SEMINÁRIO INSTRUMENTAÇÃO PARA CALIBRAÇÃO DE PRESSÃO

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1 SEMINÁRIO INSTRUMENTAÇÃO PARA CALIBRAÇÃO DE PRESSÃO Fundamentos Teóricos e Soluções Oeiras / Porto, 25 e 26 de Maio de 2011 PROGRAMA 1. Fundamentos Teóricos 2. Equipamentos necessários à Calibração - Soluções Wika e GE Druck

2 PRESSÃO A definição mecânica de Pressão é a Força exercida por unidade de Superfície: F P = A PRESSÃO - UNIDADES A unidade de pressão do Sistema Internacional (S.I.) é o Pascal (Pa): A pressão gerada por uma força de um newton actuando perpendicularmente numa superfície de um metro quadrado. 1N 1Pa = 2 1m 1Kg 1m 2 1Kg = s = 2 1m 1m 1s 2

3 PRESSÃO TIPOS Pressão Relativa, Absoluta e Diferencial P atm variável (Região barométrica) P rel + P dif 0 rel P abs P dif P barométrica P rel - P dif TIPOS DE SENSORES 1. Colunas de líquido. Consistem num tubo em forma de U, cheio parcialmente de líquido e com uma escala graduada. A variação de pressão num dos seus ramos produz uma variação na altura alcançada pelo líquido em ambos os ramos. O valor da pressão é directamente proporcional à diferença de altura entre os ramos. P 1 = ρg h + P 2

4 TIPOS DE SENSORES 2. Instrumentos de deformação mecânica. Tipos se sensores básicos: - Bourdon - Diafragmas - Capacitivos - LVDTs - Piezoeléctricos - Piezorresistivos TIPOS DE SENSORES Instrumentos de deformação mecânica. Bourdon Desenvolvido por Eugene Bourdon em 1849, consiste num tubo metálico de secção transversal não circular, obtido com base em aplanar um tubo de secção circular, que tende a recuperar a forma quando se aplica uma diferença de pressão entre o interior e o exterior. S d b b Se sedobra o tubo por um extremo e se fixa rigidamente o outro, essa tendência a recuperar a secção transversal provoca um deslocamento do extremo livre.

5 TIPOS DE SENSORES Instrumentos de deformação mecânica. Diafragmas Umdiafragmaéumaplacacircularflexível consistente numa membrana tensa ou umalâminafixaquesedeformadevidoà acção da pressão ou diferença de pressões a medir. A transdução realiza-se detectando o deslocamento do ponto central do diafragma, a sua deformação global ou a deformação local, neste caso mediante extensómetros. Os materiais elásticos empregados são: cobre ao berílio, aços inoxidáveis, ligas Ni- Cu e inclusive silício. TIPOS DE SENSORES Instrumentos de deformação mecânica. Capacitivos (Baixas Gamas) O elemento elástico sensivel é normalmente um diafragma metálico que actua como a placa de um condensador. Se se aplica uma P, o diafragma move-se em relação a uma placa fixa, variando a espesssura de um dieléctrico entre as 2 placas. Vantagens: estabilidade e Vantagens: estabilidade e reprodutibilidade muito elevadas, alta resolução, não produzem campos magnéticos grandes, as varações de temperatura não os afectam e não sofrem envelhecimentos nem derivas temporais.

6 TIPOS DE SENSORES Instrumentos de deformação mecânica. LVDTs (Transformador diferencial de variação linear) Baseam-se na variação da inductancia mútua entre um primário e cada um dos secundários ao deslocar-se ao longo do seu interior um núcleo de material ferromagnético, arrastado por um êmbolo não ferromagnético, unido à peça cujo movimento se deseja medir. Ao alimentar o primário com uma tensão alterna, na posição central as tensões induzidas em cada secundário são iguais e, ao afastar-se da posição, o núcleo, uma das duas cresce e a outra reduz-se na mesma proporção. TIPOS DE SENSORES Instrumentos de deformação mecânica. LVDTs (Transformador diferencial de variação linear) Vantagens: Resolução teórica é infinita Baixo atrito dá vida quase ilimitada (o seu tempo médio antes de falhar pode ser de até 228 anos) e alta fiabilidade Alta repetibilidade, bld d alta linearidade d e alta sensibilidade Muito adequados para medir em atmosferas perigosas ao ter bons isolamentos

