Prof. Dr. Evandro Leonardo Silva Teixeira Faculdade UnB Gama

Transcrição

1 Prof. Dr. Evandro Leonardo Silva Teixeira Faculdade UnB Gama

2 Pressão: Não é uma grandeza física fundamental; Derivada da medição de força e área; Força é derivada da : massa, comprimento e tempo; Área é derivada do: comprimento. Medidas de referência: Vácuo; Pressão atmosférica; Coluna de mercúrio / peso de referência;

3 Unidade de medidas para pressão: Pascal: 1 N/m2 = 1 Pa bar: Pa mmhg: 133,3224 Pa PSI (lb/in2): 6.894,757 Pa atm: 101,325 Pa

4 Referências de medida: Pressão absoluta: medida em relação ao vácuo; Pressão relativa (manométrica): medida em relação à pressão atmosférica; Pressão diferencial: diferença entre dois pontos; Estado da pressão: Pressão estática: sistema em repouso. Pressão dinâmica: fluído em movimento (Ex: som)

5 P,F Sensor Deslocamento (Mecânico) P,F Sensor Tensão (Elétrico) Medição de pressão

6 Sensores e instrumentos de medição: Manômetro; Peso morto Tudo de Bourdon: (Tipo C, Espiral, Helicoidal) Membrana ou diafragma Fole Piezelétrico Extensômetro ou Piezoresistivo Capacitivo

7 Manômetro: Utilizado para medir pressão diferencial; Opera através de uma coluna de líquido de referência. Pressão apresentada na forma de altura de coluna; Coluna pode ser graduada em mm, cm ou em in; Líquidos mais comuns: água ou mercúrio; A temperatura é uma entrada interferente; Normalmente utilizado para medir pressão estática;

8 Manômetro: h: Altura da coluna; Pa: Pressão medida; P 0 : Pressão de referência (atmosférica); ρ: Massa específica do fluido; g: Gravidade do local;

9 Barômetro: Utilizado para medir pressão atmosférica; Uma extremidade é hermeticamente fechada; Pressão apresentada na forma de altura de coluna; Coluna pode ser graduada em mm, cm ou em in; Líquidos mais comuns: água ou mercúrio; A temperatura é uma entrada interferente; Normalmente utilizado para medir pressão estática;

10 Barômetro: = Peso específico do fluido P = pressão medida g = gravidade L = comprimento do tubo R = raio do tubo µ = viscosidade do fluido 1atm = 760mmHg

11 Manômetro inclinado: Utilizado para medir pressão diferencial; Inclinação aumenta a sensibilidade do manômetro; Pressão apresentada na forma de altura de coluna; Coluna pode ser graduada em mm, cm ou em in; Líquidos mais comuns: água ou mercúrio; A temperatura é uma entrada interferente; Normalmente utilizado para medir pressão estática;

12 Manômetro inclinado: P a P b = g R1 (ρ a -ρ b ) senα

13 Peso morto: Utilizado na calibração de instrumentos; Pistão com peso e câmara de fluidos com pressão controlada;

14 Medição de pressão com transdutores elásticos: Tubo de Bordon; Diafragma; Fole;

15 Tubo de Bourdon: Baseado na flexibilidade dos metais Princípio básico da maioria dos medidores mecânicos Pressão medida através do deslocamento mecânico Tipos de tubos de Bourdon : Tipo C; Tipo Espiral; Tipo Helicoidal;

16 Tubos de Bourdon : Medição de pressão

17 Tubo de Bourdon (Tipo C):

18 Tubo de Bourdon (Funcionamento): Elemento básico é a seção não circular; Diferença de pressão modifica a forma do tubo; Tubo tende a obter uma forma circular; Mudança da forma deforma o tubo; Movimentação da ponta de referência; Tipo C: Pressão máxima de até 700 kpa Tipo espiral e helicoidal: Pressão máxima até kpa;

19 Membrana (diafragma): Material elástico (metálico ou não) fixado pela borda. Converte a pressão em deslocamento do seu centro. Medida de deslocamento é feita por uma haste fixada no centro do disco. Bastante utilizado na industria automotiva;

20 Membrana (diafragma): Medição de pressão Para baixa pressão utilizam-se diafragmas de diâmetro maior e com membranas finas com deformação de 0,1 a 1 mm; Para alta pressão utilizam-se diafragmas de diâmetro menor e membranas mais espessas com deformação na faixa de alguns μm;

21 Membrana (diafragma): Medição de pressão

22 Membrana (diafragma): Medição de pressão

23 Fole: Cilindro metálico corrugado ou sanfonado; A pressão aplicada provoca a distensão do fole; Deslocamento proporcional à pressão medida;

24 Fole: 0,25 a 25 MPa

25 Medidor de pressão piezelétrico: Medidor de pressão dinâmica. Ótimo para altas freqüências. Não adequado para medidas estáticas. A maioria dos sensores utiliza cristal de quartzo Para compensar o efeito de vibrações, um sistema com massa e outros cristais são utilizados.

26 Medidor de pressão piezelétrico: Mudança de pressão em líquidos e gases; Estudo de tubo de choque; Medição de pressão dentro de cilindros; Teste de explosão (em campo); Perturbações em bombas de pressão; Sistemas hidráulicos e pneumáticos;

27 Medidor de pressão piezelétrico:

28 Medidor de pressão piezelétrico:

29 Medidor de pressão piezo resistivo: Variação da resistência com a deformação; Normalmente em conjunto com diafragmas e fole; Comumente utilizado em conjunto ponte de Weatstone;

30 Medidor de pressão piezo resistivo: Duplo fole Diafragma

31 Medidor de pressão capacitivo: Baseado no princípio da variação da capacitância com a variação da geometria do capacitor; Utiliza um diafragma fino como placa capacitiva. A pressão faz com que a membrana do diafragma seja deformada e como conseqüência altere a capacitância. Esta variação pode ou não ser linear a deve ser compensada; Devem ser protegidos pois as placas capacitivas entram em contato direto com o meio e sensor pode perder calibração

32 Medidor de pressão capacitivo: