MEDIÇÃO DE PRESSÃO

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MEDIÇÃO 
DE 
PRESSÃO 
 
 
 
 
 
 
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SUMÁRIO 
 
1 - PRESSÃO 2 
2.1 - MEDIÇÃO DE PRESSÃO 2 
2.2 - PRESSÃO ATMOSFÉRICA 2 
2.3 - PRESSÃO RELATIVA POSITIVA OU MANOMÉTRICA 2 
2.4 - PRESSÃO ABSOLUTA 2 
2.5 - PRESSÃO RELATIVA NEGATIVA OU VÁCUO 2 
2.6 - DIAGRAMA COMPARATIVO DAS ESCALAS 3 
2.7 - PRESSÃO DIFERENCIAL 3 
2.8 - PRESSÃO ESTÁTICA 3 
2.9 - PRESSÃO DINÂMICA 3 
2.10 - PRESSÃO TOTAL 3 
2.11- UNIDADES DE PRESSÃO 3 
2.12 - DISPOSITIVOS PARA MEDIÇÃO DE PRESSÃO 4 
2.12.1 - TUBO DE BOURDON 4 
2.12.2 - MEMBRANA OU DIAFRAGMA 4 
2.12.3 – FOLE 5 
2.12.4 - COLUNA DE LÍQUIDO 5 
2.12.5 – SENSOR TIPO PIEZOELÉTRICO 7 
2.12.6 – SENSOR TIPO STRAIN GAUGE OU PIEZORESISTIVO 8 
2.12.7 – SENSOR TIPO CAPACITIVO 10 
2.12.8 - SENSOR PÔR SILÍCIO RESSONANTE 11 
EXERCÍCIOS 16 
TABELA DE CONVERSÕES - UNIDADES DE PRESSÃO 20 
 
 
 
 
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1 - PRESSÃO 
 
2.1 - MEDIÇÃO DE PRESSÃO 
 
 Medição de pressão é o mais importante padrão de medida, pois as medidas de 
vazão, nível, etc. podem ser feitas utilizando-se esse princípio. 
 Pressão é definida como uma força atuando em uma unidade de área. 
 
 P = F onde: P = Pressão 
 A F = Força 
 A = Área 
2.2 - PRESSÃO ATMOSFÉRICA 
 
 É a pressão exercida pela atmosfera terrestre medida em um barômetro. Ao nível 
do mar esta pressão é aproximadamente de 760 mmHg. 
 
2.3 - PRESSÃO RELATIVA POSITIVA OU MANOMÉTRICA 
 
 É a pressão medida em relação à pressão atmosférica, tomada como unidade de 
referência. 
 
2.4 - PRESSÃO ABSOLUTA 
 
 É a soma da pressão relativa e atmosférica, também se diz que é medida a partir 
do vácuo absoluto. 
 
 Importante: Ao se exprimir um valor de pressão, determinar se a pressão é 
relativa ou absoluta. 
 
 Exemplo : 3 Kgf/cm2 ABS Pressão Absoluta 
 4 Kgf/cm2 Pressão Relativa 
 
 O fato de se omitir esta informação na indústria significa que a maior parte dos 
instrumentos medem pressão relativa. 
 
2.5 - PRESSÃO RELATIVA NEGATIVA OU VÁCUO 
 
 É quando um sistema tem pressão relativa menor que a pressão atmosférica. 
 
 
 
 
 
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2.6 - DIAGRAMA COMPARATIVO DAS ESCALAS 
 
 Pressão Absoluta 
 
 Pressão Manométrica 
 
 
 Pressão Atmosférica 
 
 
 
 Vácuo 
 
 
 
 Vácuo Absoluto 
 
2.7 - PRESSÃO DIFERENCIAL 
 É a diferença entre 2 pressões, sendo representada pelo símbolo ∆P (delta P). 
Essa diferença de pressão normalmente é utilizada para medir vazão, nível, pressão, 
etc. 
 
2.8 - PRESSÃO ESTÁTICA 
 É o peso exercido por uma coluna líquida em repouso ou que esteja fluindo 
perpendicularmente a tomada de impulso. 
 
2.9 - PRESSÃO DINÂMICA 
 É a pressão exercida pôr um fluído em movimento paralelo à sua corrente. 
 
2.10 - PRESSÃO TOTAL 
 É a pressão resultante da somatória das pressões estáticas e dinâmicas 
exercidas por um fluido que se encontra em movimento. 
 
