PRESSÃO. Professor: Leandro Morais Disciplina : Instrumentação Curso: Eng. Elétrica
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- Marta Ribas Palhares
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1 PRESSÃO Professor: Leandro Morais Disciplina : Instrumentação Curso: Eng. Elétrica
2 Definição de Pressão - Relacionado a atuação de uma força em uma unidade de área.
3 Definição de Pressão P = F A P = Pressão (Pa) F = Força perpendicular à área (N) A = Área (m²)
4 Pressão Atmosférica - Força exercida na superfície terrestre pelos gases presentes no ar. - Quanto mais alto, mais rarefeito é o ar. - Ao nível do mar, a pressão é de 760 mmhg ou 1 atm. - Instrumento de medição: Barômetro
5 Pressão Atmosférica
6 Pressão Atmosférica - Vasos Comunicantes
7 Pressão Atmosférica
8 Pressão Atmosférica Rio de Janeiro: ao nível do mar Pressão 760 mmhg Belo Horizonte: 852 m acima do mar (Belvedere 1200 m) 680 mm Hg Everest: 8848 m acima do mar Pressão 260 mmhg
9 Pressão Manométrica - Conhecida como pressão relativa. - Toma como referência a pressão atmosférica local. - Instrumento de medição: Manômetro
10 Pressão Absoluta - É a soma da pressão atmosférica e da pressão manométrica; - Ao exprimir um valor de pressão, devese determinar quando é absoluta (Abs). 3 Kgf/cm2 ABS - Pressão Absoluta 4 Kgf/cm2 - Pressão Relativa
11 Pressão de Vácuo - Pressão abaixo da pressão atmosférica.
12 Pressão de Vácuo Aplicações industriais O vácuo pode ser usado para fechar embalagens de produtos alimentícios, dando maior tempo de validade enquanto a embalagem estiver fechada. Usa-se muito esse processo em embalagens de pó de café, e também nos aspiradores usados na limpeza doméstica, onde nele há um ventilador que "empurra" o ar interno para a parte de "trás" do aspirador. Com isso ele diminui o número de moléculas de ar interno, provocando uma redução na pressão, a qual fica, então, menor que a pressão do ar externo. Desse modo, a pressão atmosférica "empurra" o ar para dentro do aparelho.
13 Pressão
14 Pressão Diferencial - Pressão diferencial: Diferença entre duas pressões, representado pelo símbolo P (delta P) - Ou seja, menos no ponto zero de referência da pressão atmosférica.
15 Pressão Estática - Pressão estática: Pressão exercida por um líquido em repouso. - Pressão é transmitida integralmente em todas as direções e produz a mesma força em áreas iguais.
16 Pressão Dinâmica - Pressão dinâmica: Pressão exercida por um fluido em movimento.
17 Pressão - Grandeza física representada por: Valor Numérico Unidade - Unidades: Kgf/cm² ( quilograma-força por centímetro quadrado) Atm (atmosfera) Psi (libra por polegada quadrada lbf / pol²) Bar Pa (Pascal) 1 kgf 9,80665 newton 1 newton 0,10197 kgf
18 Pressão Tabela de Conversão de Unidades
19 Medidores de Pressão
20 MEDIÇÃO DE PRESSÃO Corresponde a uma das medidas mais importantes na indústria. Os princípios usados também são aplicados às medidas de temperatura, nível e vazão de líquidos. Princípios, leis e teoremas envolvidos 1.Lei da conservação da energia (Teorema de Bernoulli) 2.Teorema de Stavin (vasos comunicantes) 3.Teorema de Pascal (transmissão de força em um fluido sob pressão) 4.Equação manométrica (relação entre pressão e altura de colunas de líquido)
21 Teorema de Bernoulli - Toda forma de energia pode ser transformada em outra, permanecendo constante sua somatória.
22 Teorema de Stevin - Relaciona a pressão exercida por um fluido estático com a altura da coluna.
23 Equação Manométrica - Relaciona a pressão exercida em um líquido com a altura da coluna do líquido deslocado.
24 Equação Manométrica Esquema ilustrativo para dedução da equação manométrica (relação entre pressão e altura de colunas de líquido).
