Especificação transmissores pressão diferencial

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PROF. Antonius Henricus Maria de Knegt. 
METODOLOGIA DE PROJETOS DE AUTOMAÇÃO 
 
 
 
 
4 a 20 mA 
Transmissor 
 
7. ESPECIFICAÇÃO DE TRANSMISSORES DE PRESSÃO DIFERENCIAL 
 
7.1 Introdução: Um transmissor de pressão diferencial é um instrumento que possui 
uma ou duas tomadas de impulso conectadas ao processo, uma recebendo pressão 
P1 e a outra recebendo uma pressão P2, (P1 < P2). Proporcionalmente a este pressão 
diferencial aplicada, o instrumento fornece um sinal de saída em corrente, usualmente 
4 a 20 mA, que é então enviado a instrumentos na sala de controle (figura 1). 
Figura 1 – Transmissor de pressão diferencial 
7.2. Aplicações: Pode ser empregado para medir as seguintes variáveis de processo: 
7.2.1 Pressão Manométrica: Para medir uma pressão manométrica, a entrada de 
baixa pressão do instrumento não é conectada, ficando aberta para o ar atmosférico e 
a tomada de alta pressão é conectada ao ponto de medição no processo (figura 2). 
 
 
 
 
 
 
figura 2 - Medição de pressão com transmissor de pressão diferencial 
 
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PKQ 
4 a 20 mA Transmissor 
 
7.2.2 Nível: A entrada de baixa pressão fica aberta para a tmosfera e a entrada de alta 
pressão é conectada ao processo. 
 
 
 
 
 
 
Figura 3 – Medição de nível 
7.2.3 Vazão: O método mais empregado para medir vazão nas industrias envolve criar 
uma restrição a passagem do fluido, o que ocasiona uma elevação da pressão a 
montante e um abaixamento a jusante. Demonstra-se que a vazão de fluido passante 
nestas condições é proporcional a raíz quadrada do diferencial de pressão criado pela 
restrição: 
Assim, se conectarmos as tomadas de pressão antes e depois da restrição, 
respectivamente as entradas de alta e baixa pressão do transmissor, seu sinal de 
saída será proporcional ao quadrado da vazão do fluido. Desta forma, embora não 
meça vazão diretamente, o transmissor de pressão diferencial é muito empregado 
para medir vazão associado a um elemento restritor (placa de orifício, venturi, bocal de 
vazão etc). A figura a seguir mostra uma medição deste tipo empregando uma placa 
de orifício. 
 
 
 
 
 
 
 
 
figura 4 - Medição de vazão: transmissor de pressão diferencial em conjunto com uma placa de orifício 
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7.2.4 Densidade: As entradas de pressão alta e baixa do transmissor são conectadas 
a parede do tanque com líquido cuja densidade se quer medir (figura 5). Deve-se 
tomar o cuidado de posicionar a tomada de baixa pressão abaixo do nível mínimo do 
tanque. Nesta condição, a pressão diferencial aplicada ao instrumento será igual ao 
pêso da coluna de líquido entre as duas tomadas, a qual é linearmente proporcional a 
sua densidade: P = gh. 
 
 
 
 
 
Figura 5 - Medição de densidade 
 
7.3.4.1 Calibrações especiais: Quando um transmissor de pressão diferencial é 
empregado em medição de nível pode ser necessário ajustar nele um valor diferente 
da pressão mínima e máxima de processo. Vamos examinar em seguida estas 
situações. 
 
7.3.4.1.1 Elevação de zero: Considere a medição de nível mostrada na figura 6. Uma 
instalação como esta é as vezes necessária em situações onde algum depósito 
acumulado no fundo do tanque possa ocasionar entupimento da tomada de pressão. 
Nesta situação, pressão zero no transmissor não corresponde a nível zero no tanque. 
Portanto o transmissor deve ser ajustado para fornecer uma saída em mA 
correspondente a pressão causada pela coluna h. Vamos supor que o tanque 
contenha água, h = 200mm e que o nível máximo seja H = 2000mm. 
 
 
 
 
 
Figura 6 - Elevação de zero 
Nível mínimo 
mínimo 
h 
4 a 20 mA 
h=200 
H=2000 
ÁGUA 
Transmissor 
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Para calibrar o transmissor é necessário calcular quanto vale em termos de corrente 
de saída os 200 mm de água no fundo do tanque. 
 
Portanto o transmissor deverá ser calibrado para fornecer 5,6 mA com pressão 
diferencial igual a zero e 20 mA com pressão diferencial igual 1800mmH2O como 
mostra a reta de calibração do transmissor na figura 7. Este procedimento chama-se 
ELEVAÇÃO DO ZERO DO TRANSMISSOR. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 7 – Reta de calibração do transmissor para ELEVAÇÃO DE ZERO 
 
7.3.4.1.2 Supressão de zero: Numa planta industrial muitas vezes é conveniente 
instalar um tanque acima da cota zero. Neste caso, se o transmissor for instalado junto 
ao tanque, deverá ser previsto uma escada e uma plataforma somente para facilitar o 
acesso ao mesmo. Ainda que tal plataforma já esteja prevista por outros motivos, a 
instalação do transmissor junto ao tanque sempre dificulta sua calibração ou a simples 
verificação do valor instantâneo medido por parte do pessoal que opera a planta. 
Portanto, é mais fácil e barato instalar o transmissor no piso, a uma altura de 
aproximadamente 1,60 metros. Neste caso deverá ser feita no transmissor uma 
calibração especial denominada SUPRESSÃO DE ZERO. A figura 8 mostra como 
ficará a instalação. 
 
 
 
x
mAx




200
6,1
2000
16200
)420(2000
-200 
5,6 
20 
16 
12 
4 
8 
1800 
P(mmH2O) 
I(mA) 
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Figura 8 - Transmissor abaixo do fundo do tanque - Supressão do zero 
 
Considerando novamente que o tanque contenha água, nível máximo H = 2000 
mmH2O e h = 200 mmH2O verificamos que agora será necessário subtrair o 
correspondente a 200 mmH2O da corrente de saída do transmissor, ou seja: o 
transmissor deverá fornecer 4 mA com pressão diferencial aplicada igual a 200 e 20 
mA com pressão igual a 2200 mmH2O. Veja a reta de calibração mostrada a seguir na 
figura 9. 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 9 – Reta de calibração do transmissor para SUPRESSÃO DE ZERO 
 
 
 
I(mA) 
0 
20 
16 
12 
4 
8 
2200 
P(mmH2O) 
I(mA) 
200 
h 
H=2000 
ÁGUA 
Transmissor 
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A superposição das figuras 7 e 9 resulta na figura 10. Observa-se que os 
procedimentos de elevação e supressão tem o efeito de deslocar para frente e para 
trás a reta de calibração do transmissor. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 10 – ELEVAÇÃO e SUPRESSÃO DE ZERO 
 
 
7.3.5 Instalação do transmissor: A montagem do transmissor e das conexões ao 
processo (tomadas) varia em função da variável medida, ou situação. Basicamente, 
em medições de gás o transmissor deve ficar acima de modo que toda umidade 
condensada nas tomadas retorne para o processo. Na medição de líquidos o 
transmissor fica abaixo para que o gás contido no líquido suba até um ponto de 
sangria. Na medição de vapor é necessário criar uma coluna de condensado nas 
tomadas para impedir que vapor a alta temperatura penetre na câmara de medição. 
Neste caso o transmissor fica abaixo e as tomadas devem ser previamente 
preenchidas com água fria antes que as válvulas debloqueio sejam abertas. Além 
disto, com exceção de gases secos, é necessário inclinar as tomadas à razão de 1:10 
para evitar o acúmulo de bolhas no caso de líquidos ou de condensado no caso de 
vapor e gases úmidos. Alguns exemplos de montagens, mostrando a localização do 
transmissor em relação a linha e o trajeto das tomadas está mostrado na figura 11 a 
seguir. Com relação a posição do transmissor deve ser seguida a tabela abaixo. 
 
 
 
 
0 
20 
16 
12 
4 
8 
1800 2000 2200 
P(mmH2O) 
I(mA) 
200 -200 
Elevação Supressão 
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Fluido de processo Localização das tomadas Instalação do transmissor 
em relação as tomadas 
 
Gás 
 
 
Superior ou lateral 
 
Acima 
 
Líquido 
 
 
Lateral 
 
Abaixo ou no mesmo nível 
 
Vapor 
 
Lateral 
Abaixo usando-se câmara 
de condensação (pote de 
condensação) 
 
 
 
 
 
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Figura 11 – Exemplos de localização do transmissor e tomadas 
 
7.4. Especificação de transmissores de pressão diferencial: A correta 
especificação de um transmissor pode ser feita empregando algumas recomendações 
de ordem prática, relacionadas a seguir. 
 
7.4.1 Selecionar a classe de precisão do transmissor segundo a precisão requerida 
pelo processo. Atualmente os transmissores de pressão diferencial mesmo os de 
fabricação normal possuem uma precisão muito apurada: 0,1% do “span” calibrado. 
Este valor de precisão normalmente atende a qualquer aplicação industrial. No entanto 
é sempre conveniente verificar este ponto. 
 
7.4.2 Especificar a faixa de trabalho mais estreita possível. Porém, na escolha da faixa 
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geralmente deve-se adicionar uma folga prevendo alteração nos dados de processo, 
devidas a expansões, ou modificações no projeto inicial: 
 
Medição de pressão: Neste caso é aconselhável escolher uma faixa de trabalho para 
o transmissor com folga de 20 a 30% da pressão máxima do processo. 
 
Medição de Vazão: O caso de vazão é crítico. Além de ser frequente ocorrerem 
modificações no valor original da vazão, ainda existe o problema da pressão 
diferencial aumentar com o quadrado do fluxo, ou seja: P = KQ². Por isto, um 
aumento de 10% na vazão original de projeto, significa 1,11,1 = 1,21, ou seja 21% a 
mais no transmissor. Se o aumento for de 20% (o que não é raro acontecer) a pressão 
diferencial no transmissor será incrementada de 44%. Por isto, a folga na faixa de 
trabalho do transmissor deve ser de 40% a 50% do diferencial máximo de projeto. 
 
Medição de nível: Para nível, normalmente não é necessário adicionar folgas, uma 
vez que um tanque é um equipamento que dificilmente será modificado. 
 
Medição de densidade: Para medição de densidade também não é necessário 
considerar folga na faixa de trabalho. 
 
 
4.3 Exercícios 
 
4.3.1 Especificar um transmissor de pressão com os seguintes requisitos: 
Fluido: ar atmosférico 10 a 35 oC 
Precisão requerida igual a 0.5%. 
Máxima valor da pressão de processo igual a 7.0 kg/cm². 
Com indicador local de saída. 
 
4.3.2 Especificar transmissor de nível para um tanque considerando: 
Precisão de 0.25%. 
Altura do tanque igual a 4.0 metros. 
Líquido no tanque: gasolina (densidade relativa = 0.75). 
Com indicador local de saída. 
Flangeado ao tanque. 
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Determinar também os os valores de calibração do instrumento para elevação de 0,5 
metro e supressão de 1,5 metro. Desenhar as retas de calibração para as duas 
hipóteses. 
 
4.3.3 Especificar transmissor de pressão diferencial para medição de vazão 
considerando: 
fluido: água. 
Precisão de 0.1%. 
Máximo diferencial de projeto igual a 2500 mmH20. 
Com indicador local de saída. 
 
4.3.4 Especificar um transmissor para medição de densidade em um tanque contendo 
uma solução de H²S04, com densidade igual a 1,3 20%. O nível do tanque é 
constante igual a 500 mm. Desenhar também a reta de calibração.