1/2 810,000 1,101 107991,040 1,065 1,080 15,662 
 3/4 820,000 1,115 109324,260 1,078 1,093 15,855 
Aberta 828,000 1,126 110390,836 1,089 1,104 16,010 
Abertura da 
válvula 
mmHg Kgf/cm2
 Pa atm bar lb/pol
2
 psi 
Fechada 1765,356 2,400 235359,600 2,323 2,354 34,137 34,000 
1/2 1471,130 2,000 196133,000 1,936 1,961 28,447 29,000 
3/4 1434,352 1,950 191229,675 1,887 1,912 27,736 28,000 
Aberta 1397,574 1,900 186326,350 1,839 1,863 27,025 27,000 
Abertura da 
válvula 
mmHg Kgf/cm
2
 Pa atm bar lb/pol
2
 
Fechada 30,000 0,041 3999,660 0,039 0,040 0,580 
 1/2 120,000 0,163 15998,640 0,158 0,160 2,320 
 3/4 130,000 0,177 17331,860 0,171 0,173 2,513 
Aberta 138,000 0,188 18398,436 0,182 0,184 2,668 
 
Visto que os experimentos foram realizados na cidade de Patos de Minas, ao se 
obter as pressões absolutas, adicionou-se a pressão atmosférica encontrada nesta cidade. 
Os valores se encontram na tabela 5. 
Tabela 5- Pressão atmosférica de Patos de Minas 
Unidade de 
medida 
mmHg Kgf/cm
2
 Pa atm bar lb/pol
2
 
Valor 
encontrado 
690 0,938 91992,4 0,907 0,919 13,342 
 
Ao se analisar os valores encontrados na tabela 3 e 4, percebe-se uma grande 
diferença entre os valores, a tabela 6 apresenta o erro absoluto encontrado ao se 
comparar os valores para as diferentes formas de medição. Para se obter o erro foi 
utilizada a fórmula: 
 
 
 . 
Tabela 6 – Erro absoluto obtido pela diferença de métodos 
Abertura da 
válvula 
mmHg Kgf/cm
2
 Pa atm bar lb/pol
2
 
Fechada 241,022% 241,035% 241,020% 241,248% 241,026% 70,677% 
1/2 166,806% 166,814% 166,805% 166,945% 166,809% 62,521% 
3/4 159,067% 159,075% 159,066% 159,198% 159,070% 61,402% 
Aberta 152,122% 152,130% 152,121% 152,246% 152,125% 60,339% 
 
Percebe-se que há um erro significativo entre os métodos empregados na 
medição da pressão. O manômetro de Bourdon pode apresentar dois erros, o erro de 
pressão atmosférica e o erro hidrostático. O erro pro pressão atmosférico é quando o 
manômetro está graduado para pressões absolutas, e uma vez que mede a pressão 
relativa, a pressão atmosférica se desvia do padrão normal. Já o erro hidrostático é 
quando o manômetro se encontra abaixo da cota de tomada de pressão e o tubo de 
ligação se encontra cheio de líquido (FERREIRA, 2017). 
De acordo com França (2006), as principais fontes de erro encontrada na 
medição com o tubo em U são: erro na leitura de escala, erro de variação de elevação 
causado pela diferença entre pressões e o erro de capilaridade causado pela perda de 
carga. 
A perda de carga é dada principalmente pelo atrito causado entre o fluido e as 
paredes da tubulação. Quanto maior o atrito causado, ou seja, quanto maior a velocidade 
do fluído, maior será a perda de carga causada, uma vez que a velocidade do fluido é 
uma incógnita proporcional no cálculo de perda de carga (AMARAL; AMARAL, 
2016). 
Um fator importante a ser observado é que a tubulação para entrada do fluido no 
tubo em U possui diâmetro menor que a tubulação por onde escoa o fluido, podendo 
interferir no resultado obtido (FOX et al, 2011). 
 O manômetro de Bourdon também apresenta erros, o erro de pressão 
atmosférica e o erro hidrostático. O erro pro pressão atmosférico é quando o manômetro 
está graduado para pressões absolutas, e uma vez que mede a pressão relativa, a pressão 
atmosférica se desvia do padrão normal. Já o erro hidrostático é quando o manômetro se 
encontra abaixo da cota de tomada de pressão e o tubo de ligação se encontra cheio de 
líquido (FERREIRA, 2017). 
Outro fator observado na prática foi a avaliação da vazão em cada abertura da 
válvula, os dados se encontram na tabela 7. 
 
Tabela 7- Vazão obtidas pelas diferentes aberturas da válvula 
Abertura da 
válvula 
Tempo médio (s) Vazão (m3/s) 
Fechada - - 
1/2 25,343 0,227 
3/4 19,308 0,298 
Aberta 15,678 0,367 
 
Observa-se que há um aumento da vazão à medida que se abre a válvula, isso se 
deve ao maior fluxo de água que passa através da tubulação, quanto maior a abertura de 
válvula, maior o fluxo de água e, portanto, maior vazão. 
CONCLUSÃO 
Portanto, observa-se que a prática teve a intenção de utilizar diferentes métodos para 
medir pressão. Contudo houve um erro ao se comparar os métodos de manômetro de 
Bourdon e manômetro de tubo em U, causando uma dúvida na eficiência do método, 
não sendo possível dizer qual método é mais eficiente. Porém observa-se na literatura 
que o manômetro de Bourdon possui menos erros que o manômetro de tubo em U. 
REFERÊNCIAS 
AMARAL, Elbert Reis do; AMARAL, Tatiane Reis do. Analise dos fatores que 
influenciam nas perdas de carga em tubulações e acessórios hidráulicos. In: SIC, 5., 
2016, Montes Claros. Anais... . Montes Claros: IFNMG, 2016. p. 1 - 3. 
ASSIS, Bárbara Silveira et al. Medidores de pressão. 2017. Disponível em: 
<http://jomar.pro.br/wp/wp-content/uploads/2015/09/MEDIDOR_DE_PRESSÃO.pdf>. Acesso 
em: 22 out. 2017. 
FERREIRA, Licínio Manuel G. A.. Manômetros de Bourdon. Disponível em: 
<https://www.eq.uc.pt/~lferreira/BIBL_SEM/global/bourdon/Pdf/bourdon>. Acesso 
em: 22 out. 2017. 
FOX, R. W. , Pritchard, P. J. , & McDonald, A, T. 2011. Introdução à Mecânica dos 
fluidos. 7º ed. Rio de Janeiro: LTC. 
FRANÇA, Fernando A. Instrumentação e Medidas: grandezas mecânicas, 
UNICAMP 2007. 
FRANÇA, Prof. Dr. Fernando de Almeida. Técnicas Experimentais em Engenharia 
Automobilística. Campinas -SP: UNICAMP, 2006. 
PENAS, Rodolfo Alves. Pressão atmosférica. Disponível em: 
<http://www.mundoeducacao.com/geografia/pressao-atmosferica.htm>. Acesso em: 28 ago. 
2015.