25 Princípio de Pascal - A pressão exercida em qualquer ponto de um líquido em forma estática, se transmite integralmente em todas as direções e produz a mesma força em áreas iguais. - Desta maneira, a força mecânica desenvolvida em um fluido sob pressão pode ser transmitida.
26 Princípio de Pascal P = F A F1 A1 = F2 A2
27 Princípio de Pascal - Princípio da Hidráulica: O volume deslocado é o mesmo
28 Princípio de Pascal
29 Princípio de Pascal - Comprove se é possível, no exemplo abaixo, levantar um peso de 50 kgf aplicando uma força de 10 kgf.
30 Princípio de Pascal
31 Manômetros
32 Coluna de Líquido - Tubo de vidro com escala graduada contendo certa quantidade de líquido; - A pressão aplicada no líquido provoca um deslocamento proporcional à pressão aplicada; - Líquidos mais utilizados: Água (com corante) Mercúrio
33 Coluna de Líquido - Utiliza o princípio da equação manométrica: - O valor da pressão é obtida pela leitura da altura da coluna do líquido deslocado.
34 Coluna de Líquido - Utilizado na medição de baixas pressões; - A máxima altura da coluna, disponível no mercado é de 2 m, medindo no máximo 2 mh2o ou 2 mhg; - Utilizados como padrões nos laboratórios de calibração.
35 Coluna de Líquido - Formação de Menisco devido a tensão superficial do líquido, adesão líquido e sólido e coesão do líquido
36 Tubo em U - Tubo de material transparente em forma de U, com escala graduada.
37 Tubo em U A leitura pode ser feita simplesmente medindo-se o deslocamento do lado de baixa pressão a partir do mesmo nível do lado de alta pressão, tomando como referência o zero da escala. A faixa de medição é de aproximadamente 0 ~ 2000 mmh 2 O/mmHg.
38 Tubo em U Foto de um manômetro de tubo em U.
39 Tubo Reto - A pressão é aplicada no lado de maior área.
40 Coluna Inclinada - Maior precisão na medição de baixas pressões (50 mmh2o).
41 Coluna Inclinada A vantagem em relação ao tubo reto vertical é a expansão da escala, permitindo medições de pressão com maior precisão. Foto de um manômetro de tubo reto inclinado.
42 Manômetros de Líquidos Os manômetros de líquido em geral são adequados nos casos em que o valor da pressão não é crucial para o processo e, portanto, não é necessário investimento em instrumentos mais sofisticados. São de construção simples e de baixo custo. Porém, são instrumentos usados em laboratórios de calibração.
43 Lei de Hook O módulo da força aplicada em um corpo é proporcional à deformação provocada Tipo de Deformação Elástica;
44 Manômetro Tipo Elástico Os medidores de pressão tipo elástico são submetidos a valores de pressão sempre abaixo do limite de elasticidade, pois, assim, cessada a força a ele submetida, o medidor retorna à sua posição inicial sem perder suas características. Princípio: Medida da deformação elástica sofrida por um material em decorrência da força resultante da pressão a que foi submetido.
45 Manômetro Tipo Elástico A deformação provoca um deslocamento linear que é convertido de forma proporcional em um deslocamento angular por um mecanismo específico. Ao deslocamento angular é anexado um ponteiro que percorre uma escala linear e cuja faixa representa a faixa de medição do elemento de recepção. Os elementos de recepção é que dão nome aos diferentes tipos de manômetros elásticos.
46 Manômetro Tipo Elástico
47 Tubo de Bourdon - O aumento da pressão provoca o deslocamento angular do tubo que é transmitido ao ponteiro, indicando assim a medida da pressão.