2.11- UNIDADES DE PRESSÃO 
 Como existem muitas unidades de Pressão é necessário saber a 
correspondência entre elas, pois nem sempre na indústria temos instrumentos padrões 
com todas as unidades e para isto é necessário saber fazer a conversão . 
 
 Exemplo: 
 10 psi = ______?______ Kgf/cm2 
 1 psi = 0,0703 Kgf/cm2 De acordo com a tabela 
 10 X 0,0703 = 0,703 Kgf/cm2 
 
 
 
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2.12 - DISPOSITIVOS PARA MEDIÇÃO DE PRESSÃO 
 
 O instrumento mais simples para se medir pressão é o manômetro, que pode ter 
vários elementos sensíveis e que podem ser utilizados também pôr transmissores e 
controladores. Vamos então ao estudo de alguns tipos de elementos sensíveis. 
2.12.1 - Tubo de Bourdon 
 
 Consiste geralmente de um tubo com seção oval, disposto na forma de 
arco de circunferência tendo uma extremidade fechada, estando a outra aberta à 
pressão a ser medida. Com a pressão agindo em seu interior, o tubo tende a tomar 
uma seção circular resultando um movimento em sua extremidade fechada. Esse 
movimento através da engrenagem é transmitido a um ponteiro que vai indicar uma 
medida de pressão. 
 Quanto à forma, o tubo de Bourdon pode se apresentar nas seguintes 
formas: tipo C, espiral e helicoidal. 
 
Tipos de Tubos “ Bourdon ” 
 
 a) Tipo C b) Tipo Espiral C) Tipo Helicoidal 
 
 
 
2.12.2 - Membrana ou Diafragma 
 
 É constituído pôr um disco de material elástico (metálico ou não), fixo 
pela borda. Uma haste fixa ao centro do disco está ligada a um mecanismo de 
indicação. 
 Quando uma pressão é aplicada, a membrana se desloca e esse 
deslocamento é proporcional à pressão aplicada. 
 
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 O diagrama geralmente é ondulado ou corrugado para aumentar sua 
área efetiva. 
2.12.3 – Fole 
 
 O fole é também muito empregado na medição de pressão. Ele é 
basicamente um cilindro metálico, corrugado ou sanfonado. 
 Quando uma pressão é aplicada no interior do fole, provoca sua 
distensão, e como ela tem que vencer a flexibilidade do material e a força de oposição 
da mola, o deslocamento é proporcional à pressão aplicada à parte interna. 
 
 
 
 
 2.12.4 - Coluna de Líquido 
 
 Consiste, basicamente, num tubo de vidro, contendo certa quantidade de 
líquido, fixado a uma base com uma escala graduada. 
 As colunas podem ser basicamente de três tipos: coluna reta vertical, 
reta inclinada e em forma de “U”. 
 Os líquidos mais utilizados nas colunas são: água (normalmente com 
um corante ) e mercúrio. 
 
 
 
 Quando se aplica uma pressão na coluna o líquido é deslocado, sendo 
que este deslocamento é proporcional a pressão aplicada. 
 
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Sendo a fórmula : P1 – P2 = h . dr 
 
 
Manômetro de tubo em “U” 
 
 
 
 
Manômetro de Coluna Reta Vertical 
 
 
Manômetro de Coluna Reta Inclinada 
 
 
 
 
 
 
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 Neste tipo de medidor a tensão superficial dos líqüidos é evidente, ou 
seja, neste tipo de medidor devido a força de coesão e adesão entre as moléculas do 
vidro do líqüido, aparece o que chamamos de menisco. Em tubos de pequenos 
diâmetros a superfície do líqüido deverá ser uma curva. No caso de líqüidos como a 
água e o álcool, a qual tem uma tensão superficial baixa, a superfície será côncava. No 
caso do mercúrio, a qual tem uma tensão superficial alta, o menisco será convexo. 
Para evitar o erro de paralaxe quando fizermos a leitura de pressão, esta deve ser feita 
na direção horizontal no ápice do menisco, como mostra a figura a seguir. 
 