7 2.5. Sensores Piezoeléctricos. TIPOS DE SENSORES O efeito piezoeléctrico consiste na aparição de uma polarização eléctrica num material (quartzo e turmalina, p.e.) ao deformar-se devido à acção de um esforço. Éumefeito reversível, de modo que ao aplicar uma diferença de potencial eléctrico entre duas caras de um material piezoeléctrico, aparece uma deformação. AmbososefeitosforamdescobertosporJacques e Pierre Curie em Vantagens: alta sensibilidade, pelo que se utilizam para a captação de picos de pressão, alta rigidez iid mecânica, âi pois as df deformações experimentadas são inferiores a 1 m, e pequeno tamanho. Limitações: não oferecem resposta em continuo e são sensíveis à temperatura. TIPOS DE SENSORES Instrumentos de deformação mecânica. Piezorresistivos Os extensómetros baseiam-se na variação da resistência de um condutor ou um semicondutor quando é submetido a um esforço mecânico: R = ρ ( l / A ) A variação que experimenta a resistividade como resultado de um esforço mecânico é o que se conhece como efeito piezorresistivo. Existe uma relação entre a mudança de resistência de um material e a deformação que este experimenta. Se se conhece a relação entre esta deformação e o esforço que lhe provoca, a partir da medida das variações de resistência poder-se-ão conhecer os esforços aplicados. Uma ponte de resistências disposta de forma que seja sensível à deformação constitui um extensómetro.

8 TIPOS DE SENSORES Instrumentos de deformação mecânica. Piezorresistivos Limitacões: O esforço aplicado não deve levar o extensómetro além do limite elástico (não excede 1% do comprimento). A medida de um esforço só será correcta se é transmitida totalmente ao extensómetro. Diafragma Pressão Aplicada TIPOS DE SENSORES Instrumentos de deformação mecânica. Piezorresistivos A forma habitual de obter um sinal eléctrica como resultado de uma medida empregando uma ponte de Wheatstone, é mediante ométododedeflexão.neste,mede-seadiferençadetensão entre ambos os ramos ou a corrente através de um detector disposto no braço central.

9 PROGRAMA 1. Fundamentos Teóricos 2. Equipamentos necessários à Calibração - Soluções Wika e GE Druck Equipamentos Necessários Calibração por Comparação BOMBA + INDICADOR GERAÇÃO PRESSÃO PADRÃO CALIBRADO

10 SOLUÇÕES INDUSTRIAIS WIKA E GE DRUCK BOMBAS PORTÁTEIS PV210 CPP30 CPP1000-H CPP1000-L -0,900 a 3 bar -0,950 a 30 bar 0 a 700 ou 1000bar 0 a 1000bar Pneumática Pneumática Hidráulica Hidráulica SOLUÇÕES INDUSTRIAIS GE DRUCK BOMBAS PORTÁTEIS PV411 4 em 1 Vácuo até -0,950 mbar 0,1 a 0,3bar 0 a 60bar 0 a 700bar Pneumática Pneumática Pneumática Hidráulica

11 SOLUÇÕES INDUSTRIAIS / LABORATÓRIOS WIKA BOMBAS ALTA PRESSÃO / VOLUME CPP 1600-X CPP 3000-X / 5000-X/7000-X 0 a 1600 bar 0 a 3000 / 5000 / 7000 bar Hidráulica Hidráulica SOLUÇÕES INDUSTRIAIS WIKA INDICADORES PORTÁTEIS CPH 6210 Ex CPH 6200 CPG1000 CPH a1000bar 0 a 1000 bar 0 a 700 bar 0 a 6000bar Exact. 0,2%FS Exact. até 0,1%FS Exact.0,05%FS Exact. até 0,025%FS

12 SOLUÇÕES INDUSTRIAIS WIKA CALIBRADOR PORTÁTIL CPH a 1000 bar 1000 a 6000bar Exact. 0,025%FS Exact. 0,1%FS SOLUÇÕES INDUSTRIAIS WIKA E GE DRUCK CALIBRADORES PORTÁTEIS BOMBA INCORPORADA CPH 6600 CPH 6600 DPI 610 / 615-0,8 a 10 bar -0,8 a 20 bar 0 a20bar + ext. 0 a 400bar + ext. Exact. 0,025%FS Exact. 0,025%FS Exact. 0,25%FS Exact. 0,025%FS Bomba Eléctrica Bomba Manual Pneu. B.Man. Pneu. B.Man.Hidraul.

