Medição de Pressão

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Medição de Pressão
 Definição das Grandezas de 
 Medida
 Pressão
 Definição Força por unidade de área
 Unidade SI Pascal (Pa)
 P = F / A
 Exemplo: Detecção de passagem de uma 
 peça /produto em uma dada posição ao 
 longo do seu deslocamento
 Outras unidades usadas
 Atmosfera (atm)
 bar (bar = 100 kPa = 100 000 Pa)
 Milímetro de mercúrio (torr) (mmHg)
 libra-força por polegada quadrada 
 (psi ≈ 6 894,757 Pa)
 Quilograma-força por centímetro 
 quadrado (Kgf / cm^2)
 Milímetro de coluna de água (mmH2O)
 ISA 5.1 Pressão
 Elemento primário PE
 Transmissor com indicação PIT
 Transmissor com registro PRT
 Controlador com indicação PIC
 Alarme baixo PSL
 Alarme alto PSH
 Chave de deteção de alto e baixo PSHL
 Elemento final de controle PV (Não indicado o tipo de elemento)
 Conceitos Gerais das Grandezas 
 de Medida
 Pressão
 Em um fluido, a pressão em um dado 
 ponto é dependente da profundidade
 Teorema de Pascal
 Este princípio é a base da hidráulica que 
 utiliza fluidos incompressíveis. Assim a 
 força mecânica desenvolvida em um 
 fluido sob pressão pode ser transmitida, 
 multiplicada ou controlada
 Os fluidos são meios contínuos e a pressão 
 aplicada sobre eles é transmitida a todos 
 os pontos até às paredes do vaso, 
 independentemente da sua forma, e 
 produz a mesma força em áreas iguais.
 Tipos de Sistema
 Hidráulico O fluido é um líquido, geralmente óleo
 Pneumático O fluido é um gás, geralmente o ar
 Referências
 Pressão atmosférica
 Pressão exercida pela atmosfera (camada 
 gasosa que envolve o globo terrestre, com 
 espessura de cerca de 50km
 Ao nível do mar, em condições normais de 
 gravidade (g=9,80665m/s2) e temperatura 
 de 0oC esta pressão equivale a 1 atm
 Pressão absoluta
 Pressão medida a partir do vácuo ou zero 
 absoluto
 Pressão manométrica (ou relativa)
 Pressão diferencial em que um dos 
 pontos está aberto para a atmosfera 
 (medição de pressão em relação à 
 atmosfera local)
 Pressão diferencial
 Diferença de magnitude entre duas 
 pressões quaisquer
 Zero Absoluto
 Representa a total ausência de pressão ou 
 total ausência de qualquer fluido 
 confinado
 Pressão total (Equação de Bernoulli da 
 mecânica dos fluidos É a soma das pressões estática e dinâmica
 Pressão Dinâmica
 Pressão devida a velocidade de um fluido 
 em movimento, que ocorre no sentido da 
 corrente do fluido
 Pressão Estática
 Força por unidade de área exercida 
 perpendicularmente à parede de uma 
 tubulação, por um fluido que escoa na 
 direção paralela à sua parede
 Pressão da coluna de líquido
 É a pressão criada por uma coluna de 
 fluido, de altura he densidade ρ, em um 
 determinado ponto no interior de um 
 recipiente
 Teorema de Stevin
 “A diferença de pressão entre dois pontos 
 de um fluido em repouso é igual ao 
 produto do peso específico do fluido pela 
 diferença de cota entre os dois pontos”
 Relaciona as pressões estáticas exercidas 
 por um fluido em repouso (pressão 
 hidrostática) com a altura da coluna do 
 mesmo em um determinado reservatório
 Lei da Continuidade
 Estabelece que o produto da velocidade 
 média (v), área da seção transversal do 
 tubo (A) e densidade do fluido (ρ) para um 
 determinado fluxo deve permanecer 
 constante ρ . A1 . v1 = ρ . A2 . v2
 Qualquer fluido que se move através de 
 um tubo obedece à Lei da Continuidade
 Técnicas de Medição de Pressão
 Medidores Mecânicos Manômetros
 Elementos mecânicos de medição direta
 Manômetro em tubo tipo U
 A pressão a ser medida é aplicada a uma 
 das aberturas do tubo, enquanto uma 
 pressão de referência é aplicada à outra 
 abertura (geralmente a pressão 
 atmosférica).
 A diferença entre as pressões é 
 proporcional à diferença do nível do 
 líquido.
 Manômetro tipo tanque ou coluna reta 
 vertical
 Manômetro de tubo em U com diâmetros 
 diferentes
 Fornece um meio mais fácil de ler a 
 pressão: não é mais necessário medir a 
 diferença de altura entre duas colunas de 
 líquido, apenas a altura de uma única 
 coluna.