48 Tubo de Bourdon Tipo C Espiral Helicoidal
49 Tubo de Bourdon - Glicerina para proteger o mecanismo interno de pressões pulsantes ou vibrações.
50 Tubo de Bourdon - De acordo com a faixa de medição e com o fluido de preenchimento é que determinamos o tipo de material utilizado.
51 Tubo de Bourdon - Com selagem líquida, quando manipula líquidos corrosivos.
52 Acessórios - Amortecedores de Pulsação: Estabilizar a leitura - Supressor de Pressão: Bloqueio entre 80 a 120% do valor da escala. - Sifão: Isolar o calor.
53 Membrana ou Diafragma - O aumento ou diminuição da pressão provoca um deslocamento proporcional à pressão aplicada.
54 Membrana ou Diafragma Mola espiral Pinhão (engrenagem) Mola plana Escala Setor dentado Braço de articulação Diafragma Este deslocamento é transmitido a um sistema articulado (com ponteiro) que mostra, numa escala, a medição efetuada. Diafragma é uma membrana fina de material elástico, metálico ou não que, neste manômetro, fica sempre oposta a uma mola. Pressão Pressão A pressão sobre o diafragma causará um deslocamento deste até um ponto onde a sua força elástica se equilibrará com a força da mola. ESQUEMA GERAL DE UM MANÔMETRO DE DIAFRAGMA.
55 Fole Foles são dispositivos constituídos por um material que possui rugas ou dobraduras e que tem possibilidade de expandir-se e contrair-se em função de pressões aplicadas no sentido de seus eixos. No caso de manômetros, tais dispositivos são cilíndricos, com rugas ao longo do círculo exterior. Como a resistência à pressão é limitada, são usados para medição de baixas pressões.
56 Fole - Cilindro metálico sanfonado que sofre distensão com o aumento da pressão aplicada em seu interior.
57 Fole FOLE BATENTE Pressão PONTEIRO ESCALA MOLA ESQUEMA GERAL DE UM MANÔMETRO TIPO FOLE.
58 Capacitivo P1 é a pressão atmosférica P2 é a pressão exercida - Variação da Capacitância em função da variação da pressão aplicada. - Formado por armadura fixa, móvel e dielétrico.
59 Strain Gauge - Tira extensiométrica que varia a resistência elétrica com a variação de suas dimensões.
60 Manômetro de Peso Morto - Utilizado na calibração de manômetros elásticos.
61 Manômetro de Peso Morto
62 Manômetro de Comparação
63 Fatores que devem ser considerados na escolha do medidor: - Compatibilidade com o fluido - Faixa de medição - Temperatura de operação - Precisão - Custo - Estabilidade térmica - Resistência à corrosão (do fluido e do ambiente) - Interferências (campos magnéticos, vibrações, etc.) - Facilidade de manutenção e reposição - Resistência a sobrecargas e choques - Confiabilidade - Interface elétrica - Etc.
64 Bibliografia PETROBRAS. Instrumentação Aplicada. Programa de Formação de Operadores de Produção e Refino de Petróleo e Gás. Rio de Janeiro, SENAI. Instrumentação Básica I: Pressão e Nível. Programa de Certificação do Pessoal de Manutenção. Senai ES, Soisson, Harold. Instrumentação Industrial. Editora Hemus, Bega, Egídio. Instrumentação Industrial. 3ª Ediçõa. Editora Interciência, 2011.
65 OBRIGADO!
Vácuo. Figura 2.1: Esquema explicativo para os conceitos de pressão absoluta e pressão manométrica.
1-1 2. INSTRUMENTOS DE PRESSÃO 2.1. UNIDADES DE PRESSÃO atmosfera psi Kgf/cm² bar Torr * mh2o in. Hg Pascal atm lbf/in² Kgf/cm² bar mmhg mh2o in. Hg Pa atm 1 14,6959 1,033 1,01325 760 10,33 29,92 101325
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