13 SOLUÇÕES INDUSTRIAIS GE DRUCK - CALIBRADOR PORTÁTIL MODULAR DPI 620 Sensores Pressão Bombas Pressão -0,8 a 20 bar Calibrador Multifunção 0 a 400bar -0,95 a 20 / 100 bar Pneu. Mede e Simula: Exact. até 0,005%FS 0 a 1000 bar Hid. V, mv, ma, RTD, TC, etc. SOLUÇÕES INDUSTRIAIS MODELOS COM SENSORES DIGITAIS

14 SOLUÇÕES DE LABORATÓRIO WIKA INDICADORES CPG 2500 CPG a 700 bar 0 a 2500bar até 2 canais até 4 canais Ref. Bar. Opcional Exact. até 0,01%IS-50 Exact. até 0,008%IS % of full scale (FS) from 0% to 50% of FS and % of Reading in the upper 2/3 of the span and 0.01% of reading from 50% to 100% of FS % of 1/3 FS in the lower one-third of the span. SOLUÇÕES DE LABORATÓRIO WIKA CONTROLADORES

15 SOLUÇÕES DE LABORATÓRIO WIKA CONTROLADORES CPC a 70 bar opção Ref. Barométrica Estabilidade de Controlo: 0,004% FS Exactidão: 0,025%FS SOLUÇÕES DE LABORATÓRIO WIKA CONTROLADOR MODULAR CPC 6000 CPC a 100 bar opção Ref. Barométrica Bomba interna 0 a 1 bar opcional Estabilidade de Controlo: até 0,003% FS Exactidão: 0,01%IS % of reading from 50% to 100% of the full scale value of the sensor and 0.005% of full scale from 0% to 50%

16 SOLUÇÕES DE LABORATÓRIO WIKA CONTROLADORES Gama CPC a 1600 bar opção Ref. Barométrica Estabilidade de Controlo: 0,001% FS Exactidão: até 0,008%IS % of reading from 100% FS to 33% FS and 0.008% of 33% FS from 0% to 33% FS SOLUÇÕES INDUSTRIAIS / LABORATÓRIO WIKA CONTROLADORES BAIXA PRESSÃO CPC 2000 Bomba Eléctrica Incorporada: Vácuo e até 1 bar Exactidão: 0,1%FS Ideal para Sensores Diferenciais Bateria Incorporada

17 CALIBRAÇÃO PRIMÁRIA A definição mecânica de pressão é a Força exercida por unidade de Superfície: F P = A CALIBRAÇÃO PRIMÁRIA Calibradores primarios Balanças Manométricas: Constituídas por um conjunto pistão-cilindro de área conhecida e um jogo de massas calibradas FORCE PRESSÃO = FORÇA AREA AREA PRESSURE

18 CALIBRAÇÃO PRIMÁRIA FORCE AREA PRESSURE PRESSURE = FORCE AREA CALIBRAÇÃO PRIMÁRIA SOLUÇÕES DE LABORATÓRIO / INDUSTRIAIS WIKA CPB 5000 CPB a 1000 bar (5000 bar HP) 0 a 1000bar 0 a 100 bar (pneumático) Exactidão até 0,015%RD (0,020%RD HP) Exactidão até 0,025%RD

19 CALIBRAÇÃO PRIMÁRIA PRIMARIOS SECUNDARIOS Vantagens Balanças Manométricas Exactidão Estabilidade Calibradores electrónicos Portabilidade Economia Maior intervalo de Memoria interna calibração Directamente rastreável a Comunicação con PC standards internacionais (RS232) de pressão Intrínsecamente seguro Alimentação e leitura de transductores Multiplas unidades de pressão OUTRAS SOLUÇÕES CALIBRADORES DE PROCESSOS WIKA INDUSTRIAIS E LABORATÓRIO Medição e Simulação: ma, V, mv, RTD, Termopares, Ohm, etc.

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