 
2.12.5 – Sensor tipo Piezoelétrico 
 
 Os elementos piezoelétricos 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, pôr ação de uma pressão. São elementos 
pequenos e de construção robusta. Seu sinal de resposta é linear com a variação de 
pressão, são capazes de fornecer sinais de altíssimas freqüências de milhões de 
ciclos pôr segundo. 
 O efeito piezoelétrico é um fenômeno reversível . Se for conectado a um 
potencial elétrico, resultará em uma correspondente alteração da forma cristalina . Este 
efeito é altamente estável e exato, pôr isso é utilizado em relógios de precisão . 
 A carga devida à alteração da forma é gerada sem energia auxiliar , uma 
vez que o quartzo é um elemento transmissor ativo . Esta carga é conectada à entrada 
de um amplificador , sendo indicada ou convertida em um sinal de saída , para 
tratamento posterior . 
 
 
 
 
 
 
 
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2.12.6 – Sensor tipo Strain Gauge ou Piezoresistivo 
 
 Baseia-se no princípio de variação da resistência de um fio, mudando-
se as suas dimensões. 
Para variarmosa resistência de um condutor devemos analisar a 
equação geral da resistência : 
 
R = ρ . L 
 S 
Onde: 
 R : Resistência do condutor 
ρ : Resistividade do material 
L : Comprimento do condutor 
S : Área da seção transversal 
 
A equação nos explica que a resistência elétrica de um condutor é 
diretamente proporcional a resistividade e ao comprimento e inversamente proporcional 
a área da seção transversal . 
A maneira mais prática de alterarmos as dimensões de um condutor é 
tracionarmos o mesmo no sentido axial como mostrado a seguir : 
 
 
Seguindo esta linha de raciocínio , concluímos que para um 
comprimento L obtivemos ∆L , então para um comprimento 10 x L teríamos 10 x ∆L , 
ou seja , quanto maior o comprimento do fio , maior será a variação da resistência 
obtida e maior a sensibilidade do sensor para uma mesma pressão ( força ) aplicada . 
O sensor consiste de um fio firmemente colado sobre uma lâmina de 
base , dobrando-se tão compacto quanto possível . 
Esta montagem denomina-se tira extensiométrica como vemos na figura 
a seguir : 
 
 
 
Observa-se que o fio , apesar de solidamente ligado a lâmina de base , 
precisa estar eletricamente isolado da mesma . 
Uma das extremidades da lâmina é fixada em um ponto de apoio rígido 
enquanto a outra extremidade será o ponto de aplicação de força . 
 
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Da física tradicional sabemos que um material ao sofrer uma flexão , 
suas fibras internas serão submetidas à dois tipos de deformação : tração e 
compressão . 
As fibras mais externas sofrem um alongamento com a tração pois 
pertencem ao perímetro de maior raio de curvatura , enquanto as fibras internas sofrem 
uma redução de comprimento ( menor raio de curvatura ) . 
 
Como o fio solidário à lâmina , também sofrerá o alongamento , 
acompanhando a superfície externa , variando a resistência total . 
 
 
Visando aumentar a sensibilidade do sensor , usaremos um circuito 
sensível a variação de resistência e uma configuração conforme esquema a seguir : 
 
 
 
 
Notamos que a ligação ideal para um Strain Gauge com quatro tiras 
extensiométricas é o circuito em ponte de Wheatstone , como mostrado a seguir , que 
 
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tem a vantagem adicional de compensar as variações de temperatura ambiente , pois 
todos os elementos estão montados em um único bloco . 
 
 
 
 
 
 
Transmissor de Pressão 
2.12.7 – Sensor tipo Capacitivo 
 
 A principal característica dos sensores capacitivos é a completa 
eliminação dos sistemas de alavancas na transferência da força / deslocamento entre 
o processo e o sensor . 
 Este tipo de sensor resume-se na deformação , diretamente pelo 
processo de uma das armaduras do capacitor . Tal deformação altera o valor da 
capacitância total que é medida pôr um circuito eletrônico . 
 Esta montagem , se pôr um lado , elimina os problemas mecânicos das 
partes móveis , expõe a célula capacitiva às rudes condições do processo , 
principalmente a temperatura do processo . Este inconveniente pode ser superado 
através de circuitos sensíveis a temperatura montados juntos ao sensor . 
 Outra característica inerente a montagem , é a falta de linearidade entre 
a capacitância e a distância das armaduras devido á deformação não linear , sendo 
necessário portanto , uma compensação ( linearização ) à cargo do circuito eletrônico. 
 
