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Medidores de pressão - Teoria

Entendendo o funcionamento dos medidores de pressão através da utilização das propriedades dos fluidos estáticos para este fim.

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  • play_arrowIntrodução à estática dos fluidos - Teoria

    lockForças nos fluidos - Teoria

    lockEquação fundamental da estática - Teoria

    lockMedidores de pressão - Teoria

    lockPrincípio de Pascal - Teoria

    lockForça hidrostática - Teoria

    lockEmpuxo, flutuação e estabilidade - Teoria

    lockEstática dos fluidos - Resumo

  • Fala aí, galera. Continuando o nosso estudo, vamos aprender agora sobre os medidores de pressão.
    Vamos entender melhor as suas aplicações através do estudo do seu mecanismo de funcionamento, como esse barômetro desenvolvido por Torricelli de colunas de mercúrio, que foi precursor das pesquisas sobre pressão e sobre os medidores de pressão. Mas antes de começarmos a nossa análise, a gente precisa entender muito bem os conceitos de pressão absoluta e pressão relativa.
    Esses conceitos são muito importantes no estudo dos medidores de pressão. Vamos observar esse gráfico onde, no eixo vertical, nós temos a escala da pressão, e o eixo horizontal, para marcar o 0 na escala de pressão.
    Portanto, o que estiver abaixo do eixo horizontal será tratado como vácuo. Vamos marcar aqui no eixo da pressão um ponto que vai diferenciar a pressão atmosférica para o nosso exemplo, traçando uma altura referente a essa pressão.
    E vamos ver aqui um ponto "A" qualquer no nosso gráfico. Você vai observar que o ponto "A" está a uma dada altura do 0 absoluto de pressão.
    Essa altura será chamada de pressão absoluta, que é a relação da pressão no ponto "A" com o 0 absoluto de pressão. E observe também que existe outra referência, que será chamada de pressão relativa, que é a relação da pressão do ponto "A" com a pressão atmosférica.
    Tendo visto isso, nós podemos partir de fato para o estudo dos medidores de pressão. Vamos começar falando do barômetro de Torricelli, um instrumento muito importante porque foi um dos primeiros a mensurar a pressão atmosférica, desenvolvido por volta do século 17.
    Nele, Evangelista Torricelli utilizou um tubo capilar de 1m de comprimento cheio de mercúrio, e virou esse tubo em um outro recipiente também com mercúrio, como a gente vê nessa ilustração. Ao fazer isso, Torricelli observou que a coluna de mercúrio dentro do tubo reduziu de altura.
    Realizando novamente a medição, ele observou que a coluna agora tinha uma altura de aproximadamente 0,76m. Isso acontece porque a pressão atmosférica, que nós vamos representar em nossos cálculos como "P", atua na superfície exposta do mercúrio, não permitindo, assim, que o mercúrio do tubo capilar decresça de altura.
    Então, utilizando a fórmula que nós já conhecemos, nós podemos quantificar a pressão atmosférica, utilizando a densidade do mercúrio multiplicada pela gravidade multiplicada pela altura da coluna, que, uma vez estabilizada, representa que a pressão exercida pela coluna de mercúrio é equivalente à pressão atmosférica. Para facilitar a nossa conta, nós podemos substituir a densidade do mercúrio multiplicada pela gravidade pelo peso específico do mercúrio, que possui valor de aproximadamente 133 KN/m³, multiplicado pela altura da coluna, que é 0,76m.
    Fazendo essa conta, nós vamos identificar que a pressão atmosférica possui um valor aproximado de 101,08 KPa, um valor equivalente à pressão atmosférica a nível do mar, já que nós utilizamos o peso específico do mercúrio para esse nível de altitude. Esse valor pode ser transformado em 1 atmosfera, ou 1atm, que é uma unidade que também é bastante utilizada.
    A partir de então, muitos outros dispositivos que utilizam os fluidos para medir a pressão foram desenvolvidos. Vamos ver alguns exemplos.
    Um outro exemplo que nós podemos citar é o tubo piezométrico, que consiste em uma derivação do recipiente, formando, assim, uma coluna de fluido que está exposta à pressão atmosférica. Sendo assim, nós podemos identificar a altura desse tubo que nós podemos utilizar na nossa fórmula.
    Sabemos também a densidade do fluido. Então, nós podemos equiparar a pressão no interior do recipiente com a pressão da coluna, utilizando a fórmula que nós já conhecemos.
    Não esquecendo que, como esse tubo está aberto, a pressão atmosférica se soma à pressão da coluna do fluido no cálculo da pressão do recipiente. O segundo exemplo é uma derivação por formato de "U", que, dessa forma, permite a medição da pressão de um tubo gasoso no recipiente, que nós vamos considerar com densidade 1.
    No primeiro exemplo, como o recipiente está diretamente aberto à atmosfera, não há possibilidade de esse fluido ser gasoso. Vamos considerar a densidade 2 para o nosso fluido manométrico.
    Através da diferença de altura da interface com o meio ambiente e a interface entre dois fluidos, nós podemos utilizar a nossa fórmula e comparar a pressão no interior desse recipiente, que nós chamamos de "P", mais a altura do fluido de densidade 1, com a pressão atmosférica e a altura do fluido de densidade 2. Outro exemplo é a comparação de pressão entre dois recipientes, com um tubo de derivação em "U" também.
    Vamos considerar aqui o nosso fluido de densidade 1, e no outro recipiente, o nosso fluido de densidade 2. Entre eles, está o fluido manométrico que nós vamos considerar com uma densidade 3.
    Comparando, então, as diferenças de altura entre as interfaces dos fluidos, nós podemos calcular a pressão utilizando a mesma fórmula que nós viemos utilizando até agora. Colocando de um lado a pressão de 1, e do outro, a pressão de 2.
    Somando a cada um deles a pressão da coluna em seus respectivos tubos de derivação. Nessa conta entra também a pressão da coluna do nosso fluido manométrico de densidade 3.
    Outro exemplo é na diferença de pressão quando há uma redução da área tangencial em um escoamento. Nesse caso, nosso fluido manométrico apresentará, através da diferencial de altura, qual lado terá maior pressão, e qual lado, menor pressão.
    Uma forma bem prática e rápida de visualizar essa diferença. Sendo o lado que tem menor altura, a maior pressão.
    Existem também os manômetros mais comuns chamados de manômetros de Bourdon. Esse tipo de manômetro é conectado à tubulação ou ao recipiente que vai ser medido, e a variação da pressão no interior oscila um mecanismo mecânico que varia a posição do ponteiro.
    Esse mecanismo utilizado nesse tipo de manômetro é constituído de um tubo elástico curvado chamado de tubo de Bourdon. Este é conectado ao interior do recipiente e ao ponteiro do manômetro.
    Com o aumento da pressão no interior do recipiente, esse tubo curvado tende a ficar reto, variando, assim, a posição do ponteiro no manômetro, indicando no seu visor a pressão averiguada no interior do recipiente. Existem alguns que possuem uma escala negativa, que indica que a pressão no interior do recipiente é menor que a pressão atmosférica, sendo, assim, vale deixa claro que esse tipo de manômetro indica apenas a pressão relativa.
    Então, é isso, galera. Esse foi o estudo sobre medidores de pressão.
    Aguardo vocês na próxima. ...

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