INSTRUMENTAÇÃO. Mensuração de Força e Pressão. Medidores de Força. Jocarli Alencastro. Profs. Isaac Silva - Filipi Viana - Felipe Dalla Vecchia 2013

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1 INSTRUMENTAÇÃO Mensuração de Força e Pressão Jocarli Alencastro Profs. Isaac Silva - Filipi Viana - Felipe Dalla Vecchia 2013 Medidores de Força 1

2 Medidores de Força Na prática, a medição de força ou torque é realizada com instrumentos simples como : 1- Balança de braço com pivot central; 2 - Balança de massa deslizante 3- Dinamômetros de mola; 4- Células de carga. Medidores de Força Balança de braço com Pivot central 2

3 Medidores de Força Dinamômetros de massa deslizante Medidores de Força Dinamômetros de mola 3

4 Medidores de Força Célula de carga Células de carga de carbono e as células de carga de fluidos Em uma célula de carbono, a compressão do carbono altera sua condutividade elétrica e então altera a tensão. Em uma célula de fluido, a compressão exercida sobre o fluido é medida no manômetro e utilizada para calcular a força. Medidores de Força Célula de carga 4

5 Medidores de Força Célula de carga Os metais utilizados na fabricação de strain-gages utilizados nas células de carga são ligas de resistividade elevada Constantan (45% Ni, 55% Cu) ou Nicromo (80% Ni, 20% Cr), que permitem obter resistências padronizadas de 60, 120, 240, 350, 500 e 1kΏ. Medidores de Força Célula de carga 1- Alta precisão de medida; 2- Baixo custo; 3 -Excelente resposta dinâmica; 4- Excelente linearidade; 5- Fácil de instalar; 6- Pode ser usado imerso na água ou em atmosfera corrosiva 7- Possibilidade de se efetuar medidas a distância. 5

6 Medidores de Pressão Variação de tensão da saída ( e) Medidores de Pressão Pressão absoluta: é medida com relação ao vácuo perfeito, ou seja, é a diferença da pressão em um determinado ponto de medição pela pressão do vácuo (zero absoluto). Ex.: A pressão absoluta que a atmosfera exerce ao nível do mar é de 760mmHg. Pressão manométrica (Gauge): é medida em relação à pressão do ambiente ou seja em relação a atmosfera. Ou seja, é a diferença entre a pressão absoluta medida em um ponto qualquer no fluido e a pressão atmosférica. É sempre importante registrar na notação que a medição é relativa. Ex.: 10Kgf/cm2 Pressão Relativa. Pressão diferencial: é a diferença de pressão medida entre dois pontos do fluido. 6

7 Medidores de Pressão Medidores de Pressão 7

8 Medidores Pressão Mecânicos Tipos de Manômetro Manômetros de Líquidos Manômetro Elástico Elementos de Recepção Tipo tubo em U Tipo tubo Reto Tipo tubo Inclinado Tipo tubo de Burdon Tipo C Tipo Espiral Tipo Helicoidal Tipo Diafragma Tipo Fole Medidores Pressão Mecânicos Ele.Recepção Aplicação/Restrição Faixa de Pressão Tubo de burdon Não apropriado para micropressão ~ 1000kgf/cm² Diafragma Baixa Pressão ~ 3 kgf/cm² Fole Baixa e Média Pressão ~ 10 kgf/cm² 8

9 Medidores Pressão Mecânicos Manômetros de Simples Tubo em U Medidores Pressão Mecânicos Manômetros de Cisterma (Tubo reto) 9

10 Medidores Pressão Mecânicos Como A 2 é consideravelmente menor que A 1pode-se aproximar a eq: Medidores Pressão Mecânicos 10

11 Medidores Pressão Mecânicos Medidores Pressão Mecânicos 11

12 Medidores Pressão Mecânicos Medidores de Pressão Eletrônicos 1- Capacitivo; 2- Indutivo; 3- Piezoresistivo; 4- Piezoelétrico 5- Silício Ressonante; 6- Potênciométrico 7- Ótico 12

13 Medidores de Pressão Eletrônicos Medidores de Pressão Eletrônicos Tipo LVDT 13

14 Medidores de Pressão Eletrônicos Tipo Piezoelétrico Medidores de Pressão Eletrônicos Tipo Piezoresistivo 14

15 Medidores de Pressão Eletrônicos Tipo Capacitivo Medidores de Pressão Eletrônicos Tipo Capacitivo 15

16 Medidores de Pressão Eletrônicos Tipo Capacitivo Medidores de Pressão Eletrônicos Sensor Potênciométrico 16

17 Medidores de Pressão Eletrônicos Sensor Ótico Medidores de Vazão 17

18 Medidores de Vazão (Pressão) Placa de Orifício e de Bocal : Este dispositivo constitui-se por uma placa com um orifício de área (A o ) e diâmetro (d) que gera uma perda de carga na tubulação. Medindo-se a pressão nas regiões I e II é possível quantificar a vazão volumétrica no sistema. Orifício Bocal Medidores de Vazão (Pressão) Placa de Orifício Vantagens Instalação fácil Construção simples Econômica Manutenção e troca simples Desvantagens Alta perda de carga Baixa rangeabilidade 18

19 Medidores de Vazão (Pressão) Placa de Bocal O Bocal de vazão (Flow nozzle) é, em muitos aspectos, um meio termo entre a placa de orifício e o tubo Venturi. O perfil dos bocais de vazão permite sua aplicação em serviços em que o fluido é abrasivo e corrosivo O perfil de entrada é projetado de forma a guiar a veia até atingir a seção estrangulada do elemento de medição, seguindo uma curva elíptica (projeto ASME) ou pseudoelíptica (projeto ISA). Seu principal uso é em medição de vapor com alta velocidade, recomendado para tubulações > 50 mm Medidores de Vazão (Pressão) Tubo de Venturi São mais precisos que os de orifício e de bocal,pode ser usado para fluídos de alta velocidade pois não são tão sensíveis á abrasão e a obstruções 19

20 Medidores de Vazão (Pressão) Tubo de Venturi 1- Podem ser usados para medir qualquer fluido; 2 - Boa precisão; 3 - Resistência à abrasão e ao acúmulo de poeira ou sedimentos; 4 - Capacidade de medição de grandes escoamentos de líquidos em grandes tubulações; 5 - Não há nenhum elemento mecânico imerso no escoamento. Medidores de Vazão (Pressão) Tubo de Pitot Um tubo de Pitot é um dispositivo que possui orifícios nas paredes paralelos e perpendiculares `a direção do fluxo e que fornece a velocidade deste pela diferença entre as pressões total ou de estagnação (P T ), no ponto (b) e estática (P S ) em (Pa), no ponto. 20

21 Medidores de Vazão (Pressão) Tubo de Pitot Utilizado em Ampla faixa de pressões simples barato robusto adaptável para funcionar em ambientes com temperaturas muito elevadas e para ampla faixa de pressões. Aplicações : Velocidade de automóveis; Velocidade de Navios; Velocidade de aviões comerciais. Medidores de Vazão (Pressão) Cálculo da vazão : Cd : Venturi = 0,97; Orifício = 0,62. 21