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Célula Capacitiva 
 
 
 
Transmissor de Pressão Diferencial 
 
 O sensor é formado pêlos seguintes componentes : 
•Armaduras fixas metalizadas sobre um isolante de vidro fundido 
•Dielétrico formado pelo óleo de enchimento ( silicone ou fluorube ) 
•Armadura móvel ( Diafragma sensor ) 
Uma diferença de pressão entre as câmaras de alta (High) e de baixa 
(Low) produz uma força no diafragma isolador que é transmitida pelo líquido de 
enchimento . 
A força atinge a armadura flexível ( diafragma sensor ) provocando sua 
deformação , alterando portanto , o valor das capacitâncias formadas pelas armaduras 
fixas e a armadura móvel . Esta alteração é medida pelo circuito eletrônico que gera um 
sinal proporcional à variação de pressão aplicada à câmara da cápsula de pressão 
diferencial capacitiva . 
 
2.12.8 - Sensor tipo Silício Ressonante 
 
 
-12- 
 
O sensor consiste de uma cápsula de silício colocada estrategicamente 
em um diafragma , utilizando do diferencial de pressão para vibrar em maior ou menor 
intensidade, afim de que essa freqüência seja proporcional a pressão aplicada. 
 
Na seqüência será exibido maiores detalhes sobre esse tipo de célula, 
sua construção e seu funcionamento. 
 
2.12.8.1 - Construção do sensor 
 
 
 
Todo o conjunto pode ser visto através da figura anterior, 
porém, para uma melhor compreensão de funcionamento deste transmissor de 
pressão, faz-se necessário desmembrá-lo em algumas partes vitais. 
Na figura a seguir podemos ver o conjunto do sensor. Ele 
possui um imã permanente e o sensor de silício propriamente dito . 
 
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Dois fatores que irão influenciar na ressonância do sensor de 
silício são: o campo magnético gerado pôr um imã permanente posicionado sobre o 
sensor; o segundo será o campo elétrico gerado pôr uma corrente em AC (além das 
pressões exercidas sobre o sensor, obviamente). 
 
Este enfoque pode ser observado na figura abaixo. 
 
 
Portanto, a combinação do fator campo magnético/campo 
elétrico é responsável pela vibração do sensor . 
Um dos sensores ficará localizado ao centro do diafragma 
(FC), enquanto que o outro terá a sua disposição física mais à borda do diafragma (FR) 
. 
Pôr estarem localizadas em locais diferente, porém, no 
mesmo encapsulamento, uma sofrerá uma compressão e a outra sofrerá uma tração 
conforme a aplicação de pressão sentida pelo diafragma. 
 
 
Desta maneira, os sensores possuirão uma diferença de 
freqüência entre si. Esta diferença pode ser sentida pôr um circuito eletrônico , tal 
 
-14- 
 
diferença de freqüência será proporcional ao ∆P aplicado. Na figura a seguir é exibido o 
circuito eletrônico equivalente. 
 
 
 
 
Através dessas informações é possível criar um gráfico 
referente aos pontos de operação da freqüência x pressão. 
 
 
 
 
 
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Transmissor de Pressão Diferencial 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
-16- 
 
EXERCÍCIOS 
 
1 - Defina o que é pressão ? 
 
 
 
 
2 - Defina o que é pressão atmosférica ? 
 
 
 
3 - Defina o que é pressão relativa ? 
 
 
 
4 - Defina o que é pressão absoluta ? 
 
 
 
5 - Defina o que é vácuo ? 
 
 
 
6 - Defina o que é pressão diferencial ? 
 
 
 
 
7 - Defina o que é pressão estática ? 
 
 
 
 
8 - Defina o que é pressão dinâmica ? 
 
 
 
 
9 - Defina o que é pressão total ? 
 
 
 
 
10 - Exercícios de conversão de unidades de pressão: 
 
 
 a) 20 psi = ______________ kgf/cm2 
 
 
 b) 200 mmH20 = ______________ mmHg 
 
 
 c) 10 kgf/cm2 = ______________ mmH20 
 
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 d) 735,5 mmHg = ______________ psi 
 
 
 e) 14,22 psi = _______________ mmH20 
 
 
 f) 2,5 kgf/cm2 = _______________ mmHg 
 
 
 g) 10 kgf/cm2 = _______________ mmHg 
 
 
11 - Determine o valor das seguintes pressões na escala absoluta: 
 