 Manômetro de coluna inclinada
 Possibilita a obtenção de um 
 deslocamento maior, mesmo na medição 
 de pressões muito baixas (sensibilidade 
 muito alta)
 Exemplo: São utilizado em indústrias 
 como padrão primário de pressão para 
 calibração de outros manômetros 
 industriais, para medidas exatas nos 
 processos industriais
 São adequados para medições de 
 pequenas pressões e seu uso é restrito a 
 bancadas
 Elementos mecânicos elásticos de 
 medição
 Fole
 É, basicamente, um cilindro metálico, 
 corrugado ou sanfonado, i.e., um 
 elemento elástico que sofre 
 deslocamento no mesmo sentido da 
 pressão externa
 Exemplo: Esse medidor de manômetro 
 tipo fole é bastante utilizado em 
 situações gasosas e de baixa pressão
 Diafragma
 São membranas elásticas (folhas 
 onduladas de forma circular) que sofrem 
 deformação pela ação da diferença de 
 pressão entre dois pontos quaisquer ou 
 entre a pressão a ser medida e a pressão 
 atmosférica local
 Exemplo: São apropriados para medição 
 de gases e vapores não corrosivos e para 
 medir baixa pressão e micropressão
 Cápsulas de diafragma
 Uma cápsula consiste em dois diafragmas 
 metálicos soldados. São apropriados para 
 medição de gases e vapores não 
 corrosivos e para medir baixa pressão e 
 micropressão
 Tubos de Bourdon
 A pressão atuando no interior do Bourdon 
 produz uma deformação proporcional 
 que é amplificada, mecanicamente, e 
 transmitida para um ponteiro que 
 movimenta em uma escala
 A configuração mais comum é o tubo de 
 Bourdon em C
 Exemplo: Restrito a pressões menores 
 que 200 kPa e sensíveis a choques 
 mecânicos e vibrações
 Manômetros com Selagem Líquida
 Em processos industriais que manipulam 
 fluidos corrosivos, viscosos, tóxicos, 
 sujeitos à alta temperatura e/ou 
 radioativos, a medição de pressão com 
 manômetro tipo elástico exige um 
 procedimento de selagem líquida para 
 impedir o contato do fluido com o 
 elemento de medição
 Sensores
 Sensor Mecânico Elástico com Transdutor 
 de Pressão
 Utiliza um diafragma de pressão 
 (elemento mecânico elástico) e 
 um LVDT
 Consiste em uma bobina primária (entre 
 A1 e A2), duas bobinas secundárias ligadas 
 em oposição de fase (saída entre B1 e B2) e 
 um núcleo de ferro-doce centrado em 
 relação às bobinas.
 Quando há pressão aplicada, ocorre o 
 deslocamento do núcleo, provocando 
 tensões diferentes nas bobinas 
 secundárias e a tensão entre B1 e B2 será 
 proporcional ao deslocamento
 Exemplo: São utilizados em processos 
 que exijam facilidade de limpeza e 
 fluidos de processos corrosivos
 Sensor de Pressão Capacitivo
 Medem a partir da deformação efetuada 
 pela pressão do processo que se deseja 
 medir em uma das placas do elemento 
 capacitivo (diafragma sensor -eletrodo 
 móvel do capacitor)
 Tal deformação altera o valor da 
 capacitância total que é medida por um 
 circuito eletrônico
 Exemplo: São utilizados em uma faixa 
 extensa de pressão, de 3Pa a 107 MPa
 Sensor de Pressão Piezoelétrico
 Os elementos piezelétricos são cristais, 
 como o quartzo, a turmalina e o titanato 
 que acumulam cargas elétricas em certas 
 áreas da estrutura cristalina, quando 
 sofrem uma deformação física, por ação 
 de uma pressão.
 O próprio elemento piezoelétrico 
 transmite o sinal da deformação, que é 
 ampliado e convertido em um sinal de 
 saída
 Exemplo: São muito recomendados para 
 caracterização dinâmica de pressões. 
 Podem chegar a operar em bandas de até 
 1MHz de variação de pressão
 Sensor de Pressão Piezoresistivo
 Os sensores de pressão piezoresistivos 
 têm a propriedade de variar a resistência 
 elétrica quando submetidos a uma força e 
 consequente deformação
 Extensômetros de resistência elétrica
 São elementos sensores piezoresistivos 
 muito utilizados para medir pressão e se 
 encontram, geralmente, associados a um 
 diafragma de área determinada
 Exemplo: Recomendado para a utilização 
 em transdutores e em ensaios de grandeprecisão e de longa duração
 Resistor sensor de força (FSR –force 
 sensitive resistor)
 Apesar do nome força, ele é dependente 
 da área de aplicação da força, logo, é 
 muito útil na medição de pressão
 Exemplo: Leitura de toque em telas e 
 displays touch
 Transdutor de pressão diferencial 
 capacitivo
 Uma diferença de pressão entre as 
 câmaras de alta(High) e de baixa(Low) 
 pressão produz uma força no diafragma 
 isolador que é transmitida pelo líquido de 
 enchimento (silicone ou fluorube) ao 
 diafragma sensor (armadura móvel)
 Exemplo: Utilização com sistemas de 
 medição de fluxo ventilatório por pressão 
 do ar
 Autor do Mapa 
 Conceitual: 
 Lucas Costa Souza