 a) 1180 mmHg = ________________psia 
 
 
 b) 1250 kPa = ________________psia 
 
 
 c) 22 psig = ________________psia 
 
 
 d) - 450 mmHg = ________________psia 
 
 
 e) 1,5 kgf/cm2 = ________________psia 
 
 
 f) - 700 mmHg = ________________psia 
 
 
12 - Determine o valor das pressões na escala relativa em mmHg: 
 
 a) 1390 mmHg (Abs.) = ____________________ mmHg 
 
 
 b) 28 psia = ____________________ mmHg 
 
 
 c) 32 mBar ( Abs. ) = ____________________ mmHg 
 
 
 d) 12 psia = ____________________ mmHg 
 
 
 e) 0,9 kgf/cm2 (Abs.) = ____________________ mmHg 
 
 
 
13 - Qual o instrumento mais simples para medir pressão? 
 
-18- 
 
 
 
 
 
14 - Defina o tubo de Bourdon. 
 
 
 
 
15 - Cite 3 tipos de Bourdon. 
 
 
 
 
16 - Como é constituído o diafragma? 
 
 
 
 
17 - Como é constituído o fole? 
 
 
 
 
18- Comofunciona o fole? 
 
 
 
 
 
 
 
19 - Cite 3 tipos de coluna líquida. 
 
 
 
 
20 – Como deve ser feita a leitura de pressão nas colunas líquidas quando aparece o 
menisco ? 
 
 
 
21 – Como é a resposta do sensor tipo piezoelétrico ? 
 
 
 
 
22 - Defina o sensor tipo Strain Gauge. 
 
 
 
 
23 - Defina o sensor tipo capacitivo. 
 
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24 – Defina o sensor de silício ressonante . 
 
 
 
 
 
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TABELA DE CONVERSÕES - UNIDADES DE PRESSÃO 
 
psi 
 
kPa 
Polegadas 
H2O 
 
mmH2O 
Polegadas 
Hg 
 
mmHg 
 
Bar 
 
m Bar 
 
kgf/cm2 
 
gf/cm2 
 
psi 
 
 1 
 
6,8947 
 
27,7620 
 
705,1500 
 
2,0360 
 
51,7150 
 
0,0689 
 
68,9470 
 
0,0703 
 
70,3070 
 
kPa 
 
0,1450 
 
1 
 
4,0266 
 
102,2742 
 
0,2953 
 
7,5007 
 
0,0100 
 
10,0000 
 
0,0102 
 
10,1972 
Polegadas 
H2O 
 
0,0361 
 
0,2483 
 
1 
 
25,4210 
 
0,0734 
 
1,8650 
 
0,0025 
 
2,4864 
 
0,0025 
 
2,5355 
 
mmH2O 
 
0,0014 
 
0,0098 
 
0,0394 
 
1 
 
0,0028 
 
0,0734 
 
0,0001 
 
0,0979 
 
0,0001 
 
0,0982 
Polegadas 
Hg 
 
0,4912 
 
3,3867 
 
13,6200 
 
345,9400 
 
1 
 
25,4000 
 
0,0339 
 
33,864 
 
0,0345 
 
34,532 
 
mmHg 
 
0,0193 
 
0,1331 
 
0,5362 
 
13,6200 
 
0,0394 
 
1 
 
0,0013 
 
1,3332 
 
0,0014 
 
1,3595 
 
Bar 
 
14,5040 
 
100,00 
 
402,1800 
 
10215,0000 
 
29,5300 
 
750,0600 
 
1 
 
1000 
 
1,0197 
 
1019,700 
 
m Bar 
 
0,0145 
 
0,1000 
 
0,402 
 
10,2150 
 
0,0295 
 
0,7501 
 
0,001 
 
1 
 
0,0010 
 
1,0197 
 
kgf/cm2 
 
14,2230 
 
97,9047 
 
394,4100 
 
10018,0 
 
28,9590 
 
735,560 
 
0,9800 
 
980,7000 
 
1 
 
1000 
 
gf/cm2 
 
0,0142 
 
0,0970 
 
0,3944 
 
10,0180 
 
0,0290 
 
0,7356 
 
0,0009 
 
0,9807 
 
0,001 
 
1 
 
Exemplo 1 mmHg = 0,5362 pol, H2O = 1,3332 m Bar 
97 mmHg = 97(0,5362) = 52,0114 pol, H2O 
(97 mmHg = 97(1,3332) =129,3204 m Bar